Атмосфера. Структура атмосферы. Меридиональное распределение температуры на разных высотах, страница 8

Высотные атмосферные явления

На больших высотах в атмосфере происходят различные явления, которые удается наблюдать с поверхности Земли визуально или с помощью специальной аппаратуры. Результаты такого рода наблюдений представляют большой интерес для понимания физико-химических процессов, происходящих на больших высотах. Несмотря на быстрое развитие наземной и космической исследовательской аппаратуры в последние десятилетия, иногда наблюдения высотных атмосферных явлений служат единственным доступным источником информации.

Авроры – спорадические эмиссии оптического излучения верхней атмосферы в средних и высоких широтах. Спектральный состав аврор в основном определяется эмиссиями атомов и ионов азота N, N⁺, молекулярного азота N₂, молекулярного иона азота N₂⁺, атомов и ионов кислорода O, O⁺, атомов натрия Na, гидроксила OH и водорода H. Авроры определенно связаны  с магнитными бурями и вторжениями в атмосферу заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Хотя точные детали механизма возбуждения эмиссий до сих пор не установлены, исследователи считают, что важное значение в возбуждении свечения имеет высыпание заряженных частиц из радиационных поясов Земли. Наиболее яркое свечение авроры имеют во время магнитных бурь, и в это время их удается наблюдать в более низких широтах. Частота возникновения авроральных эмиссий  коррелирует с 27-дневным циклом вращения Солнца и 11-летним циклом солнечной активности. Распределение яркости свечения по высоте имеет четко выраженный максимум на высоте около 100 км, а нижняя граница свечения находится приблизительно на высоте 80 км. К аврорам относятся полярные сияния, представляющие собой яркое свечение высоких слоев атмосферы, которое возбуждается заряженными частицами, испускаемыми Солнцем и проникающими в атмосферу. По природе и свойствам свечение аналогично свечению разреженных газов в газоразрядных трубках. Наблюдается в полярных областях на высотах от 100 до 1000 и более километров.

Перламутровые облака – образуются в стратосфере на высотах около 20 км. Подсвечиваемые Солнцем, становятся похожими на перламутр. Облака формируются обычно в зимнее время в высоких широтах. Перламутровые облака и полярные стратосферные облака – два основных типа облаков, образующихся в стратосфере.

Серебристые облака – весьма редко появляющиеся на высоте 75-90 км  волнистые, бело-голубого или серебристого цвета облака неизвестного состава. Наблюдались только в сумерках в обоих полушариях при зенитных углах Солнца в интервале 95-103 градусов и только в летнее время. Предложены две гипотезы состава серебристых облаков:  метеорная пыль и ледяные частицы.

Метеоры влетают в атмосферу со скоростью в сотни тысяч км/час, в результате трения разогреваются и сгорают или разрушаются. Только самые крупные достигают поверхности Земли. Мельчайшие метеоры с размерами до десятитысячных долей миллиметра напротив, практически не нагреваются, а лишь захватываются атмосферой. Эти мелкие частицы называют микрометеоритами. Количество ежесуточно поступающего в атмосферу вещества оценивается в пределах 100-10 000 т, причем большая часть этого вещества приходится на метеориты. Помимо микрометеоритов в атмосферу поступает вещество с солнечным ветром и космическими лучами. Следует также напомнить, что наиболее быстрые атомы и ионы в экзосфере преодолевают земное притяжение и улетают в космическое пространство, уменьшая тем самым массу атмосферы.

Атмосферные приливы

Притяжение Солнца и Луны вызывает в атмосфере приливы, подобные земным и морским приливам. Но атмосферные приливы существенно отличаются от остальных тем, что атмосфера сильнее реагирует на влияние Солнца, в то время как земная кора и океан – на влияние Луны. Причина в том, что атмосфера помимо гравитационного воздействия Солнца подвержена также и нагреву солнечным излучением.