Астрономия и Космонавтика Коллектив авторов - Современные достижения космонавтики (сборник статей)

Сегодня запуск космического аппарата — это очередной, всесторонне продуманный шаг в освоении космоса и развитии космической техники, это решение большого комплекса задач научного и прикладного характера, это попытка вырвать у природы еще одну тайну.

В этом смысле вывод на орбиту искусственных спутников Земли «Прогноз» и «Прогноз-2» является весьма важной вехой в деле изучения всего многообразия механизма солнечно-земных связей.

Ценность сведений о строении и эволюции состояния атмосферы Земли, полученных с помощью космических аппаратов и высотных геофизических ракет, не вызывает никаких сомнений. За последние 15 лет осуществлена целая серия важных геофизических открытий, позволивших по-новому взглянуть на строение газовой оболочки нашей планеты, на характер физико-химических процессов, протекающих в ней, на деятельность Солнца и на свойства межпланетного пространства. В то же время мы вынуждены констатировать, что наши знания об атмосфере Земли и о поведении Солнца далеко не исчерпывающие.

Взять хотя бы вопрос о размерах газовой оболочки Земли. На какой высоте от поверхности планеты находится ее верхняя граница? Как эта граница выражена в ходе физических характеристик? Эти вопросы далеко не праздные. Ответы на них имеют большое научное и прикладное значение уже сегодня. Расчет радиационной обстановки и ее прогнозирование для обеспечения безопасности полетов космонавтов, расчет радиационного баланса системы Земля — атмосфера и радиационного баланса Земли для разработки надежных методов долгосрочных прогнозов погоды, анализ процессов трансформации солнечной энергии в атмосфере Земли для выявления основных закономерностей солнечно-земных связей — вот ряд вопросов, ответы на которые во многом зависят от достоверного определения уровня верхней границы атмосферы.

С геофизической точки зрения атмосфера — это газовая оболочка Земли, отделяющая поверхность нашей планеты от космического пространства, невозмущенного нашей планетой. При этом совершенно не оговаривается состояние, в котором должен находиться газ: в молекулярном или атомарном, в нейтральном или ионизированном, и не оговариваются факторы, оказывающие преобладающее влияние при формировании тех или иных слоев этой оболочки. То есть, при таком подходе к данному вопросу и радиационные пояса и водородная геокорона могут считаться составными частями земной атмосферы.

Что до последнего времени было решающим при определении уровня, принимаемого за верхнюю границу атмосферы? Высоты, на которые могли быть доставлены измерительные приборы, и степень совершенства самой используемой измерительной аппаратуры. Уместно вспомнить, что за последние два десятилетия верхняя граница атмосферы была передвинута с 2 тыс . км до 20 тыс . км , а в последние годы этот уровень «поднялся» еще выше. При этом за критерий в определении верхней границы атмосферы различными учеными брались частные признаки в поведении отдельных характеристик газа: плотности, электронной концентрации, характер диссоциации и рекомбинации молекул и атомов и т. д… И в каждом отдельном случае эта граница определялась довольно приблизительно, без достаточно объективных критериев. В то же время космические эксперименты весьма убедительно свидетельствуют, что такая граница в действительности существует — это магнитопауза, т. е. переходный слой, формирующийся при взаимодействии солнечной плазмы (солнечного ветра) с верхней магнитосферой на расстояниях от 10 и более радиусов Земли от ее поверхности. При этом внутри магнитосферы характер процессов определяется в основном состоянием магнитного поля Земли и действием солнечного ветра, тогда как вне магнитосферы (за магнитопаузой) — только состоянием межпланетной среды и деятельностью Солнца. То есть магнитосферу необходимо также считать частью атмосферы Земли, не беспокоясь, что верхняя граница газовой оболочки нашей планеты «отодвинется» в данном случае на 70 тыс . км и более от ее поверхности.

Другой интересный вопрос физики верхней атмосферы — вопрос о величине солнечной постоянной. Согласно сложившимся представлениям считается, что интегральная величина потока солнечного излучения, приходящего на единицу площади верхней границы атмосферы, составляет около 1,88 кал/см 2 в мин . И называется эта величина «солнечной постоянной». Она широко применяется в метеорологии и в других областях знаний, использующих данные о солнечно-земных связях.