Большая Советская Энциклопедия (АТ)
Шрифт:
Исследования А. дают сведения о механизме распространения сверхдлинных волн, а также о свойствах самых нижних и очень высоких областей ионосферы, в которых распространяются А. Для расчётов линий радиосвязи построены специальные карты и номограммы, по которым можно определить уровень А. в каждой точке Земли.
Лит.: Альперт Я. Л., Распространение радиоволн и ионосфера, М., 1960; Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 2 изд., М., 1960; Краснушкин П. Е., Атмосферики, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 1, М., 1960, с. 100—102.
М. Б. Виноградова.
Спектр
Атмосферная акустика
Атмосфе'рная аку'стика, раздел акустики, в котором изучаются распространение и генерация звука в реальной атмосфере и исследуется атмосфера акустическими методами. А. а. как метод исследования является также разделом физики атмосферы. Изучение распространения звука в атмосфере началось с зарождения акустики. В конце 17 —18 вв. У. Дарем (Англия) изучал зависимость скорости звука от скорости ветра, Бьянкони (Италия) и Ш. М. Кондамин (Франция) изучали влияние температуры на скорость звука. Большой вклад в исследования распространения звука в неоднородной движущейся среде внесли советские учёные Н. Н. Андреев и И. Г. Русаков (1934), Д. И. Блохинцев (1947).
Распространение звука в свободной атмосфере имеет ряд особенностей. Звуковые волны благодаря теплопроводности и вязкости воздуха поглощаются тем сильнее, чем выше частота звука и чем меньше плотность атмосферы. Поэтому резкие вблизи звуки выстрелов или взрывов на больших расстояниях становятся глухими. Неслышимые же звуки очень низких частот (т. н. инфразвуковых) с периодами от нескольких сек до нескольких мин затухают мало и могут распространяться на тысячи км и даже огибать несколько раз земной шар. Это даёт возможность, например, обнаруживать ядерные взрывы, являющиеся мощным источником таких волн.
Важные задачи А. а. связаны с явлениями, возникающими при распространении звука в атмосфере, которая представляет собой с точки зрения акустики движущуюся неоднородную среду. Температура и плотность атмосферы уменьшаются с увеличением высоты; на больших высотах температура снова возрастает. На эти регулярные неоднородности накладываются зависящие от метеорологических условий изменения значений температуры и ветра, а также их случайные турбулентные пульсации различных масштабов. Т. к. скорость ветра определяется температурой воздуха и звук «сносится» ветром, то все перечисленные неоднородности сильно влияют на распространение звука. Возникает искривление звукового луча — рефракция звука, в результате чего наклонный звуковой луч может вернуться к земной поверхности, образуя акустические зоны слышимости и зоны молчания, происходит рассеяние и ослабление звука на турбулентных неоднородностях, сильное поглощение звука на больших высотах и т. д.
Сложную обратную задачу приходится решать при акустическом зондировании атмосферы. Распределение температуры и ветра на больших высотах определяют по измерениям времени и направления прихода звуковых волн от наземных взрывов или взрывов бомб, сбрасываемых с ракеты. При исследовании турбулентности определяют температуру и скорость ветра, измеряя время распространения звука на небольших расстояниях; для получения необходимой точности пользуются ультразвуковыми частотами.
Большое значение получила проблема распространения промышленных шумов, в особенности ударных волн, возникающих при движении сверхзвуковых реактивных самолётов. Если атмосферные условия благоприятствуют фокусировке этих волн, то у земной поверхности давления могут достичь значений, опасных для
В атмосфере наблюдаются различные звуки естественного происхождения. Длительные раскаты грома происходят вследствие большой длины грозового разряда, а также потому, что из-за рефракции звуковая волна распространяется по различным путям и приходит с различными запаздываниями. Некоторые геофизические явления — полярные сияния, магнитные бури, мощные землетрясения, ураганы, морские волнения — являются источниками звуковых и особенно инфразвуковых волн. Их исследование важно не только для геофизики, но, например, для заблаговременного штормового оповещения. Разнообразные слышимые шумы вызываются или срывом вихрей с различных препятствий (свист ветра) или колебаниями каких-либо предметов в потоке воздуха (гудение проводов, шелест листьев и т. п.).
Лит.: Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах, 3 изд., М., 1960; Блохинцев Д. И., Акустика однородной движущейся среды, М.—Л., 1946.
В. М. Бовшеверов.
Атмосферная оптика
Атмосфе'рная о'птика, раздел физики атмосферы, в котором изучаются оптические явления, возникающие при прохождении света в атмосфере. Сюда относятся не только такие красочные явления, как зори, радуги, изменения цвета неба, а и менее заметные, но очень важные для практики явления, как рассеяние и излучение атмосферой видимой и невидимой радиации, поляризация небесного света, видимость предметов и т.д. А. о. составляет часть физической оптики; она тесно переплетается с оптикой коллоидов и аэрозолей, планетных атмосфер, моря, с радиационной теплопередачей и др. Важные для А. о. результаты были получены при решении проблем физической химии, астрофизики, океанологии, техники, а методы и результаты А. о. часто находят применение в этих науках.
Изучение оптических свойств воздуха, моря и суши составляет прямые задачи А. о. Обратные задачи А. о. — разработка оптических методов зондирования, т. е. определения по измеренным оптическим свойствам воздуха, моря и суши других их физических характеристик.
Оптические явления в нижних и верхних слоях атмосферы (слой озона и выше) различны. В верхних слоях под влиянием солнечного излучения происходят главным образом фотохимические реакции. Возникающие при этом возбуждённые частицы высвечивают запасённую энергию (полярные сияния, свечение ночного неба и др.). Изучением этих явлений занимается аэрономия. В данной статье они не рассматриваются.
Интерес к оптическим явлениям в атмосфере возник очень давно. Цвет неба и облаков, зори, ложные солнца и т. д. с давних пор считались предвестниками погоды. Таких примет довольно много и одно время считалось даже, что их изучение и есть главная задача А. о. Этой точки зрения придерживался русский геофизик П. И. Броунов (30-е гг. 20 в.). Однако более подробные исследования показали, что хотя между оптическими и другими физическими явлениями в атмосфере связь несомненно существует, но часто она бывает очень сложной и неоднозначной; оптические признаки погоды иногда противоречат друг другу. Постепенно стало ясно, что найти связь между оптическими явлениями и погодой можно, лишь изучая природу оптических явлений и одновременно проникая в механизм физических явлений, вызывающих изменения погоды.
Первые попытки объяснить синий цвет неба относятся к 16 в. Леонардо да Винчи объяснял синеву небесного свода тем, что белый воздух на тёмном фоне мирового пространства кажется синим. Л. Эйлер считал (1762), что «сами частицы воздуха имеют синеватый оттенок и в общей массе создают интенсивную синеву». В начале 18 в. И. Ньютон объяснял цвет неба интерференционным отражением солнечного света от мельчайших капель воды, всегда взвешенных в воздухе. В 1809 французский физик Д. Араго открыл, что свет неба сильно поляризован (см. Поляризация света).