Воздушные слои земли. Земная атмосфера
Производство бронетанковой техники и артиллерийско-стрелкового вооружения, как и всех других видов оружия и военной техники, в Японии осуществляется исключительно на предприятиях частных компаний. Головными подрядчиками управления национальной обороны (УНО) являются девять наиболее крупных компаний, занимающих ведущие позиции в бронетанковой и артиллерийско-стрелковой отраслях промышленности. Они широко используют кооперационные связи, выдавая субподряды на производство важнейших узлов техники различным специализированным компаниям, которые, в свою очередь, также используют несколько сот более мелких субподрядчиков.
В отличие от некоторых других отраслей военной промышленности (например, авиационной) в бронетанковой и артиллерийско-стрелковой практически нет специализированных сборочных заводов. Сборка ведется на предприятиях, основная продукция которых - разнообразные машины и металлоизделия гражданского назначения. Для них характерна значительная концентрация производства: сборка сосредоточена всего лишь на 11 заводах, в том числе боевой бронетанковой техники - на трех, крупнокалиберной артиллерии - на двух. Их территориальная концентрация также высока: большая часть заводов размещается в районах крупных городов на восточном побережье крупнейшего японского острова - Хонсю.
Главный поставщик бронетанковой техники - компания "Мицубиси дзюкогё", занимающая ведущие позиции в военном секторе промышленности Японии. Она производит основной танк "90", БРМ "87" и проч.
Единственным предприятием компании, производящим сборку бронетанковой техники, является комбинат "Сагамихара" (г. Сагамихара, префектура Канагава). На нем занято около 2,4 тыс. человек, производятся строительно-дорожная техника, подъемно-транспортное оборудование, различные силовые установки гражданского назначения. Отдельные детали и узлы для бронетанковой техники, собираемой на этом комбинате, поступают с предприятий других компаний.
Так, например, "Мицубиси дзюкогё" производит корпус, двигатель и окончательную сборку танка "90", компания "Ниппон сэйкосё" поставляет 105-мм танковые пушки, "Сумитомо дзю-кикай когё" - 7,62-мм курсовые и 12,7-мм зенитные пулеметы, "Мицубиси дэнки" и "Ниппон дэнки" отвечают за электронные системы наведения и управления огнем, "Мицубиси сэйко" - за литье и некоторые другие комплектующие изделия. Компания "Мицубиси дзюкогё" занимает ведущие позиции в разработке и производстве ряда новых образцов бронетанковой техники. С 1988 года выпускается 35-мм спаренная зенитная самоходная установка "87". Орудия для ЗСУ на первых порах поставляются согласно лицензионному соглашению швейцарской фирмой "Эрликон", башни производятся компанией "Ниппон сэйкосё", электронные приборы - "Мицубиси дэнки".
В начале 1986 года "Мицубиси дзюкогё" получила контракт на разработку и производство нового основного танка "90", который заменил "74". Субподрядчики остались прежние - "Ниппон сэйкосе" (пушка) и "Мицубиси дэнки" (электронные приборы). Все основные узлы нового танка, за исключением пушки, в частности подвеска, инфракрасная система ночного видения, система контроля огня, оснащенная компьютерами и телевизионной аппаратурой, выполнены на базе японских разработок с использованием высокосложных технологий. В танке применяется многослойное броневое покрытие с использованием керамики. Он оснащается новой 120-мм гладкоствольной пушкой, по лицензии немецкой фирмы "Рейнметалл". С 1987 года испытания, а с 1990-го серийное производство.
Компания "Комацу сэйсакусё", являющаяся одним из крупнейших подрядчиков УНО, выпускает в основном технику и промышленное оборудование гражданского назначения. Ее военная продукция представлена главным образом бронетанковой техникой. "Комацу сэйсакусё" производит БТР, командно-штабные машины (КШМ) "82" на колесной базе, вооруженные 12,7- и 7,62-мм пулеметами. На основе последней были разработаны и выпускаются боевые разведывательные машины (БРМ) "87", оснащенные 25-мм скорострельной пушкой (выпускается по лицензии швейцарской фирмы "Эрликон") и 7,62-мм танковым курсовым пулеметом, а также машины противохимической защиты (ПХЗ). Кроме того, компания выпускает шасси и осуществляет окончательную сборку 203,2-мм самоходных гаубиц М110А2 (орудия поставляет "Ниппон сэйкосё"), бронированные 19-т бульдозеры "75". До 1985 года она производила шасси реактивных систем залпового огня (РСЗО) "75" на гусеничном ходу и окончательную их сборку.
В выполнении военных заказов принимают участие два предприятия компании "Комацу сэйсакусё". Это завод "Осака", расположенный в г. Хираката, префектура Осака, где занято около 2,8 тыс. человек, и завод "Кавасаки" в г. Кавасаки, префектура Канагава, до 1 тыс. занятых. Преобладающая часть продукции данных предприятий - дорожно-строительная техника: на заводе "Осака" выпускают бульдозеры, скреперы и другую технику на гусеничном ходу, а "Кавасаки" - главным образом колесную строительно-дорожную технику.
Производством небольших партии специальной бронетанковой техники занимается ряд других компаний. На заводе "Касадо" компании "Хитати сэйсакусё" (г. Кудамацу, префектура Ямагути, около 900 занятых) собираются бронированные машины для перевозки снарядов "78", бронированные артиллерийские тягачи типа 73 и самоходные понтонные парки "70". Завод "Цутиура" компании "Хитати кэнки" (г. Цутиура, префектура Ибараки, 1650 занятых) выпускает миноукладчики "83", а "Ниигата" компании "Охара тэккосё" (г. Нагаока, префектура Ниигата, около 200 занятых) - снегоходы "78".
Компания "Ниппон сэйкосё", входящая в число ведущих в черной металлургии страны, также является одним из основных поставщиков УНО и единственной в стране фирмой, специализирующейся на производстве крупнокалиберных артиллерийских систем. Компания выпускает 155-мм буксируемые гаубицы типа FH-70 (по западногерманской лицензии), 105-мм танковые пушки (по английской), корабельные орудия калибров 127 и 76 мм (последние - по итальянской лицензии). "Ниппон сэйкосё" занимается производством всех узлов 203,2-мм гаубицы М110А2, кроме стволов (они поставляются из США в соответствии с лицензионным соглашением). Эта гаубица, как отмечалось выше, устанавливается на шасси компании "Комацу сэйсакусё". В военном производстве участвуют два ее предприятия. Первое - завод "Хиросима" (г. Хиросима, префектура Хиросима, занято около 1,7 тыс. человек), главной продукцией которого является различное промышленное оборудование крупных и средних габаритов. Второе - завод "Муроран" - единственное из всех 11 сборочных предприятий, расположенное в г. Муроран на о. Хоккайдо (занято около 1,2 тыс.). Завод выпускает литье, кованые изделия, прокат и проволоку, различные машины и агрегаты.
Производство минометов осуществляет компания "Хова когё", широко известная на мировом рынке своим текстильным и металлообрабатывающим оборудованием. Доля военной продукции в общем объеме ее производства составляет 5-8 проц. Кроме 81-мм минометов "64", компания выпускает 84-мм реактивные противотанковые гранатометы "Карл Густав" (по шведской лицензии), а также 7,62-мм автоматические винтовки "89", ручные гранаты, дымовые шашки и другую продукцию военного назначения. Военным производством занят завод "Синкава", расположенный в пригороде Нагоя в поселке Синкава, префектура Айти. Здесь работает около 2 тыс. человек.
На производстве 20-мм автоматических авиационных и зенитных артиллерийских установок типа "Вулкан" (по американской лицензии), а также 12,7- и 7,62-мм пулеметов различных модификаций специализируется компания "Сумитомо дзюкикай когё" (завод "Танаси", г. Танаси, префектура Токио, 1130 занятых). Выпуск 9-мм пистолетов по швейцарской лицензии налажен на заводе "Омори" компании "Минэбэа" (г. Токио, около 270 занятых). Эти пистолеты поступили в вооруженные силы с 1982 года взамен американских калибра 11,4 мм.
Находящаяся в настоящее время на вооружении японских "сил самообороны" бронетанковая техника создана главным образом на основе японских разработок. Артиллерийско-стрелковое вооружение производится большей частью по лицензиям иностранных фирм (американских или западноевропейских) либо после существенной модернизации иностранных образцов (81-мм миномет "64" разработан на базе американского М1, винтовка "64" - на основе винтовки М1, также ранее поступавшей из США).
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) в области создания бронетанковой техники и артиллерийско-стрелкового вооружения в Японии осуществляются главным образом в рамках программ, нацеленных на создание ряда новых образцов оружия и военной техники (танки, БМП), а также связаны с их модернизацией и освоением лицензионного производства.
НИОКР в области бронетанковой техники ведутся во втором отделе четвертого НИИ при Научно-исследовательском техническом центре (НИТЦ) УНО Японии, расположенном в г. Сагамихара, префектура Канагава. Там проводится практически полный цикл НИОКР - от концептуальных разработок до создания опытных образцов бронетанковой техники. В этих работах принимают участие (по контрактам) научно-исследовательские подразделения компаний-подрядчиков, прежде всего "Мицубиси дзюкогё" и "Комацу сэйсакусё". Разработкой и доводкой образцов артиллерийско-стрелкового оружия занимаются первый отдел первого НИИ НИТЦ УНО, находящийся в г. Токио, а также НИИ и конструкторские бюро компаний, производящих соответствующие образцы. Испытание созданных образцов и проверка их тактико-технических характеристик проводятся на полигонах НИТЦ. Полигон "Цутиура", расположенный в районе поселка Ами в префектуре Ибараки, предназначен для комплексных испытаний многих видов оружия и военной техники, в том числе бронетанковой, артиллерийско-стрелкового вооружения. На полигоне "Саппоро", в районе г. Саппоро (о. Хоккайдо), проводятся испытания вооружения в экстремальных условиях (низкие температуры, снег, труднопроходимая местность и т. п.).
Для производства бронетанковой техники и артиллерийско-стрелкового вооружения в Японии характерно активное внедрение передовой техники и технологии, прежде всего радиоэлектронной. Разработчики постоянно уделяют большое внимание развитию этого компонента оружия и военной техники, считая, по свидетельству журнала "Дайямондо", что радиоэлектроника является "главной силой выдвижения японской военной промышленности на мировой уровень". Японские эксперты полагают, что в настоящее время страна производит ряд самых современных в научно-техническом отношении видов электронной техники военного назначения, превосходящих все зарубежные аналоги. К ним, в частности, относятся ЭВМ, сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), сенсоры, многие из которых найдут применение в оснащении новых видов оружия и военной техники.
Япония – это островное государство, которое расположено в северо-западной части Тихого океана. Отрасли промышленности Японии, несмотря на ее небольшую площадь, очень развиты. Большую роль в экономике страны играет автомобилестроение, робототехника, аграрная промышленность, образование и науки.
Сельское хозяйство
Японское сельское хозяйство является многогранным. Важной и основной частью сельского хозяйства является земледелие. Главной зерновой культурой является рис, но не обделены вниманием и другие зерновые культуры. Большим спросом пользуются также бобовые и чай.
Рис. 1. Возделывание риса в Японии.
Наиболее заметную роль играют садоводство, огородничество, шелководство и животноводство. К сельскому хозяйству в Японии также относятся жемчужный промысел, морской промысел, рыболовство.
В стране восходящего солнца обрабатываемая площадь составляет 5,4 млн. га, а посевная площадь – в несколько раз больше. Это происходит по одной простой причине. Дело в том, что в некоторых районах снимают по 2-3 урожая в год.
Больше половины всей площади выделено под зерновые культуры, около 25% – под овощи, остальная земля занята кормовыми травами, техническими культурами и тутовым деревом.
Поголовье крупного рогатого скота в стране достигает 5 млн. голов (половина из них – молочные коровы). В южных районах развивается свиноводство (около 7 млн. голов).
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Огромное значения в жизни японца играет рыба. Рис и рыба всегда входили в ежедневный рацион японца, что поспособствовало развитию рыболовства.
Автомобильная промышленность
Автомобилестроение – одна из главных отраслей специализации Японии. В стране хорошо развиты автомобильная и железнодорожная сеть. В о второй половине XX века автомобилестроение достигло небывалых высот и стало составлять основную часть статей японского экспорта.
Считается, что железнодорожный транспорт Японии – один из лучших в мире. В стране функционируют около 250 поездов скоростной линии «Синкансэн».
Робототехника
Развитие робототехники и электроники – одна из главных задач для государства. Япония – высокотехнологичная страна, где уже в 1980 году началось массовое производство роботов. В год в стране производится 60 тысяч роботов, половина из которых идет на экспорт.
Рис. 2. Робототехника Японии.
Металлургия
Металлургия остается важной отраслью в промышленности Японии. Бум в черной металлургии произошел в 60-70-ых гг. XX века. Сейчас эта отрасль переживает не лучшие времена. Однако страна по-прежнему остается одним из главных экспортеров стали, ежегодно отправляя на экспорт 25 млн. тонн.
В Японии крайне слабо развита добывающая промышленность, так как здесь мало полезных ископаемых. На Японских островах добывается небольшое количество угля, серы, ртути, серебра, меди, цинка, свинца, марганца, однако этого едва хватает на удовлетворение самых скромных нужд местных жителей. Япония очень бедна и нефтью, там ее практически нет. единственное, что имеется в достаточном количестве, – это известняк, доломит, пирит, кварцевый песок.
Рис. 3. Добыча угля на Японских островах.
Что мы узнали?
По уровню социально-экономического развития Япония относится к постиндустриальному обществу. Хотя важнейшей сферой японской экономики остается промышленность, значение непроизводственного сектора растет опережающими темпами, особенно в области финансов, сферы обслуживания, научных исследований. В Японии основными отраслями промышленности являются робототехника, автомобилестроение, сельское хозяйство и металлургия.
Атмосфера Земли представляет собой газовую оболочку нашей планеты. Ее нижняя граница проходит на уровне земной коры и гидросферы, а верхняя переходит в околоземную область космического пространства. Атмосфера содержит около 78% азота, 20% кислорода, до 1% аргона, углекислого газа, водорода, гелия, неона и некоторых других газов.
Данная земная оболочка характеризуется четко выраженной слоистостью. Слои атмосферы определяются вертикальным распределением температуры и различной плотностью газов на разных ее уровнях. Различают такие слои атмосферы Земли: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера. Отдельно выделяют ионосферу.
До 80% всей массы атмосферы составляет тропосфера – нижний приземный слой атмосферы. Тропосфера в полярных поясах расположена на уровне до 8-10 км над земной поверхностью, в тропическом поясе - максимально до 16-18 км. Между тропосферой и вышележащим слоем стратосферой находится тропопауза – переходный слой. В тропосфере температура снижается по мере увеличения высоты, аналогично с высотой уменьшается атмосферное давление. Средний градиент температуры в тропосфере составляет 0,6°С на 100 м. Температура на разных уровнях данной оболочки определяется особенностями поглощения солнечного излучения и эффективностью конвекции. Почти вся деятельность человека осуществляется в тропосфере. Самые высокие горы не выходят за пределы тропосферы, только воздушный транспорт может пересекать на небольшую высоту верхнюю границу данной оболочки и находиться в стратосфере. Большая доля водяного пара содержится в тропосфере, что обусловливает формирование почти всех облаков. Также в тропосфере сконцентрированы практически все аэрозоли (пыль, дым, т.д.), образующиеся на земной поверхности. В пограничном нижнем слое тропосферы выражены суточные колебания температуры, влажности воздуха, скорость ветра обычно снижена (она возрастает с повышением высоты). В тропосфере наблюдается изменчивое расчленение толщи воздуха на воздушные массы в горизонтальном направлении, отличающиеся по ряду характеристик в зависимости от пояса и местности их формирования. На атмосферных фронтах – границах между воздушными массами – образуются циклоны и антициклоны, определяющие погоду на определенной территории в течение конкретного промежутка времени.
Стратосфера является слоем атмосферы между тропосферой и мезосферой. Пределы данного слоя составляют от 8-16 км до 50-55 км над поверхностью Земли. В стратосфере газовый состав воздуха приблизительно таков же, как и в тропосфере. Отличительная особенность – уменьшение концентрации водяного пара и повышение содержания озона. Озоновый слой атмосферы, защищающий биосферу от агрессивного воздействия ультрафиолетового света, находится на уровне от 20 до 30 км. В стратосфере температура повышается с высотой, причем температурные значение определяются солнечным излучением, а не конвекцией (передвижениями воздушных масс), как в тропосфере. Нагревание воздуха стратосферы обусловлено поглощением ультрафиолетового излучения озоном.
Над стратосферой простирается мезосфера до уровня 80 км. Этот слой атмосферы характеризуется тем, что температура по мере увеличения высоты понижается от 0° С до - 90° С. Это наиболее холодная область атмосферы.
Выше мезосферы находится термосфера до уровня 500 км. От границы с мезосферой до экзосферы температура меняется примерно от 200 К до 2000 К. До уровня 500 км плотность воздуха убывает в несколько сот тысяч раз. Относительный состав атмосферных составляющих термосферы аналогичен приземному слою тропосферы, но с увеличением высоты большее количество кислорода переходит в атомарное состояние. Определенная доля молекул и атомов термосферы находится в ионизированном состоянии и распределены в нескольких слоях, они объединяются понятием ионосфера. Характеристики термосферы варьируют в большом диапазоне в зависимости от географической широты, величины солнечной радиации, времени года и суток.
Верхний слой атмосферы – экзосфера. Это самый разреженный слой атмосферы. В экзосфере длины свободного пробега частиц настолько огромны, что частицы могут свободно удаляться в межпланетное пространство. Масса экзосферы составляет одну десятимиллионную от общей массы атмосферы. Нижняя граница экзосферы – уровень 450-800 км, а верхней границей считается область, где концентрация частиц такая же, как в космическом пространстве, - несколько тысяч километров от поверхности Земли. Экзосфера состоит из плазмы – ионизированного газа. Также в экзосфере находятся радиационные пояса нашей планеты.
Видео презентация - слои атмосферы Земли:
Похожие материалы:
Голубая планета...
Эта тема должна была появится на сайте одной из первых. Ведь и вертолеты – атмосферные летательные аппараты. Атмосфера Земли – их, так сказать, среда обитания:-). А физические свойства воздуха как раз и определяют качество этого обитания:-). То есть это одна из основ. И об основе всегда пишут вначале. Но сообразил я об этом только сейчас. Однако лучше, как известно, поздно, чем никогда… Коснемся этого вопроса, в дебри и ненужные сложности однако не залезая:-).
Итак… Атмосфера Земли . Это газовая оболочка нашей голубой планеты. Такое название всем известно. А почему голубая? Просто потому, что «голубая» (а также синяя и фиолетовая) составляющая солнечного света (спектра) наиболее хорошо рассеивается в атмосфере, окрашивая ее тем самым в голубовато-синеватые, иногда с оттенком фиолетового тона (в солнечный день, конечно:-)).
Состав атмосферы Земли.
Состав атмосферы достаточно широк. Перечислять в тексте все составляющие не буду, для этого есть хорошая иллюстрация.Состав всех этих газов практически постоянен, за исключением углекислого газа (СО 2 ). Кроме того в атмосфере обязательно содержится вода в виде паров, взвеси капель или кристаллов льда. Количество воды непостоянно и зависит от температуры и, в меньшей степени, от давления воздуха. Кроме того атмосфера Земли (особенно нынешняя) содержит и определенное количество я бы сказал «всякой гадости»:-). Это SO 2 , NH 3 , CO , HCl , NO , кроме того есть там пары ртути Hg . Правда все это находится там в небольших количествах, слава богу:-).
Атмосферу Земли принято делить на несколько следующих друг за другом по высоте над поверхностью зон.
Первая, самая близкая к земле - это тропосфера . Это самый нижний и, так сказать, основной слой для жизнедеятельности разного вида. В нем содержится 80% массы всего атмосферного воздуха (хотя по объему она составляет всего около 1% всей атмосферы) и около 90% всей атмосферной воды. Основная масса всех ветров, облаков, дождей и снегов 🙂 — оттуда. Тропосфера простирается до высот порядка 18 км в тропических широтах и до 10 км в полярных. Температура воздуха в ней падает с подъемом на высоту примерно 0,65º на каждые 100 м.
Атмосферные зоны.
Зона вторая – стратосфера . Надо сказать, что между тропосферой и стратосферой выделяют еще одну узкую зону – тропопаузу . В ней прекращается падение температуры с высотой. Тропопауза имеет среднюю толщину 1,5- 2 км, но границы ее нечетки и тропосфера часто перекрывает стратосферу.
Так вот стратосфера имеет высоту в среднем от 12 км до 50 км. Температура в ней до 25 км остается неизменной (порядка -57ºС), затем где-то до 40 км повышается примерно до 0ºС и далее до 50 км остается неизменной. Стратосфера – относительно спокойная часть атмосферы земли. Неблагоприятные погодные условия в ней практически отсутствуют. Именно в стратосфере располагается знаменитый озоновый слой на высотах от 15-20 км до 55-60 км.
Далее следует небольшой пограничный слой стратопауза , температура в которой сохраняется около 0ºС, и затем следующая зона мезосфера. Она простирается до высот 80-90 км, и в ней температура падает примерно до 80ºС. В мезосфере обычно становятся видны мелкие метеоры, которые начинают в ней светиться и там же сгорают.
Следующий узкий промежуток – мезопауза и за ней зона термосфера . Ее высота – до 700-800 км. Здесь температура опять начинает повышаться и на высотах порядка 300 км может достигать величин порядка 1200ºС. Далее она остается постоянной. Внутри термосферы до высоты около 400 км расположена ионосфера. Здесь воздух сильно ионизирован из-за воздействия солнечной радиации и обладает большой электропроводностью.
Следующая и, вобщем-то, последняя зона – экзосфера . Это так называемая зона рассеяния . Здесь в основном присутствует очень сильно разреженный водород и гелий (с преобладанием водорода). На высотах порядка 3000 км экзосфера переходит в ближнекосмический вакуум.
Вот примерно где-то так. Почему примерно? Потому что слои эти достаточно условны. Возможны различные изменения высоты, состава газов, воды, величины температуры, ионизации и так далее. Кроме того существует еще немало терминов, определяющих строение и состояние атмосферы земли.
Например гомосфера и гетеросфера . В первой атмосферные газы хорошо перемешаны, и их состав достаточно однороден. Вторая расположена выше первой и такого перемешивания там уже практически нет. Газы в ней разделяет гравитация. Граница между этими слоями расположена на высоте 120 км, и называется она турбопауза .
С терминами пожалуй покончим, но обязательно еще добавлю, что условно принято считать, что граница атмосферы расположена на высоте 100 км над уровнем моря. Эта граница называется Линия Кармана .
Добавлю еще две картинки для иллюстрации строения атмосферы. Первая, правда, на немецком, но зато полная и достаточно легка в понимании:-). Ее можно увеличить и хорошо рассмотреть. Вторая показывает изменение температуры атмосферы с высотой.
Строение атмосферы Земли.
Изменение температуры воздуха с высотой.
Современные пилотируемые орбитальные космические аппараты летают на высотах около 300-400 км . Однако это уже не авиация, хотя область, конечно, в определенном смысле близкородственная, и мы о ней еще непременно поговорим:-).
Зона авиации – это тропосфера. Современные атмосферные летательные аппараты могут летать и в нижних слоях стратосферы. Например практический потолок МИГ-25РБ – 23000 м .
Полет в стратосфере.
И именно физические свойства воздуха тропосферы определяют каким будет полет, насколько будет эффективна система управления самолета, как будет влиять на него турбулентность в атмосфере, как будут работать двигатели.
Первое основное свойство – это температура воздуха . В газодинамике она может определяться по шкале Цельсия либо по шкале Кельвина .
Температура t 1 на заданной высоте Н по шкале Цельсия определяется:
t 1 = t — 6,5Н , где t – температура воздуха у земли.
Температура по шкале Кельвина называется абсолютной температурой , ноль по этой шкале – это абсолютный ноль. При абсолютном нуле прекращается тепловое движение молекул. Абсолютный ноль по шкале Кельвина соответствует -273º по шкале Цельсия.
Соответственно температура Т на высоте Н по шкале Кельвина определяется:
T = 273K + t — 6,5H
Давление воздуха . Атмосферное давление измеряется в Паскалях (Н/м 2), в старой системе измерения в атмосферах (атм.). Существует еще такое понятие как барометрическое давление. Это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба при помощи ртутного барометра. Барометрическое давление (давление на уровне моря) равное 760 мм рт. ст. называется стандартным. В физике 1 атм. как раз и равна 760 мм рт.ст.
Плотность воздуха . В аэродинамике чаще всего пользуются таким понятием, как массовая плотность воздуха. Это масса воздуха в 1 м 3 объема. Плотность воздуха с высотой меняется, воздух становится более разреженным.
Влажность воздуха . Показывает количество воды, находящееся в воздухе. Существует понятие «относительная влажность ». Это отношение массы водяного пара к максимально возможной при данной температуре. Понятие 0%, то есть когда воздух совершенно сухой может существовать вобщем-то только в лаборатории. С другой стороны 100%-ная влажность вполне реальна. Это означает, что воздух впитал в себя всю воду, которую мог впитать. Что-то типа абсолютно «полной губки». Высокая относительная влажность снижает плотность воздуха, а малая, соответственно повышает.
В связи с тем, что полеты самолетов происходят при разных атмосферных условиях, то и их полетные и аэродинамические параметры на одном режиме полета могут быть различными. Поэтому для правильной оценки этих параметров введена Международная стандартная атмосфера (МСА) . Она показывает изменение состояния воздуха с подъемом на высоту.
За основные приняты параметры состояния воздуха при нулевой влажности:
давление P = 760 мм рт. ст. (101,3 кПА);
температура t = +15°C (288 К);
массовая плотность ρ = 1,225 kg/m 3 ;
Для МСА принято (как уже было сказано выше:-)), что температура падает в тропосфере на 0,65º на каждые 100 метров высоты.
Стандартная атмосфера (пример до 10000 м).
Таблицы МСА используются при градуировании приборов, а также для штурманских и инженерных расчетов.
Физические свойства воздуха включают в себя также такие понятия как инертность, вязкость и сжимаемость.
Инертность — свойство воздуха, характеризующее его способность сопротивляться изменению состояния покоя или равномерного прямолинейного движения. Мерой инертности является массовая плотность воздуха. Чем она выше, тем выше инертность и сила сопротивления среды при движении в ней самолета.
Вязкость . Определяет сопротивление трения об воздух при движении самолета.
Сжимаемость определяет изменение плотности воздуха при изменении давления. На малых скоростях движения летательного аппарата (до 450 км/ч) изменения давления при обтекании его воздушным потоком не происходит, но при больших скоростях начинает проявляться эффект сжимаемости. Особенно сказывается его влияние на сверхзвуке. Это отдельная область аэродинамики и тема для отдельной статьи:-).
Ну вот кажется пока все… Пора закончить это слегка нудноватое перечисление, без которого однако не обойтись:-). Атмосфера Земли , ее параметры, физические свойства воздуха также важны для летательного аппарата, как и параметры самого аппарата, и о них нельзя было не упомянуть.
Пока, до следующих встреч и более интересных тем 🙂 …
P.S. На сладкое предлагаю посмотреть ролик снятый из кабины спарки МИГ-25ПУ при его полете в стратосферу. Снимал, видимо, турист, у которого есть деньги для таких полетов:-). Снято в основном все через лобовое стекло. Обратите внимание на цвет неба…
Строение и состав атмосферы Земли, нужно сказать, не всегда были постоянными величинами в тот или иной период развития нашей планеты. Сегодня вертикальное строение этого элемента, имеющего общую «толщину» 1,5-2,0 тыс. км, представлено несколькими основными слоями, в том числе:
- Тропосферой.
- Тропопаузой.
- Стратосферой.
- Стратопаузой.
- Мезосферой и мезопаузой.
- Термосферой.
- Экзосферой.
Основные элементы атмосферы
Тропосфера представляет собой слой, в котором наблюдаются сильные вертикальные и горизонтальные движения, именно здесь формируется погода, осадочные явления, климатические условия. Она простирается на 7-8 километров от поверхности планеты почти повсеместно, за исключением полярных регионов (там - до 15 км). В тропосфере наблюдается постепенное понижение температуры, приблизительно на 6,4°С с каждым километром высоты. Этот показатель может отличаться для разных широт и времен года.
Состав атмосферы Земли в этой части представлен следующими элементами и их процентными долями:
Азот - около 78 процентов;
Кислород - почти 21 процент;
Аргон - около одного процента;
Углекислый газ - менее 0.05 %.
Единый состав до высоты 90 километров
Кроме того, здесь можно найти пыль, капельки воды, водяной пар, продукты горения, кристаллики льда, морские соли, множество аэрозольных частиц и др. Такой состав атмосферы Земли наблюдается приблизительно до девяноста километров высоты, поэтому воздух примерно одинаков по химическому составу, не только в тропосфере, но и в вышележащих слоях. Но там атмосфера имеет принципиально другие физические свойства. Слой же, который имеет общий химический состав, называют гомосферой.
Какие элементы еще входят в состав атмосферы Земли? В процентах (по объему, в сухом воздухе) здесь представлены такие газы как криптон (около 1.14 х 10 -4), ксенон (8.7 х 10 -7), водород (5.0 х 10 -5), метан (около 1.7 х 10 -4), закись азота (5.0 х 10 -5) и др. В процентах по массе из перечисленных компонентов больше всего закиси азота и водорода, далее следует гелий, криптон и пр.
Физические свойства разных атмосферных слоев
Физические свойства тропосферы тесно связаны с ее прилеганием к поверхности планеты. Отсюда отраженное солнечное тепло в форме инфракрасных лучей направляется обратно вверх, включая процессы теплопроводности и конвекции. Именно поэтому с удалением от земной поверхности падает температура. Такое явление наблюдается до высоты стратосферы (11-17 километров), потом температура становится практически неизменной до отметки 34-35 км, и далее идет опять рост температур до высот в 50 километров (верхняя граница стратосферы). Между стратосферой и тропосферой есть тонкий промежуточный слой тропопаузы (до 1-2 км), где наблюдаются постоянные температуры над экватором - около минус 70°С и ниже. Над полюсами же тропопауза «прогревается» летом до минус 45°С, зимой температуры здесь колеблются около отметки -65°С.
Газовый состав атмосферы Земли включает в себя такой важный элемент, как озон. Его относительно немного у поверхности (десять в минус шестой степени от процента), так как газ образуется под воздействием солнечных лучей из атомарного кислорода в верхних частях атмосферы. В частности, больше всего озона на высоте около 25 км, а весь «озоновый экран» расположен в областях от 7-8 км в области полюсов, от 18 км на экваторе и до пятидесяти километров в общем над поверхностью планеты.
Атмосфера защищает от солнечной радиации
Состав воздуха атмосферы Земли играет очень важную роль в сохранении жизни, так как отдельные химические элементы и композиции удачно ограничивают доступ солнечной радиации к земной поверхности и живущим на ней людям, животным, растениям. Например, молекулы водяного пара эффективно поглощают почти все диапазоны инфракрасного излучения, за исключением длин в интервале от 8 до 13 мкм. Озон же поглощает ультрафиолет вплоть до длины волн в 3100 А. Без его тонкого слоя (составит всего в среднем 3 мм, если его расположить на поверхности планеты) обитаемы могут быть только воды на глубине более 10 метров и подземные пещеры, куда не доходит солнечная радиация.
Ноль по Цельсию в стратопаузе
Между двумя следующими уровнями атмосферы, стратосферой и мезосферой, существует примечательный слой - стратопауза. Он приблизительно соответствует высоте озонных максимумов и здесь наблюдается относительно комфортная для человека температура - около 0°С. Выше стратопаузы, в мезосфере (начинается где-то на высоте 50 км и заканчивается на высоте 80-90 км), наблюдается опять же падение температур с увеличением расстояния от поверхности Земли (до минус 70-80°С). В мезосфере обычно полностью сгорают метеоры.
В термосфере - плюс 2000 К!
Химический состав атмосферы Земли в термосфере (начинается после мезопаузы с высот около 85-90 до 800 км) определяет возможность такого явления, как постепенный нагрев слоев весьма разреженного «воздуха» под воздействием солнечного излучения. В этой части «воздушного покрывала» планеты встречаются температуры от 200 до 2000 К, которые получаются в связи с ионизацией кислорода (выше 300 км находится атомарный кислород), а также рекомбинацией атомов кислорода в молекулы, сопровождающейся выделением большого количества тепла. Термосфера - это место возникновения полярных сияний.
Выше термосферы находится экзосфера - внешний слой атмосферы, из которого легкие и быстро перемещающиеся атомы водорода могут уходить в космическое пространство. Химический состав атмосферы Земли здесь представлен больше отдельными атомами кислорода в нижних слоях, атомами гелия в средних, и почти исключительно атомами водорода - в верхних. Здесь господствуют высокие температуры - около 3000 К и отсутствует атмосферное давление.
Как образовалась земная атмосфера?
Но, как уже упоминалось выше, такой состав атмосферы планета имела не всегда. Всего существует три концепции происхождения этого элемента. Первая гипотеза предполагает, что атмосфера была взята в процессе аккреции из протопланетного облака. Однако сегодня эта теория подвергается существенной критике, так как такая первичная атмосфера должна была быть разрушена солнечным «ветром» от светила в нашей планетной системе. Кроме того, предполагается, что летучие элементы не могли удержаться в зоне образования планет по типу земной группы из-за слишком высоких температур.
Состав первичной атмосферы Земли, как предполагает вторая гипотеза, мог быть сформирован за счет активной бомбардировки поверхности астероидами и кометами, которые прибыли из окрестностей Солнечной системы на ранних этапах развития. Подтвердить или опровергнуть эту концепцию достаточно сложно.
Эксперимент в ИДГ РАН
Самой правдоподобной представляется третья гипотеза, которая считает, что атмосфера появилась в результате выделения газов из мантии земной коры приблизительно 4 млрд. лет назад. Эту концепцию удалось проверить в ИДГ РАН в ходе эксперимента под названием «Царев 2», когда в вакууме был разогрет образец вещества метеорного происхождения. Тогда было зафиксировано выделение таких газов как Н 2 , СН 4 , СО, Н 2 О, N 2 и др. Поэтому ученые справедливо предположили, что химический состав первичной атмосферы Земли включал в себя водяной и углекислый газ, пары фтороводорода (HF), угарного газа (CO), сероводорода (H 2 S), соединений азота, водород, метан (СН 4), пары аммиака (NH 3), аргон и др. Водный пар из первичной атмосферы участвовал в образовании гидросферы, углекислый газ оказался в большей мере в связанном состоянии в органических веществах и горных породах, азот перешел в состав современного воздуха, а также опять в осадочные породы и органические вещества.
Состав первичной атмосферы Земли не позволил бы современным людям находиться в ней без дыхательных аппаратов, так как кислорода в требуемых количествах тогда не было. Этот элемент в значительных объемах появился полтора миллиарда лет назад, как полагают, в связи с развитием процесса фотосинтеза у сине-зеленых и других водорослей, которые являются древнейшими обитателями нашей планеты.
Минимум кислорода
На то, что состав атмосферы Земли изначально был почти бескислородным, указывает то, что в древнейших (катархейских) породах находят легкоокисляемый, но не окисленный графит (углерод). Впоследствии появились так называемые полосчатые железные руды, которые включали в себя прослойки обогащенных окислов железа, что означает появление на планете мощного источника кислорода в молекулярной форме. Но эти элементы попадались только периодически (возможно, те же водоросли или другие продуценты кислорода появились небольшими островками в бескислородной пустыне), в то время как остальной мир был анаэробным. В пользу последнего говорит то, что легко окисляемый пирит находили в виде гальки, обработанной течением без следов химических реакций. Так как текучие воды не могут быть плохо аэрированными, выработалась точка зрения, что атмосфера до начала кембрия содержала менее одного процента кислорода от сегодняшнего состава.
Революционное изменение состава воздуха
Приблизительно в середине протерозоя (1,8 млрд. лет назад) произошла «кислородная революция», когда мир перешел к аэробному дыханию, в ходе которого из одной молекулы питательного вещества (глюкоза) можно получать 38, а не две (как при анаэробном дыхании) единицы энергии. Состав атмосферы Земли, в части кислорода, стал превышать один процент от современного, стал возникать озоновый слой, защищающий организмы от радиации. Именно от нее «скрывались» под толстыми панцирями, к примеру, такие древние животные, как трилобиты. С тех пор и до нашего времени содержание основного «дыхательного» элемента постепенно и медленно возрастало, обеспечивая многообразие развития форм жизни на планете.
