Эркин атмосферада содир бўладиган физик жараёнлар ва уларни ўрганиш усуллари билан

МАРЗ радиозондининг техник хусусиятлари:

Ҳаво температурасини ўлчаш чегараси	+ 50...– 80 °С
Нисбий намликни ўлчаш чегараси (ҳарорат +50 дан – 40 ºС гача) . . . . . . . .	15 – 98 %
Босимни берилган сатҳдаги аниқлаш чегараси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Ер сиртидан то 3 – 5 гПа гача
Радиозонднинг узатиш частотаси . . .	(1782 ± 8) мГц
Температура, нисбий намлик ва таянч частота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	СВЧ узаткич нурланишида, частота узилиш (пауза) каби юборилади
Иш шароитидаги радиоимпульс частота юборилиши . . . . . . . . . . . . . .	(800 ± 25) кГц
Частота паузаси қуйидаги чегарада ётади:
Таянч частота (Fоп) . . . . . . . . . . . . . . . . .	(2080 ± 80) Гц (МАРЗ-2-1) (2080 ± 80) Гц (МАРЗ-2-2)
Температура сигнал частотаси . . . . .	50 Гц... (Fоп – 25 Гц)
Нисбий намлик сигнал частотаси . . .	1400 Гц... (Fоп – 50 Гц) (МАРЗ-2-1) 500 Гц... (Fоп – 50 Гц) (МАРЗ-2-2)
СВЧ генераторининг нурланишида паузанинг узоқлиги . . . . . . . . . . . . . .	(65 ± 15) мкс (МАРЗ-2-1) (240 ± 40) мкс (МАРЗ-2-2)
Радиозонд массаси . . . . . . . . . . . . . . .	430 г

Одатда аэрологик станцияларда учириш учун икки ёки ҳатто бир неча радиозондлар тайёрланади. Бу амал радиозонд учириладиган пайтда носозлик келиб чиққан ҳолларда тезда бошқасига алмаштириш учун қилинади.
Радиозонднинг ўлчайдиган буғинларни тайёрлаш, унинг ташқи кўрикдан ўтказиш ва градуировкаланган графикларда ёзилган номери, радиозонднинг тегишли буғинларига ўйиб ёзилган ёки бириктирилган номерларига мослигини солиштириб кўришдан иборат бўлади.
Радиозондни учиришга тайёрлашнинг жуда муҳим босқичларидан бири радиоблокни текширишдан иборат бўлиб, радиозондни бутун учиш давомида нормал ишлашини таъминлайди.
Радиоблокнинг электрик параметрларини аэрологик станциялардаги КИПАС–1М, ўзгармас ток манбаи (Б5–45) ва радиозондни КИПАС–1М га улаш учун мўлжалланган МАРЗ/П4 мослама мажмуалари ёрдамида текшириш ўтказилади. Радиозонд улангандан кейин қуйидаги техник хусусиятлари кетма–кет текширилади:

• 
  радиоблок 27 ва 9,5 В занжир бўйича истеъмол қиладиган ток;
  
• 
  СВЧ генераторининг узатиш частотаси;
  
• 
  800 кГц модуляция частотаси;
  
• 
  қайтган сигнал ва F_оп таянч частоталарнинг сифати;
  
• 
  температура (F_t) ва намлик (F_u) частоталарнинг мавжудлиги.
  

Агар текширилган характеристикалар паспортда келтирилган маълумотларга мос тушмаса, яъни йўл қўйилган чегарадан юқори бўлса, у ҳолда радиозонд бракка чиқарилади.
Асбобларни аэрологик станцияларга ташиш ва сақлаш учун талаб қилинган шартларга риоя қилинса, МАРЗ радиозондни ишлаб чиқарувчи завод унинг сифатини кафолатлайди, яъни 120 мин ичида тўхтамасдан ишлаш эҳтимоллиги 0,95 дан, радиоблокнинг ўртача ишлаш давомийлиги 30 соатдан, градуировка сақланиш муддати 18 ойдан кам бўлмаслиги шарт.
28-МХМ-0,1 батареясини тайёрлаш МАРЗ русумли радиозондларни эксплуатация қилиш бўйича Инструкцияда тўла ёритилган. Батареяни сувдан чиқариб олингандан кейин МАРЗ/П5 мосламаси ёрдамида уни активизация қилинади. Радиозондни йиғиш махсус тагликда бажарилади. Йиғиш кетма–кетлиги Услубий кўрсатмаларда батафсил тафсивланган.

28. Радиозонд сигналларини қабул қилиш ва ишлаш

Радиозонд сигналларини қабул қилиш ва ишлаш вақт функцияси каби бажарилади. Атмосферани радиозондлаш жараёнида радиолокацион кузатув маълумотлар ва частоталар (Ft, Fu ва Fоп) ҳақидаги маълумотлар РЛС тасмасига печать этилади. 3.6-расмда «Метеорит-2» радиолокаторининг регистрация тасмаси кўрсатилган (МАРЗ-2-2 радиозонди).
Биринчи устундаги рақамлар гуруҳи радиозонд учирилган пайтдан бошлаб ўтган вақтга мос келади; минус белгиси (–), минут бутун сонларда ифодаланганлигини билдиради, плюс белгиси (+) эса ифодаланган минут сонга 30 с қўшиш даркорлигини билдиради.
Иккинчи устундаги рақамлар гуруҳи (бурчак ўлчагичдаги градус бўлинмаларда) вертикал бурчак қийматини беради. Шуни эслатиб ўтиш керакки, бурчак ўлчагичдаги бирта катта бўлинма 6°, бирта кичик бўлинма эса 0,06° ни ташкил этади. Устундаги биринчи рақам бурчак ўлчагич катта бўлинмасининг ўнликларини, иккинчи рақам бирликларини ва учинчи рақам бурчак ўлчагич кичик бўлинмасининг ўнликларини билдиради. Бурчак ўлчагич кичик бўлинмасининг бирликларини чап томондаги базис белгиси билан штрих орасидаги масофа бўйича аниқланади. Радиозондни пеленгация пайтида регистрация қилувчи тизим тасмага мос равишда базис белгилари орасига штрих қўяди. Бурчак ўлчагич кичик бўлинмасининг бирликларини ифодаловчи штрихлар ва базис белгилари рақамлар гуруҳига нисбатан ўнг томонга печать қилинади. Базис белгилари орасидаги масофа 10 мм га тенг, яъни 1 мм масофа бурчак ўлчагичнинг бир кичик бўлинмасига тўғри келади.
Учинчи устундаги рақамлар гуруҳи (бурчак ўлчагичдаги градус бўлинмаларда) азимут бурчак қийматини беради. Азимут ҳақидаги маълумотлар ҳам, худди вертикал бурчак қиймати каби регистрация қилинади.
Тўртинчи устундаги рақамлар гуруҳи радиозонднинг қиялама ўзоқлигини юзлаб метрлардаги қийматини билдиради. Ўнлик метрлар чап томондаги базис белгиси билан радиозондни пеленгация пайтида регистрация қилувчи тизим қўйган штрих орасидаги масофа бўйича аниқланади. 1мм масофа 10 м га мос тушади.
Учиш вақтлари, азимути, вертикал бурчаги ва қиялама узоқлиги ҳақидаги маълумотлар ҳар 30 с да берилади.
Бешинчи устунда температура ва намлик ҳақидаги маълумотлар, шунингдек таянч частоталар қиймати печать қилинади. Метеоканал частотаси ўнликлардан то 2200 Гц гача ўзгаради. Тасмадаги рақамлар минглик ва юзликни билдиради. Ўнлик ва бирлик қийматлари чап томондаги базис белгиси билан қўшштрих орасидаги масофа бўйича аниқланади. Қўшштрих базис белгилари орасида печать қилинади. Чап ва ўнг базис белгилари орасидаги масофа 100 мм га тенг бўлиб, 100 Гц ни ташкил этади, яъни 1 мм масофа 1 Гц га тўғри келади.
Радиозонд кўтарилиш натижаларининг ишловидан мақсад эркин атмосферада вертикал бўйича метеорологик катталикларни (температура, босим, намлик, шамол йўналиши ва тезлиги) ўзгаришларини аниқлашдан иборат. Бу икки босқичда бажарилади:
1) радиолокация станцияси регистрация қилган радиозонд сигналларини расшифровка этиш;
2) метеорологик катталик қийматларини ҳар хил сатҳларда аниқлаш.
Бу иш қуйидаги тартибда бажарилади.
Қиялама узоқлик ва вертикал бурчак қийматлари бўйича радиозонд кўтарилиш баландлиги ҳисобланади. Бунинг учун 01 дан 15 гача бурчак бўлинмасидан иборат синус логарифмлар шкаласи туширилган А-63 планшетидан фойдаланилади (3.7-расм).


29. Эркин атмосферада вертикал бўйича метеорологик катталикларни ўзгаришларини аниқлаш босқичларини келтиринг
30. Зондлаш натижаларини олиш
Зондлаш натижаларининг сўннги кўриниши турли истеъмолчиларни аэрологик ахборотлар билан таъминлай олиши ва метеорологик элементларнинг вертикал кесимини тузиш учун зарур бўлган барча маълумотлар тўпламидан иборат бўлиши керак. Одатда радиозондлаш маълумотларини уч гуруҳга ажратилади:
1) стандарт изобарик сиртлардаги маълумотлар. Стандарт изобарик сиртлар қуйидаги барик сатҳлардан иборат: 1000, 925, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10 ва 5 гПа;
2) ер сиртидан стандарт баландликлардаги маълумотлар (0,3; 0,6; 0,9 км) ва денгиз сатҳидан (0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 км ва радиозонд кўтарилган баландликкача ҳар 1 км дан);
3) температура, намлик, шамол тезлиги ва йўналишларининг вертикал тақсимоти бўйича махсус нуқталардаги маълумотлар.
Стандарт баландликлардаги ва изобарик сиртлардаги маълумотлар режимли ишламалар (ўртача характеристикаларни ҳисоблаш, бошқа станциялардаги маълумотлар ёки бошқа параметрлар билан солиштириш, синоптик карталарга тушириш ва ш.ў.) учун фойдаланилади.
Температура, намлик ёки шамолларнинг вертикал бўйича кескин ўзгаришини махсус нуқталар билан белгиланади.
Температура ва нисбий намлик қийматларини стандарт баландликлар, изобарик сиртлар, махсус нуқталар сатҳи, шунингдек махсус нуқталар баландлигини радиозонднинг синхрон кўтарилиш баландлиги бўйича аниқланади ва ТАЭ-4б жадвалига ёзиб қўйилади. Кейин шу жадвалда босим ва шудринг нуқтасининг камомати ҳисобланади.
Босим қатламлар бўйича ҳисобланади. Босимни турли баландликларда ҳисоблаш учун қатламдаги ўртача виртуал температураси, қатламнинг пастки чегарасидаги босими, қатламнинг пастки ва юқори чегараларининг фарқи каби қийматларидан фойдаланилади. Қатламнинг юқори чегараси босим ҳисобланиши керак бўлган конкрет баландлик саналади. Ҳисоблашлар барометрик формула ёки А-57 доира планшети (3.9-расм) ёрдамида бажарилади.
Температура эгри чизиғидаги махсус нуқталар қуйидагилардан иборат: станция сатҳи (ер сирти), радизонд кўтарилишининг температура бўйича охирги баландлиги, тропосферада температура инверсия (регистрация давомийлиги 30 с дан кўпроқ) қатламининг пастки ва юқори чегаралари, температура эгри чизиғининг синган сатҳлари (температура вертикал градиентининг ортиши ёки камайишини билдирадиган сатҳлар). Тропопауза сатҳи муҳим махсус нуқта саналади.
Нисбий намлик эгри чизиғидаги махсус нуқталар қуйидагилардан иборат: нисбий намлик қиймати 100 % бўлган қатлам чегараси (ёки сатҳ) ва нисбий намлик эгри чизиғининг кескин синган сатҳлари.


31. Аэрологик телеграммани тузиш
Стандарт баландликлардаги ва изобарик сиртлардаги маълумотлар режимли ишламалар (ўртача характеристикаларни ҳисоблаш, бошқа станциялардаги маълумотлар ёки бошқа параметрлар билан солиштириш, синоптик карталарга тушириш ва ш.ў.) учун фойдаланилади.
Температура, намлик ёки шамолларнинг вертикал бўйича кескин ўзгаришини махсус нуқталар билан белгиланади.
Температура ва нисбий намлик қийматларини стандарт баландликлар, изобарик сиртлар, махсус нуқталар сатҳи, шунингдек махсус нуқталар баландлигини радиозонднинг синхрон кўтарилиш баландлиги бўйича аниқланади ва ТАЭ-4б жадвалига ёзиб қўйилади. Кейин шу жадвалда босим ва шудринг нуқтасининг камомати ҳисобланади.
Босим қатламлар бўйича ҳисобланади. Босимни турли баландликларда ҳисоблаш учун қатламдаги ўртача виртуал температураси, қатламнинг пастки чегарасидаги босими, қатламнинг пастки ва юқори чегараларининг фарқи каби қийматларидан фойдаланилади. Қатламнинг юқори чегараси босим ҳисобланиши керак бўлган конкрет баландлик саналади. Ҳисоблашлар барометрик формула ёки А-57 доира планшети (3.9-расм) ёрдамида бажарилади.
Температура эгри чизиғидаги махсус нуқталар қуйидагилардан иборат: станция сатҳи (ер сирти), радизонд кўтарилишининг температура бўйича охирги баландлиги, тропосферада температура инверсия (регистрация давомийлиги 30 с дан кўпроқ) қатламининг пастки ва юқори чегаралари, температура эгри чизиғининг синган сатҳлари (температура вертикал градиентининг ортиши ёки камайишини билдирадиган сатҳлар). Тропопауза сатҳи муҳим махсус нуқта саналади.
Нисбий намлик эгри чизиғидаги махсус нуқталар қуйидагилардан иборат: нисбий намлик қиймати 100 % бўлган қатлам чегараси (ёки сатҳ) ва нисбий намлик эгри чизиғининг кескин синган сатҳлари.
Шамолнинг махсус нуқталари қуйидагилардан иборат: станция сатҳи (ер сирти), радизонд кўтарилишининг охирги баландлиги, шамол тезлигининг кучли ўзгарган сатҳи ва шамол йўналишининг кескин ўзгарган сатҳи. Махсус нуқталар шамол тезлиги ва йўналишининг баландлик бўйича ўзгариши графигидан танланади.
Температура-шамолни зондлаш натижалари ТАЭ-3 жадвалига ёзиб қўйилади (3.2 жадвал). Ёзув сатҳлар бўйича баландлик ортиб бориш тартибида бажарилади. ТАЭ-3 жадвалига қуйидаги сатҳлар киритилади: станцияни денгиз сатҳидан баландлиги, телеграммада киритиладиган изобарик сиртлар, махсус нуқталар, ер сиртидан 0,3, 0,6 ва 0,9 км баландликдаги сатҳлар, максимал шамол тезлик сатҳлари, зондлашнинг максимал баландлиги. ТАЭ-3 жадвалига ер сиртидан 0,3, 0,6 ва 0,9 км баландликдаги сатҳлар, станцияни денгиз сатҳидан баландлиги инобатга олинган ҳолда киритилади.

32. АВК-1 [«Титан»] - МРЗ радиозонд тизими

Собиқ Иттифоқ аэрологик тармоғида 1986 йилдан бошлаб янги «1Б27С-М (АВК-1) – МРЗ-3А» радиозонд тизими қўлланилмоқда. Янги аэрологик ахборот-ҳисоблаш мажмуасининг таркибига қуйидагилар киради:

• 
  актив нишонни кузатиб борувчи ердаги радиолокацион станция;
  
• 
  радиозондларни учиришдан олдин техник хусусиятларини текширадиган аппаратура;
  
• 
  митти электрон ҳисоблаш машинаси;
  
• 
  МРЗ-3А радиозонди.
  

Бу тизимнинг ҳам ишлаш принципи худди «Метеорит» - МАРЗ тизимига ўхшайди, лекин техник жиҳатдан бирмунча замонавий ишланган. Радиолокацион станция замонавий элемент базасида яратилган бўлиб, митти электрон ҳисоблаш машинаси билан жиҳозланган. «1Б27С-М (АВК-1) – МРЗ-3А» радиозонд тизими атмосферани шамол ёки температура-шамол зондлаш бўйича маълумотларни қабул қилиш ва ишлаш, шунингдек аэрологик телеграммани тузиш тўлиқ автоматлаштирилган.
Бундан ташқари, митти электрон ҳисоблаш машинаси радиолокацион станция ўзини ҳам тест ва функционал назорат қилиб ишга яроқли эканлигини таъминлайди.
33. АВК-1 мажмуасининг хоссалари
АВК-1 мажмуасида пассив нишон (бурчакли қайтаргич) кузатув режими йўқ. Шу сабабли фақат актив нишон билан ишлайдиган узаткичнинг қўвватини камайтиришга имкон берди. Ўтаюқори частотали (СВЧ) камшовқинли параметрик кучайтиргич ва СВЧ-генератор функциясини махсус электрон-нурли потенциалотрон асбоби бажаради. Телеметрик сигнални узатиш учун частотали модуляция (МАРЗ радиозондидаги амплитудали узатиш ўрнига алмаштирилди) қўлланилмоқда.
АВК-1 мажмуасига киритилган бу янги элементлар радиозондни бевосита ердан учириш пайтидаги координаталари бўйича кузатишни таъминлайди ва ерга яқин қатламдаги ахборотларни йўқолишини бартараф қилади.
СВЧ-узаткичнинг қўвватини камайиши, санитар-ҳимоя зона майдонини кичрайтирилишига ва мос равишда РЛС нурланишининг зарарли таъсирини камайишиги имкон берди.
Автоматлаштирилган АВК-1 мажмуаси радиозондлаш ишловини тезлаштириш ва аэрологик станциясидиги ходимлар штатини қисқартиришга имкон яратди. Аэрологик телеграммаларнинг А ва В қисмини кўтарилаётган радиозонд 100 гПа сатҳдан ўтгандан кейин берилади.


АВК-1 мажмуасининг асосий тактико-техник маълумотлари:

Узатиш частотасининг диапазони . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1775–1790 мГц
Зондлаш импульс частотасининг ўтиши . . . . . . . . . . . . . . .	(457,5 ± 0,2) Гц
Магнетрон узаткич импульсининг қуввати (қўвватли/камқўвватли) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25/1 кВт
Узаткич импульсининг давомийлиги (қўвватли/камқўвватли)^1. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .	1,1/0,5 мкс
Қабул тизимининг сезгирлиги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10^-13 Вт
Антенна ойнасининг диаметри . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,83 м
Қуввати яримга тушганда йўналтириш диафрагмасининг кенглиги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	(6 ± 1) °
Радиозондни автоматик кузатув узоқлиги . . . . . . . . . . . . . .	300 км
Зондлаш натижаларини ишлови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Автоматли (ЭҲМ А-15А)

_______________
¹ Камқувватли узаткич қуввати 10–25 кВт, қўвватли узаткич қуввати 1,5 кВт.


Узатиш тизимида узоқ масофадаги радиозондни кузатиш учун қувватли узаткич ва 3000 м дан кам узоқликдаги радиозондни кузатиш учун камқувватли узаткичдан фойдаланилиб, улар автоматик тарзда бир-биридан уланади.

34. МРЗ радиозонди

АВК-1 мажмуаси билан ишлаш учун МРЗ русумли радиозондлардан фойдаланилади:

• 
  МРЗ-2А – жавобқайтаргич, шамолни зондлаш учун;
  
• 
  МРЗ-3А – радиозонд, температура-шамолни зондлаш учун.
  

МРЗ радиозондлари МАРЗ русмдаги радиозондлардан узатиш частота модуляция усули бу радиозондларда частотали модуляция қўлланилган), шунингдек электрон коммутатор ишида канал интервалларининг давомлилиги билан фарқ қилади (давомлилик МАРЗ радиозондларида 25 с, МРЗ радиозондларида эса 5,5 с).
МРЗ радиозондларининг асосий буғинлари қуйидагилардан иборат: радиоблок, ўзгартиргич ва электрон коммутатор, 28-МХМ-0,1 батареяси, температура датчиги (ММТ1 терморезистори), намлик датчиги (ҳайвон плёнкаси), пенопласт корпус, радиозондни йиғиш ва осиб боғлаш учун тутгич ва шнур ип.
МРЗ радиозондининг узатиш частотаси 1782 ± 10 мГц, суперирли импульс частотасининг ўтиши F_суп = 800 кГц.
Ҳар бир радиозонд градуировка коэффициенти кўрсатилган этикетка билан таъминланган бўлади.

35. Атмосферани актинометрик радиозондлаш

Махсус зондлашнинг ривожланиш босқичидаги муҳим йўналишлардан бири атмосферани актинометрик радиозондлаш ҳисобланиб, эркин атмосферада 30-35 км баландликгача узунтўлқинли радиация оқими ва радиацион баланслар вертикал профилини тажриба ўлчаш имконини беради.
Ерга қисқатўлқинли радиация Қуёшдан келади. Ер ва атмосферанинг 4-40 мкм тўлқин узунлиги диапазонидаги иссиқлик нурланишига (инфрақизил - ИК) узунтўлқинли радиация дейилади. Ҳаво массаларининг трансформация сабабларидан бири узунтўлқинли радиация ҳисобланади, шунинг учун атмосфера ўзининг энергиясини Ердан айнан инфрақизил нурларини ютиш йўли билан олади. Қуёш радиацияси атмосферада жуда кам ютилади. Булутсиз осмонда унинг катта қисми ер сиртигига келиб тушади ва ютилади, кейин таглик сиртнинг иссиқлик нурланиши кўринишида атмосферага тарқалади.
Эркин атмосферада узунтўлқинли радиация оқимини ўлчаш учун АҚШ ва Германияда 1956 й., собиқ Иттифоқда эса 1961 йилдан бошлаб тахминан ўтган асрнинг 70 - йиллар охиригача атмосферани актинометрик зондлаш кузатувлари мунтазам равишда олиб борилди. Ҳозирги пайтда эса атмосферани актинометрик зондлаш кузатувлари асосан махсус илмий дастурларни бажариш учун эпизодик ҳолда олиб борилади.
Атмосферани актинометрик зондлаш кузатувлари, актинометрик радиозондлар (АРЗ) ёрдамида бажарилади. Актинометрик радиозондлар қўшимча мослама (радиометр) ўрнатилган одатдаги стандарт аэрологик радиозондлардан ташкил топади.
АРЗ нинг кўп турлари мавжуд бўлиб, лекин улардан узунтўлқинли радиацияни тунги ва кундузги пайтларда кузатув олиб борадиган фақат уч хил радиозондлар (Собиқ Иттифоқ, АҚШ, Япония) кенг қўлланилади. Тунги пайтларда кузатув олиб борадиган актинометрик радиозондлар кенг тарқалган, чунки бу вақтларда атмосферада фақат узунтўлқинли радиация мавжуд бўлади ва уни техник нуқтаи назардан ўлчаш қийинчилик тўғдирмайди.
Актинометрик радиозондларнинг маълумотларини ишлов натижасида стандарт аэрологик ахборотлар билан биргаликда, шунингдек юқорига Q↑ ва пастга Q↓ йўналган узунтўлқинли радиация оқимлари, ер сирти - атмосфера тизимидаги эффектив нурланиш F (юқорига ва пастга йўналган радиация оқимлар айирмаси) каби ахборотлар олинади. Q↑, Q↓ ва F катталиклари Вт/м2 ларда ифодаланади (1кал/(см2∙мин) = 698 Вт/м2). Эффектив нурланишнинг ∆Н қатлам чегарасидаги фарқи, шу қатламдаги узунтўлқинли радиация оқимини аниқлайди. Агар эффектив нурланиш қатламнинг юқори чегарасида F2, пастки чегарасига F1 нисбатан катта бўлса, у ҳолда қатлам совийди ва ∆F = F2 – F1 айирма манфий бўлса, у ҳолда қатлам исийди. Радиацион иссиқ оқим, ҳаво температурасининг радиацион ўзгариш тезлигини (dt/dτ °C/с) ҳисоблашга имкон беради (узунтўлқинли радиацияни ютилиш ёки нурланиш жараёнлари сабабли температурани ўзгариши).

36. Актинометрик радиозонд АРЗ-1

Радиометрнинг ишлаш принципи. Радиацион оқимларни ўлчаш учун мўлжалланган кўпчилик асбобларда радиациянинг иссиқлик таъсир этиш эффектидан фойдаланилади. Термоэлектрик радиометр ва балансометрларда радиацион оқимларни иссиқлик таъсир этиш натижасида уларнинг устки ва пастки сиртларида шу оқимлар айирмасига мутаносиб равишда электр ҳосил қилувчи кучлар юзага келади.
Термометрик радиометрларда тушаётган радиация жадаллик ўлчови этиб, қабул қиладиган сирт температураси ҳисобланади, яъни бу сиртга тушаётган радиацион оқимларни ортишига мос равишда температура кўтарилади. Қабул қилувчи (сезгир) сирт атроф муҳит билан иссиқлик мувозанатига эришишга интилади.
АРЗ-1 актинометрик радиозондининг радиометри иккита, яъни устки ва пастки қабул қилувчи сиртлардан иборат. Радиозонднинг учиш давомида иккала сиртдаги температура ўлчаб борилади. Қабул қилувчи сиртга тушаётган радиация оқимлар катталигини аниқлаш учун, унинг иссиқлик баланс тенгламасини тузиш керак бўлади.
Қабул қилувчи сиртга асосий радиация оқимлари билан биргаликда, шунингдек юқоридан радиозонд корпуси, шар қобиғи, фильтр ва шу кабилардан нурланиш (экранланувчи нурланиш) тушади. Бу икки оқим қабул қилувчи сиртдаги иссиқлик оқимини ташкил этади. Т_сирт темрературасига эга бўлган қабул қилувчи сиртнинг ўзи, нурланиш ҳисобига исиқликни юқотади. Стефан - Больцман қонунига мувофиқ қабул қилувчи сиртнинг нурланиши га тенг. Бу ерда – сирт нурланиш коэффициенти, – Стефан – Больцман доимийси.
Иссиқлик мувозанат ҳолатида иссиқлик баланс тенгламаси қуйидаги оддий кўринишга эга бўлади:
, (4.1)
ёки бундан қуйидаги тенгламани топамиз:
. (4.2)
Шундай қилиб, тушаётган радиация оқими катталигини аниқлаш учун, қабул қилувчи сирт температурасини ўлчаш ва экранланувчи нурланишни аниқлаш кифоя бўлади. Аслини олганда, қабул қилувчи сиртнинг иссиқлик баланс тенгламаси жуда мураккаб бўлиб, унда нафақат юқоридан, балки пастдан ҳам экранланувчи нурланишни, шунингдек қабул қилувчи сиртдаги ютилиш коэффициенти ва ток ўлчаш терморезисторларнинг қизиши каби омилларни инобатга олиниши зарур. Шунга ўхшаш, ўзини нурланиши ҳисобига иссиқликни юқотилишидан ташқари, конвектив ва кондуктив иссиқлик ўтказувчанлик ҳисобига иссиқлик юқотилишини инобатга олиниши даркор.

37. Актинометрик радиозонднинг радиометри тузилиши

Радиометр тузилиши. Актинометрик радиозонднинг радиометри Ер ва атмосферанинг юқорига ва пастга йўналган узунтўлқинли радиация оқимларини тунги соатларда ўлчаш учун мўлжалланган.
Радиометрнинг тузилиши 4.1-расмда тасвирланган.
Радиометр диаметри 140 мм ва баландлиги 30 мм ли цилиндр 6, унинг ичида иккита қабул қилувчи пластина 4 ва қалинлиги 10 – 12 мкм алюмин фольгадан ясалган учта оралиқ экранлар 2 жойлашган буғинлардан ташкил топган. Фольга кенглиги 10 мм бўлган ҳалқага 1 маҳкамланади. Қабул қилувчи пластина темепературасини ўлчаш учун ММТ-1 яримўтказгич терморезисторидан 3 фойдаланилади. Бу терморезистор қабул қилувчи пластиналарнинг ҳар бирига ички томонидан фольгадан қилинган накладка ёрдамида бириктирилади. Қабул қилувчи пластиналарнинг ташқи томонлари таянч ҳалқа билан биргаликда қоракуя, шеллак (табиий смола) ва БФ клей аралашмаси билан суртилиб қорайтирилади. Бундай қопламанинг ютилиш коэффициенти бирга яқин.
Қабул қилувчи сиртларни табиий шамоллатилишдан ҳимоя этиш мақсадида балансомернинг корпусига полиэтилинли экранлар 5 пайвандлаб ёпиштирилади. Бу экранлар асбоб ичидаги босимнинг (20 – 50 гПа) доимо ортиқчалиги туфайли қавариқ шаклга эга бўлади. Старт олдидан радиометр махсус клапан-ниппель 8 орқали ҳаво билан тўлдирилади.

38. Атмосферани озонометрик радиозондлаш

Атмосферадаги озон қатламини ўрганиш, атмосфера физикаси соҳасида кенг кўламдаги муаммоларни ечимини топиш билан боғлиқ. Жумладан, ҳаво таркиби, радиацияни ютилиши ва нурланиши, атмосферанинг юқори қатламларидаги температура тақсимоти, ва ниҳоят атмосфера динамикаси ва умумий циркуляцияси каби муаммоларни ўрганишдан иборат.
Бинобарин, атмосферадаги озонни тадқиқ этиш атмосферани ифлосланиши ва биология соҳасидаги бир қатор саволларга жавоб топиш учун катта аҳамиятга юга.
Атмосферада озон кам миқдорда бўлишига қарамай, Ердаги ҳаёт учун унинг аҳамият бениҳоят катта. Озоннинг энг максимал таркиби стратосферада жойлашган. Озон Қуёш радиациясининг тўлқин узунлиги 0,290 мкм дан кам бўлган ультрабинафша нурларини ютиб қолади ва унинг ортиқчаси тирик организм ривожланиши учун ёмон таъсир этади.
Стратосферада учадиган самолётлардан чиқадиган (таркибида азот оксиди мавжуд) ишланган газлар, шунингдек саноат ишлаб-чиқариш фаолияти натижасида атмосферани хлор ва фтор бирикмалари, фреонлар билан ифлосланиши озон таркиби учун хавф солади. Санаб ўтилган бу моддаларнинг барчаси озонни емирилиши учун катализатор хусусиятига эга.
Ҳаводаги озон миқдори жуда ўзгарувчан бўлади. Озоннинг умумий миқдори шундай қатлам (атм/см) орқали ифодаланадики, агар уни алоҳида тўплангандаги (1000 гПа босим ва 0 °С температурага келтирилганда) ҳосил бўлган қатлам, атмосферадаги ҳамма озонни ташкил этсин.
Ҳавонинг бу қатламдаги озон миқдорини яна қуйидаги хусусиятлар ёрдамида аниқлаш мумкин:
1) озон зичлиги (парциал зичлиги) ρо3, одатда мкг/м3 ларда ифодаланади (1 мкг/м3 = 10−6 г/м3);
2) озон парциал босими ρо3, одатда миллипаскалларда (мПа) ифодаланади;
3) аралашма нисбати rо3, яъни озон зичлигининг ҳаво зичлигига нисбати.
Ҳозирги пайда озон қатламини экспериментал ва назарий усуллар билан ўрганилмоқда. Жаҳон озонометрик тармоғи 130 га яқин станциядан иборат бўлиб, шундан 35 таси Собиқ Иттифоқда жойлашган. Бу станцияларда ҳар куни ҳавонинг вертикал устунидги озон миқдори ердан кузати ўлчанади. Айрим мамлакатларда озонни вертикал бўйича тақсимотини мунтазам равишда ўлчаш учун, станция тармоғлари (АҚШ, Ҳиндистон) ёки алоҳида станциялар бунёд этилган. Ўлчовлар ҳаво шарлари 30-40 км баландликкача кўтариладиган озон зондлари ёрдамида бажарилади. Кейинги йилларда сунъий йўлдош ва ракеталар ёрдамида озонни ўлчаш тизими кенг ривожланиб бормоқда.

39. Озонозондлар

Атмосферани юқори қатламларида озон миқдорини бевосита ўлчаш учун мўлжалланган асбобларга озонозондлар дейилади. Улар гелий ёки водород гази билан тўлдирилган шар-зондларда кўтарилади ва Ерга радиосигнал ёрдамида озон миқдори ҳақида маълумот юборади. Кузатувлар худди актинометрик радиозондларга ўхшаш, озонозондлар ҳам тармоқ радиозондларига бириктирилган ҳолда ташкил этилади. Бу кузатилаётган озон страцификациясини температурага таққосла имконини беради.
Озонни ўлчаш учун қабул қилинган усулларга мос равишда оптик, хемолюминесцент ва электрокимёвий озонозондларга бўлинади.
Оптик радиозондларда озон миқдори, радиозонд устида жойлашган атмосфера қатламида қуёш радиациясининг озон зонасида ютилиши натижасида кучсизланиши бўйича аниқланади.
Хемолюминесцент радиозондларда озон концентрацияси, озон таъсири остида нур сочабошлайдиган люминесценцияланиш қатлам эффектини уйғотиш бўйича аниқланади.
Электрокимёвий радиозондларда, озоннинг эритма моддага кимёвий таъсир эффекти (озон таъсирига ўта сезгир бўлган эритма модда) бўйича аниқланади.
Оптик озонозонд. Оптик озонозондларнинг ишлаш принципи Қуёшдан асбобга келиб тушадиган ультрабинафша нурларнинг жадаллигини ўлчашга аосланган. Барча оптик озонозондлар, у айни пайтда z баландликка кўтарилганда, асбобдан юқорида жойлашган озоннинг умумий миқдорини x(z) ўлчайди. Озоннинг умумий миқдори x(z) ни z бўйича сонли дифференциялаш ёрдамида, турли баландликлардаги озон зичлигини ρо3(z) ҳисоблаш мумкин.
Озоннинг умумий миқдорини z сатҳидан юқори қатламда радиация жадаллигини озон зонасида ютилиши натижасида кучсизланиши бўйича ҳисобланади. Қуёш радиациясининг озон зонасида ютилиши натижасида кучсизланишини, бу зонадан ташқаридаги радиация жадаллигига солиштириш йўли билан аниқланади. Оптик озонозондлар жуда қиммат бўлганлиги сабабли, ундан ҳозирги пайда деярли фойдаланилмайди.

40. Электрокимёвий озонзонд

Электрокимёвий озонзонд. Электрокимёвий озонозондлар биринчи марта Брюэр ва Мильфордлар (Буюкбритания) томонидан таклиф этилган. Уларнинг услубий ғояси шундан иборатки, йодли калий эритмасидан (KI) озон эркин йодни ажратади:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2 + O2 (4.2)
Агар эритмага иккита электрод солиниб, унчалик катта бўлмаган кучланиш (вольтнинг ўнлардан бир улуши) берилса, у ҳолда озон ва йод йўқлигида ток бўлмайди. Йод пайдо бўлганда унинг молекуласи катодда ион ҳосил қилади:
I2 + 2e = 2I¯,
кейин у анодга қараб ҳаракатланади ва унга яқинлашганда йод қайта тикланади:
2I¯ – 2e = I2,
агар уни шундай ёки бошқа усулда эритма массасига қайтишига тўсқинлик этилса, у ҳолда ўтаётган ток (ҳаракатланаётган заряд) озон миқдорига мутаносиб (пропорционал) бўлади.
Озон миқдорини аниқлаш учун, шунингдек бошқа электролитлардан ҳам фойдаланиш мумкин, лекин барча ҳолларда ҳам ўлчаш тамойили юқорида ёритилгандагига ўхшаш бўлади. Ушбу турдаги радиозондлар учун асосий шартлардан бири, электролит устидан оқаётган ҳаво миқдорини қатъиан назорат қилиш талаб этилади.


41. Атмосферани юқори қатламларини тадқиқот этиш
Юқори баландликларда учиш учун мўлжалланган аппаратларни лойиҳалаштириш ва уни эксплуатация қилиш учун, атмосферани юқори қатламларини тузилиши ва унда содир бўладиган жараёнлар ҳақидаги маълумотларни билиш зарур. Шу сабабли, атмосферани юқори қатламларини тадқиқот этишга катта эътибор қаратилган. Бундан ташқари, бу маълумотлар атмосферанинг турли қатламларидаги (биринчи навбатда − юқори) ҳолатини прогноз этиш усулларини ишлаб чиқиш учун керак.
Атмосферанинг юқори қатламларини кўпинча ўрта ва юқори атмосферага ажратилади. Бирнчиси ўз ичига стратосфера ва мезосферани, иккинчиси эса − термосфера ва экзосферани олади. Ҳозирги пайтда ҳам экспериментал ва ҳам назарий жиҳатдан ўрта атмосфера (15 − 20 км дан 80 − 100 км гача) жадал суръатда ўрганилмоқда, яъни бу қатламлар ичида озоносферанинг катта қисми ва Ер ионосферасининг қуйи қатлами жойлашган.
Юқори атмосферани экспериментал ўрганишда бевосита (асосан ракетали техника ёрдамида) ва билвосита (радиолокацион станциялар, метеолидар, СВЧ ва оптик техника, шунингдек Ернинг сунъий йўлдошларидан фойдаланилиб) усуллар мавжуд.
Собиқ Иттифоқда атмосферани юқори қатламларини ракета ёрдамида тадқиқ этиш 1947 йилдан бошланиб, катта баландликларда космик нурларни ўрганиш учун биринчи ракета учирилди.
Ракета ёрдамида тадқиқот ишлари икки йўналишда ривожланиб борди. Улардан биринчиси атмосферанинг юқори қатламларини ўрганишга мўлжалланган ва 100 − 150 км дан юқори баландликларга кўтариладиган геофизик ва тадқиқот ракеталари ҳисобланади. Бу тадқиқотларда қуёш ва космик нурларни жадаллиги, атмосферанинг оптик параметрлар қийматини ўлчаш, шунингдек атмосфера ҳаво таркиби, унинг электрик ва термодинамик хусусиятлари, Ернинг магнит майдони каби ўрганилади.
Иккинчи йўналишга эса ўрта атмосферанинг баландлиги асосан 65 − 100 км ни ташкил этадиган қисмини метеорологик ракеталар ёрдамида ўрганиш киради. Бунда асосий эътибор стратосфера ва мезосферадаги термик ва динамик режимлар қонуниятлари, бу қатламлардаги ҳаво таркиби ва шу кабиларни ўрганишга қаратилади.


42. Атмосферани ракета ёрдамида зондлаш усули
Метеорологик ракета деб, унга ўлчов асбоблари ўрнатилган ва атмосферанинг юқори қатламларини тадқиқот этишга мўлжалланган ракетага айтилади. Ракета зондлаш тизими метеорологик ракетанинг ўзидан ва ердаги ўлчов мажмуасидан иборат. Ердаги ўлчов мажмуасига атмосфера параметрлари ҳақидаги радиотелеметрик ахборотларни олиш ва ракета учаётган пайтдаги координаталарини ўлчаш учун мўлжалланган радиотехник восита киради.
Атмосферанинг юқори қатламларидаги параметрларни тўғри ўлчаш учун метеорологик ракеталар маълум бир қўйилган талабларга жавоб бериши керак. Ракета конструкцияси шундай бўлиши керакки, у ўлчов асбобларини тегишли баландликка олиб чиқишни таъминлаши керак.
Метеорологик ракеталарда ўлчов ва узатиш аппаратуралари шундай жойга ўрнатилиши керакки, у ерда температурали қизиш кам бўлсин, чунки ракета сирти учиш давомида қаттиқ қизийди ва асбоблар бузилиши мумкин.
Ракета сийрак атмосферада учаётганда унинг корпусидан адсорбцион ҳаво ажралиб чиқади ва натижада ракета атрофида «газли булут» ҳосил бўлади. Унинг таъсирини йўқотиш учун босим, температура ва атмосфера таркибини ўлчайдиган асбобларни ракетанинг адсорбцион ҳаво ажралиб чиқиши унчалик катта бўлмаган олд қисмига, яъни унинг шпилига (найзасимон учига) ўрнатилади.
Ракеталар двигатель қурилмасидан фойдаланиш усули бўйича бир босқичли, икки босқичли ва кўп босқичлиларга бўлинади. Ёнилғидан фойдаланиш бўйича эса − суюқ ва қаттиқ ёқилғилиларга ажралади. Бошқариш усули бўйича ракеталар бошқариладиган ва бошқарилмайдиган турларга ажралади. Ўлчанадиган параметрлар сони ва хусусияти бўйича метеорологик ракеталар шамол, мажмуали ва кўпдастурли кузатув олиб борадиган турларга бўлинади.
Метеорологик ракеталар ёрдамида ҳаво босими, температураи, зичлиги ва газ таркиби каби атмосферанинг асосий параметрлари ўлчанади.
Босимни ўлчаш. Ҳаво босимини ракета билан зондлашнинг ўзига хос хусусияти мавжуд, яъни босим баландлик бўйича катта диапазонда (103 дан 10−5 гПа гача) ўзгаради. Бу диапазон датчик ўлчамининг хусусияти билан молекулани эркин ҳаракат масофа узунлиги ўртасидаги нисбатга боғлиқ ҳолда яна кичикроқ диапазонларга бўлинади.


43. Юқори атмосферада температурани ўлчаш