Текст книги "География для топографических кретинов"

Низинные и верховые болота представляют собой две стадии естественного развития болот. Низинное болото через промежуточный этап переходного болота, питающегося как грунтовыми, так и атмосферными водами, со временем превращается в верховое. «Все суше, и суше, и суше, и все ближе к суше», таков принцип существования болот.

На береговых отмелях, которые периодически затапливаются морем, возникают приморские болота. Эти болота имеют своеобразную растительность, приспособленную к питанию соленой водой.

Распространение болот на планете зависит от климатических и природных условий. Наибольшее количество болот сосредоточено в лесной зоне умеренного климатического пояса и в зоне тундры, где большое количество атмоферных осадков сочетается с небольшой испаряемостью, слабой водопроницаемостью грунтов и равнинностью (отсутствие условий для естественного стока воды способствует заболачиванию). Самым большим болотом на планете является пойма реки Амазонки, затапливаемая ежегодно во время сезона дождей, когда уровень воды в реке поднимается на 15 метров.

С хозяйственной точки зрения болота представляют интерес как источник торфа, используемого в качестве топлива и удобрения. Природное же значение болот очень широко. Болота играют важную роль в образовании истоков рек, служат естественными фильтрами воды, являются средой обитания редких видов животных и растений.

Если географы просто изучают болота, не испытывая к ним никаких чувств, то палеонтологи, изучающие жизнь в древнейшие времена, болота просто обожают. Правда, не все, а только те, возраст которых превышает 10 000 – 12 000 лет. Дело в том, что кислая болотная среда, образующаяся вследствие разложения растительных веществ, неблагоприятна для жизнедеятельности бактерий и прочих микроорганизмов.[19]19
  Бактериями называются одноклеточные организмы (микроорганизмы), не обладающие клеточным ядром.


[Закрыть] Вода в болотах имеет низкую температуру и содержит скудное количество кислорода. Это тоже ограничивает рост и размножение микроорганизмов. В результате, живые организмы, попавшие в болото (то есть – утонувшие в нем), сохраняются тысячелетиями в практически в первозданном виде. Отсутствие микробов уберегает тела от разложения, а ряд содержащихся в болотах веществ оказывает дубильное действие. Бери да изучай!

Если вы подумали, что на этом знакомство с гидросферой закончилось, то ошиблись. На очереди – подземные воды.

Подземными водами называются воды, содержащиеся в верхней части земной коры до глубины 15 километров. Подземные воды образуются на разных глубинах в результате просачивания и скопления атмосферных осадков. Ближе к оземной поверхности находятся почвенные воды, принимающие участие в образовании почв – тонкого поверхностного слоя земной коры, обладающего естественным плодородием.

Подземные воды, находящиеся вблизи вулканических очагов, нередко оказываются горячими. Горячие источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара, называются гейзерами.

Гейзер представляет собой разновидность источника – естественного выхода подземных вод на земную поверхность. Если горячие источники называются гейзерами, то холодные – родниками.

Гейзер

Подземные воды могут находиться где-то там внутри во всех трех агрегатных состояниях – в жидком виде, в виде льда, в виде пара. Для их накопления необходимы два условия – наличие атмосферных осадков и слои водопроницаемых горных пород (галечник, песок, гравий), ниже которого должны лежать водонепроницаемые породы (гранит, базальт, мрамор, глины), не дающие воде возможность уйти на большие глубины. Просачиваясь сквозь горные породы, вода постепенно очищается от примесей, поэтому чем глубже находятся подземные воды, тем они чище. Большинство подземных вод находится в медленном непрерывном движении, обусловленном тремя факторами – силой тяжести, разницей давления и разницей температур. Благодаря этому движению, подземные воды взаимодействуют с поверхностными, стекая в реки, озера и болота. Получается круговорот – поверхностные воды питают собою подземные, а те, в свою очередь, питают поверхностные воды. Как источник питания подземные воды приобретают особую ценность в в засуху, когда поверхностные воды интенсивно испаряются.

По происхождению подземные воды делятся на атмосферные, ювенильные и остаточные. Атмосферные подземные воды образуются за счет просачивания атмосферных осадков. Просачивание осадков – основной способ образования пресных подземных вод. Ювенильные или первородные подземные воды образуются в недрах Земли посредством конденсации выделившихся из магмы паров, эти воды можно считать первозданными. Остаточные или реликтовые подземные воды образуются во время накопления отложений на морском дне и являются солеными.

По условиям залегания подземные воды разделяют на почвенные, грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды входят в состав плодородного слоя почвы. Они обеспечивают формирование растительного покрова нашей планеты. Почвенные воды связаны с грунтами физически и химически, поэтому не могут использоваться человеком. Но их и не нужно использовать, забирать из почвы, ведь наличие влаги является обязательным и необходимым условием плодородия почв.

Грунтовые воды лежат глубже почвенных – они скапливаются над ближайшим к земной поверхности водоупорным слоем. Грунтовые воды не связаны с грунтом, но использовать их для питья нежелательно, потому что они нередко бывают загрязненными. Не такую уж хорошую очистку они прошли, чтобы можно было бы их пить. Но использовать грунтовые воды для хозяйственных нужд, например, – для полива растений или же в промышленности, можно без проблем. В сухих районах нашей планеты грунтовые воды залегают на большой глубине, а в районах с повышенной влажностью они находятся очень близко к земной поверхности и потому их извлечение не представляет большой сложности.

Источником питьевого водоснабжения являются межпластовые воды, лежащие ниже грунтовых вод между двумя водонепроницаемыми слоями. Если глубина залегания грунтовых вод находится в пределах от пяти до пятидесяти метров, то межпластовые воды залегают на глубинах от ста до трехсот метров. Просачиваясь глубже, то есть – проходя через большее количество фильтров, в роли которых выступают горные породы, вода становится пригодной для питья. Важна деталь – в отличие от грунтовых вод, полностью участвующих в водообмене с земной поверхностью, многие межпластовые воды являются изолированными, сохранившимися с древних времен.

Если межпластовые воды обладают напором, возникшим в результате гидростатического давления,[20]20
  Гидростатическое давление – это давление столба воды над условным уровнем.


[Закрыть] то их называют артезианскими водами. Артезианские воды – главный источник питьевого водоснабжения. Их удобнее использовать, чем межпластовые воды, не обладающие напором, поскольку артезианские воды выходят из скважины на поверхность без подкачки насосом.

Артезианские воды залегают в отрицательных, то есть в вогнутых геологических структурах. Вышестоящие слои воды давят на нижестоящие, создавая напор. Обособленное скопление артезианских вод называется артезианским бассейном. Наиболее крупным артезианским бассейном в России и на всей планете является расположенный на территории Западно-Сибирской равнины Западно-Сибирский артезианский бассейн, площадь которого составляет около свыше 3 000 000 км².

По солености подземные воды делятся на пресные воды, в которых содержание растворенных солей не превышает 1 грамма на литр, и соленые воды, в которых концентрация солей выше 1 грамма на литр. Принято отдельно выделять минеральные воды, имеющие повышенное содержание биологически активных компонентов и используемые в лечебных целях. Лечебные свойства – дело хорошее, но хозяйственное значение подземных вод в первую очередь заключается в том, что они служат для нас основным источником водоснабжения.

На нашей планете есть большой запас воды, «законсервированной» в ледниках. Ледниками называется вода атмосферного происхождения, превратившаяся в лед. Крупнейшие площади оледенения расположены в полярных широтах и высокогорьях. Ледники образуются выше так называемой снеговой линии – условной линии, соединяющей высоты, выше которых лед и снег не тает полностью за год. Для образования ледников снега должно выпадать больше, чем успевает растаять. Снеговая линия на полюсах расположена на уровне моря, а по мере удаления от полюсов она поднимается, достигая максимума в 5000 – 5500 метров в субтропиках и немного снижаясь над экватором.

Обратите внимание на то обстоятельство, что ледники отличаются от льда, образующегося при замерзании воды в водоемах. Ледники возникают в результате многолетнего преобразования скопившегося снега, а не в результате прямого замерзания воды. Уплотняясь, пропитываясь талыми водами и промерзая, снег сначала преобразуется в фирн – зернистый снег, а затем фирн преобразуется в лед. В теле ледника выделяют две зоны – зону питания или фирновый бассейн и зону стока или язык ледника. Зона питания ледника – это область накопления снега, которая всегда-всегда-всегда находится выше снеговой линии. Зона стока, находящаяся под зоной питания, представляет собой область движения и таяния ледника, спускающуюся ниже снеговой линии.

Главной особенностью ледников является их постоянное движение под действием силы тяжести. Скорость этого движения может достигать нескольких сотен метров в год, но обычно она исчисляется в метрах или в десятках метров. Движение ледников замедляется или ускоряется в зависимости от количества осадков, температуры воздуха, характера рельефа.

Современные ледники покрывают площадь свыше 16 000 000 км², что составляет около 11 % суши. В ледниках сосредоточено более 25 000 000 км³ льда. Это почти 2/3 объема всех пресных вод на нашей планете. Если бы все ледники на нашей планете растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы почти на 70 метров!

Различают два основных типа ледников: горные и материковые или покровные.

Горные ледники образуются на вершинах гор, откуда движутся вниз по склонам под действием силы тяжести. Их течение можно сравнить с течением рек. Толщина горных ледников достигает 200 – 300 метров, но иногда может доходить до 1000 метров и выше (примером может служить ледник Федченко на Памире). Крупнейшие по площади горные ледники находятся на Аляске. Длина ледника Беринга в горах Чугач составляет 203 километра, а площадь – 5800 км². Ледник Хаббард в горах Святого Ильи короче, но гораздо шире. Его длина составляет 115 километров, а площадь – 20 000 км².

При своем движении ледники, подобно огромным плугам, вспахивают земную поверхность, изменяя ее рельеф. В частности, при такой «вспашке» образуются котлованы озер.

Материковые ледники покрывают земную поверхность вне зависимости от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов. Поэтому они также могут называться и щитовыми ледниками. Зона питания материковых ледников находится в центре ледника, где отмечается наибольшая толщина. Материковые ледники гораздо толще горных. В Антарктиде их толщина может доходить до 4500 метров. Четыре с половиной километра ледника, каково?!

Если ледовая поверхность горных ледников повторяет рельеф нижележащей суши, то ледовая поверхность материковых ледников от рельефа суши не зависит. Она всегда гладкая и куполообразная, потому что материковые ледники движутся радиально, растекаясь от центра к краям. Благодаря своей огромной толщине, движущиеся покровы материкового льда обладают огромной мощностью и в ходе своего движения производят большую разрушительную работу.

Материковый ледник

От края материковых ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда, называемые айсбергами. Да, айсберг – это часть материкового ледника, а не замерзшая океанская вода, как думают некоторые. Айсберги плавают в океане, создавая большую опасность для судоходства. В 1912 году от столкновения с айсбергом в Атлантическом океане затонул пароход «Титаник», совершавший свой первый рейс по трансатлантическому маршруту из Саутгемптона в Нью-Йорк. Надо сказать, что в Северном полушарии айсберги создают гораздо большую опасность для судоходства, чем в Южном, поскольку из-за особенности северных океанских течений они спускаются к более низким широтам, в которых пролегает много судоходных маршрутов.

По цвету айсберга можно определить его возраст. «Новорожденный», то есть только что отколовшийся айсберг, имеет чистый белый цвет, обусловленный высоким содержанием воздуха в поверхностном слое льда. Со временем воздух замещается водой (в океане иначе и быть не может), в результате чего айсберг приобретает голубой оттенок.

Ледники имеют важное значение как природные хранилища пресной воды. Приятно сознавать, что у нас есть такой большой запас воды, не так ли?

И еще о ледниках – о подземных. На нашей планете существуют районы многолетней или вечной мерзлоты, в которых температура верхней части земной коры долгое время (от нескольких лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина многолетней мерзлоты может превышать 1 000 метров. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда. Смешиваясь с частицами горных пород, они образуют так называемый ледяной цемент или лед-цемент. Слово «цемент» употребляется не случайно, а потому что лед цементирует грунтовые частицы, соединяет их в монолит.

Многлетняя мерзлота шире всего распространена на территории России, где ее общая площадь составляет около 11 миллионов км², то есть простирается почти на 2/3 территории страны. А вот Австралия представляет собой единственный материк, на котором многолетняя мерзлота полностью отсутствует. В Африке наличие многолетней мерзлоты предполагается в высокогорных районах, находящихся выше 5800 метров над уровнем Мирового океана.

Глава третья. Воздух и его давление

«Изученные свойства стратосферы, уже открывают широчайшие горизонты для практического использования в будущем.

Стратосфера – это дорога, ведущая к победе над врагом.

Это трасса сверхбыстроходного транспорта. Это еще нетронутые залежи энергии, нетронутый сундук сокровищ.

Вот почему ученые всего мира, в том числе и наши советские, с такой настойчивостью штурмуют ее, не щадя своей жизни. Потери и жертвы не остановят нас, и стратосфера будет завоевана».

Статья известного советского фантаста Александра Беляева «Завоевание стратосферы», отрывок из которой вы только что прочли, была опубликована в пушкинской газете «Большевистское слово» в октябре 1940 года. Стратосфера тогда, если выражаться нынешним языком, была в тренде. Можно вспомнить хотя бы классику – фильм «Цирк» с участием Любови Орловой, в котором советские артисты отвечают цирковым номером «Полет в стратосферу» на американский «Полет на Луну».

А теперь – руки прочь от поисковиков и скажите, что такое «стратосфера»? Кто помнит, тот молодец, ну а кто забыл, тот сейчас вспомнит.

Стратосферой называется слой атмосферы нашей планеты, расположенный на высоте от 11 до 50 километров. Частью стратосферы является хорошо знакомый всем, хотя бы понаслышке, озоновый слой или «озоносфера». Озоном называют трехатомный кислород, то есть такой, молекула которого состоит из трех атомов. Обычный же кислород, которым мы дышим – двухатомный, это более стойкая и, как следствие, более распространенная модификация.

Ценность озонового слоя заключается в том, что он поглощает губительную для всего живого коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Жизнь на нашей планете смогла выйти из воды на сушу лишь после того, как в стратосфере был образован озоновый щит. Создали его не какие-то добрые инопланетяне, а солнечные лучи. Двухатомный кислород превращается в трехатомный с поглощением энергии ультрафиолетового излучения и с таким же поглощением происходит обратный процесс. Эта бесконечная круговерть с превращением «очищает» солнечные лучи от значительной доли вредного, оставляя при этом все полезное – свет и тепло.

Выше озонового слоя, как вы понимаете, никакой жизни не существовать не может. Озон можно обнаружить на высотах от 15 до 60 километров, но максимально он сконцентрирован на высоте 25 – 35 километров. Если на каком-то участке содержание озона резко снижается, то говорят об озоновой дыре. По сути дела, это и есть дыра в щите, защищающем нашу планету. Общеизвестно, что разрушают озон фреоны, вещества, используемые в качестве охлаждающих агентов в кондиционерах и холодильниках, а также в качестве распылителей. У поверхности Земли фреоны абсолютно безвредны, потому что они являются химически стойкими соединениями, не склонными вступать в реакции с другими веществами. Но под действием ультрафиолетовых лучей фреоны могут распадаться. При этом высвобождаются такие вещества, как фтор, хлор или бром, атомы которых входят в молекулы фреонов. Фторосодержащие фреоны менее стойкие, они распадаются ниже озонового слоя и потому не представляют для него опасности. Разрушают озон те фреоны, в молекулах которых содержатся фтор или бром. В результате реакций с этими элементами озон превращается в кислород. Вроде бы – ничего страшного, ведь кислород под действием ультрафиолетовых лучей может снова превратиться в озон, но дело в том, что существует определенный баланс между превращениями трехатомного кислорода в двухатомный и наоборот. Фреоны этот баланс нарушают, в результате чего в озоновом щите возникает дыра, а в атмосфере нашей планеты прибавляется немного кислорода. Кислород нам очень нужен, мы в нем постоянно нуждаемся, но пусть его лучше вырабатывают растения.

Вот вам вопрос на сообразительность. Ответ на него вы найдете в конце книги (№ 2).

Первые фреоны были синтезированы в 1928 году, но озоновые дыры над Антарктикой и Арктикой образуются ежегодно. Над Антарктикой примерно с августа до января можно наблюдать огромную дыру, диаметром свыше 1000 километров, а над Арктикой с марта по август – множество мелких дыр. Почему образуются эти дыры?

Понятно, почему писатель Беляев называл стратосферу «дорогой, ведущей к победе над врагом» и «трассой сверхбыстроходного транспорта». Скоростные самолеты летают высоко, потому что плотность воздуха уменьшается по мере удаления от земной поверхности, а, стало быть, уменьшается и трение, действующее на движущийся самолет. А в военной авиации долгие годы действовало правило: «кто выше – тот победит».[21]21
  Современные средства противовоздушной обороны, а также ракеты «воздух-воздух», которыми оснащены истребители, способны уничтожать цели на любых высотах и потому в наши дни высота полета уже не является абсолютным преимуществом.


[Закрыть] Чем выше летал самолет, тем труднее было обнаружить его и подбить. Да и в воздушном бою высота дает преимущество над противником. Правда, тут есть одно «но». На границе со стратосферой можно получить преимущество в скорости за счет разреженного воздуха, но по мере дальнейшего подъема плотность воздуха снижается до того, что воздух перестает служить опорой для крыльев самолета. Вдобавок из-за низкого содержания кислорода могут глохнуть двигатели (кислород нужен для горения топлива). Так что правило «чем выше – тем лучше», действует до определенного предела.

Но какие «нетронутые залежи энергии» содержатся в стратосфере? И что это за «нетронутый сундук сокровищ», о котором писал Беляев? Может, писатель-фантаст просто увлекся и забыл о том, что пишет не новую повесть, а статью для газеты?

Нет, не забыл, но проекты по добыче «сокровищ» стратосферы – озона, гелия и водорода, были фантастическими и остались такими навсегда, потому что проще, удобнее и дешевле было развивать химическую промышленность, чем стратосферную добычу. Такими же фантастическими были и проекты добычи солнечной энергии из стратосферы. Предполагалось, что огромные воздушные шары, называемые «стратостатами», будут поднимать в стратосферу солнечные батареи, над созданием которых тогда, в сороковые годы ХХ века, напряженно работали ученые.[22]22
  Первые солнечные батареи на основе кремния были созданы в 1948 году в США.


[Закрыть] Поднимать батареи аж в стратосферу собирались для того, чтобы уловить как можно больше солнечной энергии, не давая ей частично рассеяться в самом нижнем слое атмосферы, который называется «тропосферой».

Слои атмосферы

Высота тропосферы колеблется от 8 километров над полюсами и до 18 километров над экватором. Такая значительная разница обусловлена тремя факторами:

– большей силой притяжения на полюсах вследствие того, что наша планета представляет собой не идеальный шар, а сплюснутый у полюсов;[23]23
  Этот феномен, называемый «полярным сжатием», обусловлен действием центробежной силы, которую создает вращение Земли вокруг своей оси. Поскольку полярный радиус нашей планеты короче экваториального, сила ее притяжения на полюсе сильнее, чем на экваторе. Любое тело на полюсе весит на 0,5 % больше, чем на экваторе.


[Закрыть]

– наличием на экваторе центробежной силы, обусловленной вращением Земли; эта сила ослабляет силу земного притяжения;

– из-за более теплых температур на экваторе, молекулы атмосферных газов обладают бо́льшей кинетической энергией и потому могут залетать на бо́льшую высоту.

Тропосфера – самый важный для всех нас слой атмосферы, ведь мы в ней живем и дышим ею. Тропосфера содержит примерно 85 % массы всей атмосферы нашей планеты и почти весь водяной пар, который в ней содержится (пар тяжелый и далеко от Земли уйти не может).

У географов тропосфера – самая любимая часть атмосферы. Иначе и быть не может, потому что именно в тропосфере формируется погода, возникают циклоны и антициклоны, образуются облака, осадки, туманы, ветры (горизонтальные перемещения атмосферного воздуха) и конвекция (вертикальные перемещения воздуха).

Температура тропосферы с увеличением высоты на километр понижается на 6 °С. Чем дальше от земной поверхности, которая интенсивно поглощает солнечные лучи и нагревается, тем холоднее воздух. В тропопаузе (так называется переходный слой от тропосферы к стратосфере) температура понижается до – 60 °С над полюсами и до – 80 °С над тропиками. Давайте вспомним, что параллели, называемые тропиками, ограничивают по обе стороны от экватора широты, в которых солнце может находиться в зените.[24]24
  Зенитом в астрономии называют наивысшую воображаемую точку небесной сферы, находящуюся над головой наблюдателя.


[Закрыть]

Странно, не правда ли? Казалось, что должно быть наоборот – более низкая температура воздуха над холодными полюсами, а более высокая над жаркими тропиками. Но этот «парадокс» объясняется более высоким положением тропопаузы над тропиками. Из-за мощных потоков воздуха, которые отделяют низкую теплую полярную тропопаузу от холодной высокой тропической, разница температур выражена столь резко.

Кстати, в тропопаузе температура воздуха перестает понижаться с увеличением высоты, потому что на таких высотах (от 9 до 17 километров) воздух от земной поверхности не нагревается. Далее, в стратосфере, температура воздуха с увеличением высоты начинает возрастать и возрастать и на верхней границе ее доходит до + 60 °С. Здесь уже играет роль не близость к земной поверхности, а толщина слоя воздуха, через который приходится проходить солнечным лучам. Чем тоньше слой, тем меньше лучей рассеивается и, следовательно, тем выше будет температура.

Выше стратосферы находится ионосфера, веьма разреженный слой атмосферы, который состоит из ионизированных газов, то есть из таких газов, нейтральные атомы или молекулы которых, отдав или присоединив электроны, превратились в заряженные частицы – ионы.

Из-за высокого содержания свободных электронов ионосфера способна отражать короткие радиоволны. Благодаря этому свойству ионосферы на нашей планете возможна дальняя радиосвязь. В результате многократного отражения от ионосферы и земной поверхности радиоволны распространяются на любые расстояния, несмотря на кривизну земной поверхности. Без этого отражения радиоволны рано или поздно «упирались» бы в землю или в воду и связь была бы возможна только на близком расстоянии.

В 1901 году по проекту известного изобретателя Николы Теслы на атлантическом побережье США, близ Нью-Йорка началось строительство башни, предназначавшейся для трансатлантической радиосвязи, а также для беспроводной передачи электроэнергии. Передача электроэнергии – это отдельная тема, а вот с радиосвязью вышел казус.

Башня Николы Теслы, если говорить предельно просто, была задумана как мощный передатчик электромагнитных волн. По всему миру Тесла планировал построить тридцать таких башен, которые образовывали бы единую приемо-передающую сеть. Только такие башни, по мнению Теслы, могли обеспечить передачу волн на большие расстояния. Главным спонсором проекта был мультимиллионер Джон Пирпонт Морган Первый, которому позарез была нужна надежная трансатлантическая радиосвязь.

Пятидесятисемиметровая башня, получившая имя Ворденклиф в честь банкира Джеймса Вордена, который приобрел землю для ее строительства, влетела в тугую копеечку, но причиной краха проекта Теслы стала не высокая его стоимость, а радиопередатчик, сконструированный итальянским инженером Гульельмо Маркони. Маркони не знал о ионосфере, которая была открыта благодаря его опытам, но считал дальнюю радиосвязь возможной без суперпередатчиков и суперприемников, потому что был уверен в способности радиоволн проходить через землю, воду и другие препятствия. Получился научный парадокс – важное открытие было сделано благодаря ошибочным взглядам. А вот Никола Тесла, мысливший в правильном направлении, такого открытия совершить не смог.

Разумеется, недорогая радиоаппаратура Маркони, которой можно было пользоваться сразу и где угодно, оказалась более привлекательной, чем многомиллионный проект строительства тридцати башен. В 1917 году башня Ворденклиф была демонтирована.

Первая трансатлантическая радиопередача Маркони состоялась в 1901 году. «Так быть не должно, но тем не менее, это удалось сделать, – подумали ученые. – Почему?». Уже в следующем году британец Оливер Хевисайд предположил существование ионосферы, а в двадцатые годы ХХ века другой британец, Эдвард Эплтон, доказал это.

Напрашивается вопрос – с чего бы это атомам и молекулам, составляющим верхний слой атмосферы, переходить из нейтрального состояния в заряженное? «Это «ж-ж-ж» неспроста», как говорил Винни-Пух. Что побуждает их отдавать и принимать атомы?

Виновато во всем космическое излучение – протоны[25]25
  Протоном называется элементарная частица с положительным электрическим зарядом +1. Ядро атома водорода состоит из одного протона, а атомные ядра всех прочих элементов – из нескольких.


[Закрыть] с добавлением атомных ядер и электронов. Это излучение, несущееся по Вселенной с огромной скоростью, при столкновении с нейтральными частицами «вышибает» из них несколько электронов или же «вколачивает» в них дополнительные. Благодаря этому человечество вот уже более ста лет имеет недорогую и качественную дальнюю радиосвязь.

Ионосферу условно разделяют на две оболочки.

Нижняя оболочка, называемая «мезосферой», простирается до высоты 80 – 85 километров. Температура в мезосфере с увеличением высоты понижается (да, снова понижается) и у верхней ее границы доходит до – 80 °С. В верхней оболочке – термосфере, которая простирается до высоты 300 километров, температура начинает повышаться и повышается до невероятных значений – +1500 – +2000 °С. Температура остается столь высокой до экзосферы, внешней части атмосферы Земли, которая начинается на высотах от 500 до 1000 км.[26]26
  Высота, на которой начинается экзосфера, зависит от солнечной активности. При высокой солнечной активности пороговая высота экзосферы возрастает, потому что увеличивается толщина термосферы.


[Закрыть] В экзосфере температура снова понижается и постепенно доходит до космической в – 270 °С. Подобно ионосфере, экзосфера состоит из ионизированного газа.

За экзосферой на высоте в 3000 километров начинается безвоздушное космическое пространство. Иначе говоря, толщина земной атмосферы составляет 3000 километров.

Обратите внимание на один нюанс – космическим считается пространство, лежащее вне границ атмосфер небесных тел, а вот условный космос начинается за границей, называемой линией Ка́рмана и находящейся на высоте в 100 километров над уровнем моря. Линия Кармана это не только граница условного космоса, но и верхняя граница воздушного пространства государств. На высоте свыше 100 километров можно летать где угодно, не спрашивая ни у кого разрешения.

Как по-вашему, почему американский ученый Теодор фон Карман поместил границу, названную в его честь, именно на стокилометровой высоте? Круглая цифра ему приглянулась? Или были более веские причины?

Разумеется, были причины, ведь наугад, с потолка, никакие цифры в науке не берутся. Дело в том, что на этой высоте (с колебаниями в 5 километров) атмосфера разрежается настолько, что становится невозможным использование самолетов и вообще всех летательных аппаратов, полет которых основан на аэродинамическом принципе, когда аппарат опирается на воздух и словно бы отталкивается от него. В столь разреженной атмосфере, близкой по характеристикам к безвоздушному пространству, могут летать только космические аппараты. Проще говоря, формальный космос начинается на высоте в 3 000 километров, а фактический – за линией Кармана.

Кстати, атмосфера небесного тела может состоять только из сильно разряженной экзосферы, как, например, у Луны или Меркурия. Обоснуйте, пожалуйста, почему такое возможно именно у этих небесных тел. Правильный ответ ищите в конце книги (№ 3).

Воздух, кажущийся нам невесомым, имеет массу, хотя и небольшую. Масса 1 литра воздуха на уровне моря равна 1,3 грамма. «На уровне моря» – это важное уточнение. С подъемом, то есть с удалением от земной поверхности, сила притяжения ослабевает и воздух, как и вся прочая материя, становится легче, хоть и ненамного, но становится.

«Пустяки какие! – скажут некоторые читатели. – Грамм с небольшим – это все равно, что ничего. Но грамм с небольшим весит один литр, а в земной атмосфере воздуха о-го-го сколько! Этот огромный объем воздуха создает на каждый квадратный сантиметр земной поверхности давление в 1 килограмм!

Килограмм на сантиметр – это уже что-то, верно? Мы не ощущаем этого давления, потому что оно уравновешивается точно таким же внутренним давлением, выработавшимся в ходе эволюции. Напрашивается вопрос – а как же с предметами, у которых не может быть внутреннего давления? Почему мы не ощущаем давления на предметы, особенно на те, которые имеют большую площадь поверхности? Да потому что давление в жидкостях и газах во всех направлениях одинаково и суммарное давление на предмет получается нулевым.

В сводках погоды указывается атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. За нормальное давление принято давление воздуха на уровне моря (иногда говорят: «над уровнем океана», что тоже самое) у широты 45° при температуре 0 °С. Это давление соотвествует весу ртутного столбика высотой 760 миллиметров и сечением 1 см². Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) является внесистемной единицей измерения давления. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, потому что чем выше расположена точка, тем меньшей высоты воздушный столб давит на нее. Кроме этого, с увеличением высоты воздух разрежается, становится легче и его давление понижается.

Раз уж мы упомянули про широты, то давайте вспомним, что все карты имеют градусную сеть, образованную пересекающимися линиями – параллелями и меридианами.

Параллели представляют собой линии, (которые на глобусе выглядят как окружности), параллельные экватору. Экватор принимают за нулевую параллель и обозначают 0°. Параллели, расположенные в северном полушарии, называют по градусам северной широты и обозначают следующим образом: 10° с. ш. Параллели южного полушария называют по градусам южной широты и обозначают так: 10° ю. ш.