Как наука использует воздушные змеи

Кто из нас в свое время не развлекался пусканием воздушных змеев, стараясь запустить их как можно выше? Нет ничего странного в том, что с пробуждением интереса к высоким слоям атмосферы ученым пришла мысль попробовать поднять на змеях метеорологические инструменты. Первая такая попытка была сделана в Англии в 1749 г. Вильсоном и Мельвиллем, которые подняли на змеях термометры особого устройства. Но настоящее научное значение получили только подъемы самопишущих инструментов, причем змеи берутся не плоские, а коробчатые, прямоугольные, треугольные или цилиндрические с полулунным сечением. Первый коробчатый змей был построен Харгрэвом, в 1890 г., и этот тип змея с различными изменениями применяется и до сих пор. Запускаются такие змеи на струнной проволоке, при помощи механических или электрических лебедок, и часто к основному «головному» змею присоединяются вспомогательные, так что в воздухе реет целая гирлянда змеев.

Рис. 56. Змей с полукруглым сечением для исследований атмосферы.

Рис. 57. Змейковый метеорограф В. В. Кузнецова.

К головному змею подвешивается и особый прибор — «метеорограф»: это соединение всех уже описанных самописцев, только в более маленьком виде. Тут и барограф, и термограф, и гигрограф, и маленький анемограф с Робинзоновой мельничкой. Каждый пишет на барабане свою кривую. Когда полет окончен и прибор снят, производится обработка этих кривых, т. е. вычисление по давлению и температуре высот, на которые поднимался прибор, а затем вычисляют точнее самую температуру, влажность и ветер на каждой высоте.

На рисунках изображены две такие записи змейкового метеорографа системы В. В. Кузнецова и самый метеорограф. Первое — подъем с «инверсией»: так как температура с высотой до границы стратосферы убывает, то обычно кривая температуры в точности походит на кривую давления, воспроизводя все ее колебания; в данном же примере уже почти с начала подъема прибора кривая температуры начинает опускаться, когда кривая давления поднимается, — значит, в воздухе имеется слой потепления с высотой, или инверсия.

Второе — подъем без инверсии; кривые давления и температуры имеют одинаковый ход.

Рис. 58. Запись змейкового метеорографа:

верхняя кривая изображает скорость ветра, вторая — влажность, третья — температуру, четвертая — давление воздуха. Подъем с инверсией: температура возрастает с уменьшением давления, т. е. с возрастанием высоты

Рис. 59. Запись змейкового метеорографа с очень незначительной инверсией близ высшей точки подъема:

кривая температуры представляет почти точную копию кривой давления

Такие инверсии всегда радуют наблюдателей во время сильных морозов, которым, кажется, конца не будет. Когда змейковый подъем приносит значительную инверсию, — значит наверху уже имеется течение теплого воздуха, которое скоро достигнет земли, и морозы кончатся.

Если же, наоборот, зимой температура сильно падает с высотой, следует ждать продолжения и даже усиления морозов. В Ленинграде, примерно, можно сказать, что температура, «наблюдаемая» днем на высоте 1000 м, часто к вечеру «спускается» к земле. Если летом на 1000 м температура ниже 0°, к вечеру можно ожидать заморозка.

В зависимости от ветра, змеи можно поднять более или менее высоко, и они достигают таких высот, которые и не снились мальчикам, поднимающим игрушечные змеи. Мировой рекорд змейкового подъема — 9740 м — почти на километр выше горы Эверест! Этот рекорд достигнут недавно в Аэронавтической обсерватории в Линденберге (близ Берлина), занимающей по аэрологическим наблюдениям первое место в мире. У нас в СССР регулярные змейковые наблюдения (и вообще аэрологические) производится в Аэрологической обсерватории в Слуцке, под Ленинградом. Здесь в марте 1928 г. достигнута рекордная для СССР высота — 5170 м. Средняя же высота змейковых подъемов составляет 1V₂—4 км, и можно сказать, что до высоты 4 км воздух исследован довольно обстоятельно.