Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Nr. 21. 13. august 1931 - Litt om „stratosfæren“, av Olaf Devik
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
meridian fra ekvator til 70 n.br. Grensen for stratosfæ
ren er prikket. I stratosfæren
er det rundt regnet 24?
koldere over ekvator (— 75”) enn over Nordeuropa (— 50”).
Årsaken til denne merkelige todeling av atmosferen
må skyldes et samspil mellem strålingsprocessene og de
termodynamiske processer i atmosfæren. Først og fremst
må man ta i betraktning absorpsjonen av sollyset i atmo
sfæren, og dernest varmestrålingen fra atmosfæren selv
og fra jordoverflaten. Utstrålingen fra jordoverflaten
selv er den mest konstante av disse faktorer, den varie
rer i virkeligheten meget lite og svarer meget nær til
utstrålingen fra et sort legeme av jordoverflatens tem
ratur. Når allikevel den netto-utstråling som måles,
er meget variabel, så skyldes det at tilbakestrålingen av
varme fra atmosfæren er så variabel. Den avhenger igjen
så å si utelukkende av fordelingen av vanndamp og skyer,
luftens hovedbestanddeler, kvelstoff og surstoff spiller
her ingen rolle, for de har ingen absorpsjonsevne for
den langbølgete varmestråling, og derfor heller ingen
emisjonsevne for den; varmestrålingen passerer dem
uhindret. Hvis man går ut fra den gjennemsnitlige forde
ling av vanndamp i atmosfærens forskjellige høider (og
antar at der ingen skyer fins som kompliserer forholdet),
så kan man, som Emden har vist av vanndampens ab
sorpsjonsspektrum beregne hvilken temperatur-fordeling
der vilde svare til strålingslikevekt i ethvert luftiag:
absorbert stråling fra sol, jord og andre luftlag vilde
da være lik vedkommende lags egen utstråling. Beregnin
gen gir følgende likevektstemperaturer: i |
Heide: 0 580 1810 3140 . 6000 10000’ 11500 m
Temp.: 15 5 —I3 —2B 46 —55 —s7l*%C
Gradient: 2,3 2,1 1,5 : 1,0 0,25 0,02 0,01
I siste linje er opført temperaturfaldet pr. 100 m.
For stratosfærens vedkommende er overensstemmel
sen med de faktisk observerte forhold meget god. Ikke
bare stemmer den beregnete temperatur
i stratosfærens
nedre lag, — 55” C, med den gjennemsnitlige efter observa
sjonene, men den ubetydelige temperaturgradient viser
også, at tilstanden er stabil : enhver luftmasse som flyt
tes op eller ned vil bli utsatt for krefter som søker åbrin
ge den tilbake igjen. Anderledes er det derimot jo lavere
ned
i atmosferen luftmassen befinner sig; i deÉlavere
høider vilde den beregnede temperaturgradient gi in
stabile forhold. Men på den annen side viser de faktisk
:optredende store :omveltninger i de laveste atmosfærlag,
at temperaturfordelingen streber henimot en strålings
likevekt, inntil instabiliteten setter en stopp for disse be
strebelser. Stort sett ’må man derfor si,at den typiske
todeling av atmosferen i hovedsaken skyldes atmosfe
rens tendens til å innstille sig i strålingslikevekt, - ” i
i
: Det er imidlertid sannsynlig, at herunder spiller ikke
bare vanndampen i atmosferen en rolle, men også andre
bestandeler i større høider, fremforalt ozon.
Det solspektrum man fotograferer nede ved jordoverflaten
viser en svekkelse netop på de områder hvor ozon har en
sterk absorpsjon, og bl.a, den ting at absorpsjonen er desto
sterkere jo mere skrått solstrålene går gjennem atmosfæren
gjør det utvilsomt at ozonlaget fins i jordens egen atmo
sfere. Ozons absorpsjon foregår fremforalt i ultraviolett,
særlig mellem bølgelengdene 2000 og 3000 Ångstrøm!)
og det er takket være ozonlaget i atmosfæren at vi er
beskyttet mot den skjebnesvangre intensitet som ellers
det usvekkete sollys vilde sende oss i dette stråleområde.
Der er gjort meget utstrakte målinger over intensitets
fordelingen i det ultraviolette solspektrum under de for
skjelligste forhold, og man har derav kunnet beregne at
ozonlaget
. i gjennemsnitt har sin største mektighet i
45 — 50 kilometers heide. Heiere op må mengden efter
hvert avta, men eksistensen av det ledende Heaviside-lag
i ca. 100 km, heide tyder på at det også her er ozon som
spiller hovedrollen, idet ozonmolekyler blir jonisert av
innfaldende ultraviolett solstråling. ;
Det er imidlertid det nevnte ,,lag” i 45 —50 kilometers
høide, som har noe å si for strålingslikevekten i den under
liggende atmosfære; det er sannsynligvis det som bevirker,
at varmestrålingen nedover fra stratosfæren. er betydelig
mer enn man skulde vente efter den ubetydelige mengde
vanndamp som må findes. der..
. Av den innfaldende solstråling er det ca. 5 procent den
ultraviolette absorpsjon i ozon omfatter. Den må til syvende
og sist omsettes i varme, som ialfald for en del kommer de
pågjeldende luftlag tilgode. Og da tettheten av disse er
meget liten (ca. 3,5 promille av den normale) så må man
vente at disse luftlag i 45 —5O kilometers heide har en
høiere temperatur enn de lavereliggende lag av stratosferen.
Men hvor meget temperaturen er heiere er det vanskelig
å si no sikkert om, fordi beregningen nedvendigvis må bygge
på usikre antagelser om hvordan ozonmengden er fordelt.
(Selve den absorberende ozonmengde kan man angi med
ganske stor sikkerhet: den svarer til et lag av ozon av
ca. 3 mm tykkelse, når trykk og temperatur er normale).
Som man ser av fig 1 er der en antydning til at tempera
turen i stratosfæren stiger langsomt med tiltagende høide,
og en sådan antydning viser også de registreringer som fore
ligger fra høider op til 20—30 km. Nogen direkte bekreftelse
på at temperaturen så må stige ganske betydelig i 45 —5O
kilometers høide har man ikke, men indirekte får det en
god støtte gjennem undersøkelser over lydbølgers gang i
atmosfæren. Allerede under verdenskrigen la man merke
til, at lyden fra sterke eksplosjoner som vanligvis kun
heres op til avstander på omkring 100 km, i enkelte tilfelle
kunde høres meget lengere bort; optil tre ganger så langt.
Senere er der utført systematiske prøver, med en mengde
lyttestasjoner i forskjellige avstander fra lydkilden (kun
stig eksplosjon), og det viste sig da, at i hovedsaken
kunde alle iakttagelsene deles i tre grupper: Der optrer en
indre og en ytre høresone, som.i almindelighet er skilt ad
ved en stille sone, hvor eksplosjonen ikke høres. Som
oftest viser den ytre anormale høresone sig bare.segmentvis,
men i noen tilfeller. har den vært en fullstendig cirkulær
ring. Den anormale sones indre grense er oftest ganske
skarp og dens radius avhengér av årstiden. I Europa er den
i middel. om vinteren 110 km, om sommeren 190 km.
Den ensidige, segmentvise fordeling henger-sammen
med
at vinden vanligvis tiltar med heiden;. lydstråler som går
mot vindens retning vil da beies opover, mens lydstråler
som går med vinden vil bøies nedover (man sier som bekjent
at lyden ,,føres med vinden””), Men derved forklares ikke den
stille sone mellem de to høresoner, heller ikke at alle tre
sonerkan findes. fullstendig symmetrisk utviklet om lyd
kilden, Den sstille sone. og den anormale høresone må finne
sin forklaring ved lydstrålenes gang i atmesfæren. Obser
vasjonene viser, at lyden bruker betydelig lenger tid ti! den
anormale sone enn om den var gått direkte langs jordover
flaten; av tidsobservasjonene i den anormale sone kan man
beregne, at de anormale lydstråler er blitt bøiet ned mot
jorden igjen i 40—50 kilometers høide, og den lydhastighet
som nåes der må være likeså stor eller større enn ved
3) 1 Ångstrom =10 cm.
bm
l6r X4’7o’C -60” s 0 e
P
SOD
IV
$ !—-—å_—.— 463 .
E
L e]
s E-.iä_ Ö
2 =__— _L .L’ -
| ’! 5
Fig. 1. Temperaturfordelingen i atmosfæren i et meridiansnitt fra ekvator
| > til 700
n.br. ;
13. aug. 1931 TEKNISK UKEBLAD 247
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
