Найденное с высотой понижение температуры в тропосфере было таким постоянным и без того легко разъяснялось удалением от нагревающей воздушное пространство поверхности Почвы, что эту особенность продолжительное время вычисляли фундаментальным свойством воздуха, характерным для любой высоты.
Но первые же подъемы шаров-зондов с резиновой оболочкой, разрешившей достигнуть больших высот, принесли с собой громадную неожиданность. Оказалось, что падение температуры заканчивается в средних широтах на высоте около 10 километров; потом температура остается постоянной либо кроме того пара увеличивается.
Эти сведенья так очень сильно шли вразрез с установившимися представлениями, что сначала им не поверили. Перед следующими выпусками устройства стали проверять особенно шепетильно, и однако любой новый подъем настойчиво подтверждал то же. Тогда виновником непонятного прекращения падения температуры сделали Солнце, предположив, что его лучи особенно очень сильно нагревают устройства по окончании определенной высоты, где быстро значительно уменьшается плотность воздуха. Шары-зонды стали выпускать ночью… и итог не изменился. Он повторялся везде, в года и разное время суток, в различных районах, и не смотря на то, что прекращение падения с высотой температуры начиналось на различных высотах, — оно наступало неизменно.
Было нужно дать согласие с тем, что законы, действующие в нижних слоях воздуха, не распространяются на громадные высоты. Воздух поделили на два слоя: нижний, где температура с высотой понижается, — тропосферу — и верхний, где температура остается неизменной, — стратосферу.
Изменение хода температуры от тропосферы к стратосфере происходит не мгновенно. Между ними лежит промежуточный слой толщиной от 1 до 3 километров, что есть той территорией, где движение температуры изменяется, переходя от падения к увеличению либо неизменности. Данный промежуточный слой был назван тропопаузой.
В любых ситуациях подъемов шаров-зондов до достигавшейся ими предельной высоты общий ход температуры выше тропопаузы был достаточно постоянным. Из этого был сделан вывод, что на этих высотах отсутствует вертикальное перемешивание воздуха и нет ветра. Исходя из этого данный более большой слой воздуха и был назван стратосферой. Наряду с этим подразумевалось, что замечаемый выше тропопаузы движение температуры и другие совершающиеся тут явления распространяются до верхней границы воздуха.
Последующие годы принесли много новых фактов о строении высоких слоев воздуха. Эти факты вынудили пересмотреть многие начальные догадки и от многих из них отказаться. Среди последних выяснилось и убеждение о протяженности стратосферы до верхних границ воздушной оболочки Почвы. Сейчас мы знаем, что стратосфера простирается лишь до высоты около 85-90 километров. Выше начинается новый слой — ионосфера, имеющая собственные, хорошие от стратосферы, свойства.
Что же представляет собой стратосфера? Каковы ее особенности и основные свойства? Но, узнаем раньше, для чего нам необходимо знать все это, для чего тратить так много средств и усилий для раздобывания столь тяжело дешёвых данных. Не делается ли это лишь для «чистой науки»?
Само собой разумеется, нет. Пара раз мы уже говорили о связи явлений во всей атмосфере. Нельзя рассматривать все то, что происходит в стратосфере, изолированно, оторванно от всей воздушной оболочки Почвы. Через стратосферу попадает к Почва поток солнечной энергий. Многие явления, замечаемые у поверхности Почвы, конкретно связаны с явлениями, происходящими в стратосфере. Наконец, достаточно напомнить о том, что полеты на громадных высотах, в частности в стратосфере, весьма эргономичны как благодаря очень малой плотности воздуха, а следовательно и малого сопротивления, оказываемого им летящему аппарату, так и благодаря отсутствия «нелетных» условий, вызванных плотной облачностью. Все это обосновывает практическую важность изучения стратосферы.
Нужно выделить, что огромная роль в изучениях верхних слоев воздуха в собственности советской науке. С 20-х годов текущего столетия в Советском Альянсе обширно развиваются работы в этом направлении. Выше уже упоминался подъем стратостатов, достигших большой высоты. широкое применение и Изобретение советских радиозондов разрешило организовать массовые наблюдения над стратосферой на всех широтах и в течение всего года. В первый раз произведенное изучение хода звукового луча в нижней стратосфере, использование прожекторов для зондирования, разработка последовательности вторых действенных способов изучения верхних слоев воздуха ставят советских ученых на первое место в данной области. Уже в первой половине 30-ых годов XX века под руководством академика С. И. Вавилова была созвана всесоюзная конференция по изучению стратосферы. На-ней были обширно поставлены и обсуждены все стороны стратосферных изучений и намечены пути их осуществления.
Итак, что же мы знаем о стратосфере?
Бессчётные и качественные наблюдения подтвердили, что стратосфера не всегда и не везде начинается на однообразной высоте. В полярных районах высота тропопаузы в любой момент низка — около 7-9 километров; в экваториальном поясе в любой момент высока — около 15-17 километров. В умеренных широтах стратосфера начинается на промежуточных высотах, и тут колебания высоты тропопаузы бывают по большому счету громаднейшими. Высота тропопаузы, соответственно и высота начала стратосферы, не остается постоянной в одном и том же районе.
Стратосфера над тропопаузой теплее над полярными районами (минус 45-55 градусов по шкале Цельсия) и холоднее над экватором (минус 70-80 градусов). Прямые измерения температуры в стратосфере шарами- зондами производятся до маленьких относительно высот, в среднем до 20-25 километров. Существенно меньше подъемы до 30 километров и лишь отдельные зонды достигли 35-36 километров. Оказалось, что до этих высот открытое первыми зондирующими устройствами постоянство температуры по вертикали подтверждается. Но потом широкое использование взяли косвенные способы изучения высоких слоев воздуха. С их помощью было найдено, что неизменность температуры сохраняется лишь до высоты около 30 километров. Выше температура начинает быстро изменять собственную величину. Об этом мы поведаем мало позднее, в то время, когда обращение будет идти о явлениях на соответствующих высотах.