Юный техник 1980-08, страница 29

Традиционный способ высотных замеров — запуск шаров-зондов. Шар, наполненный водородом или гелием, поднимается ввысь, увлекая за собой автоматическую метеостанцию и радиопередатчик.

Применяют для высотных замеров также самолетное и ракетное зондирование.

Но обычный радиозонд может подняться на высоту не более 30 километров, да и то за полтора-два часа. Потолок самолетного зондирования еще меньше. Ракеты, правда, быстро достигают нужных высот. Однако каждый запуск дорог. Кроме того, работа двигателей нарушает естественное состояние атмосферы. Таким образом, параметры, измеряемые, казалось бы, при помощи самой современной техники, оказываются далеко не самыми точными.

«Следовательно, нужен новый метод исследования атмосферы, — считает директор Института физики атмосферы, член-корреспондент АН СССР В. Е. Зуев. — Сейчас разрабатывается ряд таких методов: радиолокационный, лазерный, акустический и другие. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Мне лично кажется, что будущее за лазерным зондированием...»

Почему так? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте подробнее рассмотрим некоторые методы зондирования.

Радиолокаторы уже довольно давно используются в практике метеорологии. Сначала с их помощью обнаруживались только очень плотные, грозовые облака. Последнее время чувствительность радаров повысилась, появилась возможность регистрировать с помощью радиолуча даже легкую облачность. Однако радар не в состоянии точно оценить, скажем, оптическую прозрачность атмосферы, то есть ее чистоту.

При помощи акустических методов ученые получили в последнее время ряд ценных сведений, например, о таком интересном явлении природы, как гром, но для

повседневной практики этот метод недостаточно универсален.

Иное дело — лазерное зондирование. Эффекты взаимодействия фотонов с атмосферой — сложной средой, включающей в себя атмосферные газы, аэрозоли, пылинки, турбулентные неоднородности, — весьма разнообразны, и по их характеру специалисты могут узнать очень многое о состоянии атмосферы.

Чтобы разобраться, что, как и почему происходит, давайте вспомним некоторые азы лазерной техники.

Как известно, луч лазера — это когерентное излучение, он представляет собой как бы колонну фотонов одного цвета, и каждый фотон точно знает свое место в строю.

И вот колонна фотонов врезается в толпу молекул воздуха, углекислого газа, водяных паров, сталкивается с частичками пыли, которые тоже практически всегда есть в воздухе... Натыкаясь на препятствия, луч постепенно теряет мощность, изменяет характеристики и даже свой цвет. Часть фотонов при этом отражается, улавливается зеркалом фотоприемника. Эти фотоны и несут информацию о характеристиках атмосферы.

По потерям мощности можно судить о степени прозрачности воздуха. Пороговые скачки отражения, когда часть фотонов возвращается в приемник не постепенно, врозь, а словно бы по команде, позволяют точно определить границу верхнего и нижнего слоев облачности. Изменения спектра излучения на определенных частотах рассказывают о количественных соотношениях в атмосфере тех или иных газов...

К сожалению, ученым пока еще не до конца удалось разобраться в получаемых сведениях. Ведь фотоны приносят с собой сразу разную информацию о препятствиях, встреченных на пути, и выделить из этого множества одну какую-