КАК ВЫСОКО И КАК ДАЛЕКО ЗАЛЕТАЮТ ШАРЫ
Чем легче груз, подвешенный к шару, тем выше поднимается шар. Поэтому очень важно, чтобы прибор был возможно легче. А самое тяжелое, да и самое дорогое в зондовом приборе — это часовой механизм. Нашему аэрологу П. А. Молчанову удалось построить зондовый самописец без часов: в нем барабан вращается особым пропеллером, который вертится от того только, что шар поднимается вверх.
Однако, чем выше, тем ветер сильнее, и шар поэтому может улететь очень далеко: это тоже не всегда бывает выгодно, особенно у нас, где есть большие малонаселенные пространства. Поэтому в нашей Аэрологической обсерватории часто пускают зонды с зажигательным шнуром, который на известной высоте пережигает веревочку, связывающую оба шара. Большой шар улетает выше, а маленький с прибором спускается вниз.
Рис. 62.Метеорограф для зондов системы П. А. Молчанова. Слева — прибор без чехла: виден закопченный барабан, связанный с ним пропеллер и перья давления и температуры. Справа — прибор в защитном чехле.
В отдельных случаях свободно пущенный шар-зонд может улететь за сотни километров. Так, однажды шар, пущенный из Слуцка (Павловска), был найден в 300 км на Варшавской жел. дороге; в другой раз шар спустился в Олонецкой губ., пролетев около 600 км. Это было в довоенное время; теперь трудно достать такие большие и дорогие резиновые оболочки, шары делаются меньше, поэтому не поднимаются так высоко и не залетают так далеко. В виду большого значения исследований на больших высотах, в настоящее время поставлен вопрос о выделке оболочек еще большего размера. На "Кр. треугольнике" освоена в последнее время выделка оболочек диаметром в 1 метр в нераздутом виде.
Дальность, впрочем, зависит также и от ветра в тот момент, когда шар пускают. Самый высокий зонд, долетевший до высоты более 36 км, спустился очень близко от того места, откуда вылетел, так как в этот день было тихо.
БЕСПАСПОРТНЫЕ ГОСТИ ИЗ-ЗА ГРАНИЦЫ
Иногда в местностях близ границы, особенно на юге, находят неожиданно шары, пущенные из Англии или из Германии. Такие "беспаспортные гости", со всеми мерами предосторожности, чтоб не попортить записей, отправляются почтой обратно. Недавно, например, на Украине, близ Конотопа, на глазах девочки пастушки упал шар с листком на немецком языке. Крестьяне снесли его в Конотопскую метеорологическую станцию. Там разобрали надпись, и оказалось, что шар пущен из Хемница (в Саксонии). Немецкому аэрологу, конечно, сообщили о находке. Шар пролетел, следовательно, около 1500 км.
РАДИОСИГНАЛЫ ИЗ СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЫ
Развитие и усовершенствование радиотехники естественно поставило перед метеорологами вопрос: нельзя ли получить путем радиопередачи введения о состоянии погоды из областей, непосредственно труднодоступных человеку, и в частности из верхних слоев атмосферы? Сведения эти нужны постоянно, а полет на стратостате каждый день не проделаешь. Самопишущие приборы на змеях не могут подняться особенно высоко. Приборы, поднимаемые на шарах — зондах, находятся не сразу, а часто и вовсе не находятся. В малонаселенных местностях, в пустынях, тем более в полярных странах их и пускать не стоит — некому их найти. А как важно и для предсказаний погоды, и для целого ряда других вопросов практики иметь сведения о температуре, влажности, ветре — сразу, в тот момент, когда они наблюдаются!
В последние годы этой задачей занимались многие, и советские и иностранные ученые, и наконец ее удалось разрешить в форме, вполне пригодной для применения на практике. Первый в мире "радиозонд" был выпущен нашим аэрологом П. А. Молчановым из Аэрологической обсерватории в Слуцке (Павловске) 30 января 1930 года.
Один из принципов передачи метеорологических данных по радио — следующий. Представим себе циферблат, по которому посредством часового механизма движется равномерно "стрелка времени" Т. На циферблате имеется контакт А, который замыкается при прохождении над ним стрелки времени и дает определенный сигнал. По тому же циферблату перемещается стрелка температуры t, соединенная с приемником температуры; ее движение будет уже не равномерное, а будет зависеть от изменения температуры за данный промежуток времени. Проходя над этой стрелкой, стрелка времени также дает контакт. Зная промежуток времени, который прошел между постоянным контактом А (его можно для отличия сделать, например, двойным) и контактом со стрелкой температуры, можно определить, на сколько изменилась температура, и если известно, какая она была в начале, то легко вычислить и ее значение в любой момент, когда происходит контакт между стрелками. Если иметь еще несколько стрелок для давления, влажности и т. п., то можно получить значения и для этих элементов; надо только для каждого элемента установить свои сигналы. Передавая их помощью радиопередатчика, можем уловить их в любом месте, где будет поставлен радиоприемник.
Рис. 63.Схема радиозонда.
Техническое осуществление этой простой идеи оказывается однако довольно сложным, и хотя такой прибор и был построен по указаниям П. А. Молчанова, однако, как наш первый "радиозонд", так и дальнейшие, пускаемые у нас, основаны на ином принципе.[12] Там на первый взгляд дело обстоит сложнее, но построить такой прибор легче и дешевле. Первый радиозонд достиг высоты около 10 км, и уже через полчаса переданные им сведения были сообщены по телеграфу в Бюро погоды.
Прибор радиозонд вместе с батареями, передатчиком и т. п., — тяжелый, а потому приходится его поднимать на очень больших шарах или на целой гирлянде обычных зондовых оболочек. Тут-то как раз особенно хорошо иметь большие оболочки, так как только на них можно получить большую высоту. Радиозонд, поднятый на старой метровой оболочке "Кр. треугольника", дал сразу высоту больше 15 км; радиозонды на большом числе (10–12) оболочек диаметром 30 см обычно достигают не более 10–13 км высоты.
Рис. 64.Подъем радиозонда на 11 шарах.
РАДИОЗОНДЫ В АРКТИКЕ
Наша Аэрологическая обсерватория пускает теперь радиозонды ежедневно, и они нередко достигают стратосферы. Тут не приходится беспокоиться, найдется прибор или нет: он уже сделал свое дело, сообщил обо всем, что делается в высоких слоях воздуха, и хотя конечно желательно, чтоб он не пропал, но результаты и в случае пропажи получены полностью. Поэтому такие приборы незаменимы на полярных станциях, и для исследований во время Полярного года (1932–1933) их было построено множество. В 1931 г., во время полета цеппелина "LZ—127" в Арктику, П. А. Молчановым, принимавшим участие в полете, было выпущено четыре радиозонда. Три из них достигли высоты более 16 км и дали прекрасные результаты. На Земле Франца-Иосифа и на Новой Земле ежемесячно производятся наблюдения помощью радиозондов и получено много интересных данных с больших высот. С простыми зондами в Арктике ничего не поделаешь — их могли бы найти разве белые медведи: хотя сейчас наша Арктика и не представляет собой ледяной пустыни на всем протяжении, но все же мало вероятно, чтоб такой прибор попал в руки человека.
Рис. 65.Радиозонд.
РАДИОЗОНДЫ И СУХОВЕИ
Одна из важнейших проблем нашего хозяйства— борьба с засухами и суховеями — требует для своего разрешения изучения хода температуры и влажности в высоких слоях воздуха. Но засушливые районы местами мало населены, пустынны; зонды там не найдутся; змеи могут быть применимы лишь отчасти. Здесь опять приходит на помощь радиозонд. Сейчас ряд змейковых и радиозондовых станций организуется на юго-востоке Союза, и таким образом радиозонд сыграет немаловажную роль в разрешении важной хозяйственной задачи.
СТАНЦИИ БЕЗ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ
Передача метеорологических данных но радио возможна, конечно, и не только из свободной атмосферы, а из любого места на земной поверхности. В интересующем нас месте — где-нибудь на высокой горе, среди пустыни, во льдах полярных морей, — мы можем установить "автоматическую станцию", и она будет без человека отмечать состояние погоды и передавать на нашу приемную станцию. Если надо передать много элементов, это, конечно, становится делом довольно сложным, но в конце концов все это только вопрос техники. Здесь уже достигнуто многое, и надо думать, что "автоматические метеорологические станции" — дело уже близкого будущего.
Пробная автоматическая станция системы Молчанова установлена сейчас на пике Сталина экспедицией Горбунова, намечена также установка станции на Земле Франца-Иосифа.
ШАРЫ-ПИЛОТЫ
Так называются резиновые шары значительно меньшего размера, чем шары-зонды. На них не подвешивается никаких приборов, и они выпускаются, так сказать, безвозвратно, — только для того, чтоб, следя за их движением по воздуху, определить; какой дует ветер. Так по листку, брошенному в водоворот, мы можем следить за движением водяных струек.
За шарами-пилотами наблюдают при помощи особых приборов, которые называются теодолитами. Каждую минуту, смотря на шар в трубу теодолита, отсчитывают по его кругам угол, под которым шар виден над горизонтом, или "вертикальный угол", и угол, который вертикальная плоскость, проходящая через шар, составляет с плоскостью меридиана — "горизонтальный угол". Наблюдая за шаром в два таких теодолита, установленных в 1–2 км один от другого, по двум парам углов в каждую минуту можно найти высоту шара.
Рис. 66.Наполнение шара-пилота водородом из трубы.
Рис. 67.Теодолит для наблюдения за пилотами.
Прежде чем самому пускаться в воздушное путешествие, авиатор пускает шар-пилот. Зная его размеры, он может определить, на сколько метров шар поднимается за каждую минуту, а, стало быть, знает и его высоту в любой момент от начала подъема. Следя за ним в теодолит, он в те же моменты знает и его угловую высоту над горизонтом и его горизонтальный угол. Отсюда, как видно из чертежа, определяется и горизонтальное движение шара от одной минуты до другой, иными словами ветер, так как шар движется вместе с ветром. Деля путь, пройденный шаром за минуту, на 60, получаем с