Что такое атмосфера?

На уровне моря или чуть выше, где проживает почти все человечество, давление равно примерно 1 атмосфере, ну, или, если мерить по-другому, это примерно 760 миллиметров ртутного столба. Или, если уж совсем по-научному, 1.013.247 Гектопаскалей.

Под защитой атмосферы люди живут десятки тысячелетий, не зная, что вся наша жизнь возможна только благодаря атмосфере.

Как высока атмосфера?

С 30-х годов в Калифорнийском технологическом институте директором лаборатории воздухоплавания был Теодор фон Карман, бежавший в США от войны в Европе. Теодор фон Карман был одним из виднейших ученых, теоретиков аэронавтики.

Согласно его вычислениям, на высоте около 100 км атмосферное давление столь слабо, что ее влиянием на полет можно уже пренебречь. В его честь эта высота названа линией Кармана — по определению Международной авиационной федерации (ФАИ). Согласно международным законам, на этой высоте заканчивается территория государства, выше 100 километров не надо запрашивать разрешения на пролет над данным государством.

Правда, со временем люди выяснили экспериментально, что на самом деле атмосфера простирается намного выше линии Кармана.

Космические спутники начинают вход в атмосферу на высоте примерно 120−130 км. Если спутник опустился до такой высоты, значит, он начал свой последний виток, не пройдет и получаса, как он, чуть опустившись от торможения в верхних слоях атмосферы, сгорит на высоте чуть выше 100 км.

Самые же верхние слои атмосферы заканчиваются примерно на высоте до 1000 км. Давление там настолько низко, что на такой высоте летают спутники, не испытывая эффекта торможения об атмосферу.

Из каких слоев состоит атмосфера?

Самый нижний — тропосфера. Тут мы и живем. В самой нижней ее части. Высота горы Эверест составляет 8848 метров, а тропосфера, в зависимости от широты данного места, заканчивается на высоте от 10 до 18 километров. На экваторе — до 18 км, на полюсах — от 8 км.

Уже на высотах от 8000 метров человек не может дышать без кислородного оборудования. Увы, многие альпинисты, пытавшиеся покорить Эверест, убедились на своем горьком (как правило — предсмертном) опыте, что при попытках дышать без кислорода у человека начинается отек легких, они заполняются жидкостью и человек умирает от удушья.

Далее идет стратосфера — до высоты примерно в 50 км. На таких высотах летают самолеты и метеозонды.

Еще в XIX веке считали, что высота примерно в 12 км, которая сейчас считается нижней частью стратосферы — это предел атмосферы.

В верхней части стратосферы находится озоновый слой, защищающий живой мир нашей планеты от жестких излучений из космоса. А главное — в нем задерживается жесткий ультрафиолет от Солнца, который иначе убил бы все живое на Земле.

Дальнейшее деление атмосферы на слои имеет чисто научный интерес.

До высоты 800 км идет термосфера. В этом слое атмосферы летают спутники, не испытывая торможения, даже метеоры сгорают только в самых низких слоях термосферы — на высотах от 150 до 50−80 км.

Еще выше расположена экзосфера, она длится до высот примерно в 1000 км, в зависимости от силы солнечного ветра. Молекулы газов атмосферы, попавшие в этот слой, под влиянием солнечного ветра улетают в космическое пространство. В этом слое идет утечка нашей атмосферы в открытый космос, что очень плохо. Ученые утверждают, что именно так когда-то давно утекла в космос большая часть атмосферы Марса, в том числе и потому, что Марс значительно легче Земли, его атмосфера слабее притягивалась планетой.

Вся жизнь человечества происходит на высотах от нуля до нескольких тысяч метров. Выше люди бывают только ненадолго и только со специальной защитой — то ли в герметизированном фюзеляже пассажирского самолета, то ли в скафандре летчика или в высотном скафандре на борту экспериментальной высотной машины.

Первым искусственным объектом, пересекшим линию Кармана, в 1944 году была ракета Фау-2, которая поднялась до высоты 188 км.

В наше время НАСА считает астронавтами людей, взлетевших на высоты 50 миль и выше (чуть больше 80 км).

Программа Шаттлов, которая, увы, была прекращена в 2011 году, дала человечеству опыт по возвращению на Землю после орбитального полета кораблей, способных к аэродинамическому спуску. При спуске Шаттлы переходили от ракетного маневрирования к аэродинамическому управлению кораблем уже на высоте около 122 км.

В наше время самолеты летают, как правило, на высотах до 15 километров, а максимальная высота, достигнутая на экспериментальных самолетах, не превышает 30 км. Метеозонды не поднимались выше 50 км.

Разумеется, при полете на высоте свыше 6000−7000 метров необходим или скафандр с индивидуальным кислородным питанием и поддержкой атмосферного давления, или герметизация фюзеляжа самолета и поддержка в нем атмосферного давления на любой высоте полета. При разгерметизации перед каждым пассажиром автоматически выбрасывается кислородная маска — и надеть ее необходимо немедленно, иначе всего через несколько секунд человек теряет сознание от кислородного голодания, и его судьба после этого всецело в руках окружающих, от того, успеет ли самолет снизиться, или стюардесса заметит пострадавшего и наденет ему кислородную маску, спасая этим его жизнь.

Мы удивляемся, глядя на жизнь океанического дна, жизнь, происходящую на глубине в несколько тысяч метров, тогда как, не думая об этом, сами живем на дне воздушного океана, высотой около 1000 км. Пара километров океана или 1000 км атмосферы — все познается в сравнении.