Рассмотрим распределение по высоте основных газов атмосферы. В области гомосферы общая концентрация меняется с высотой, но состав остается практически постоянным, т. е. все газы синхронно меняются по единой барометрической формуле, что иллюстрирует рис. 12.2, а. В гетеросфере начинает происходить физически очевидное изменение состава. На рис. 12.2, б сплошной кривой изображена в логарифмическом масштабе зависимость концентрации воздуха от высоты, а различными штриховыми кривыми изображены концентрации азота, кислорода, атомарного кислорода, аргона и гелия. Поскольку кислород тяжелее, его концентрация убывает несколько быстрее концентрации азота. На высоте около 120 км концентрация атомарного кислорода начинает превышать концентрацию молекулярного кислорода, а на высоте около 200 км и концентрацию азота. Иными словами, каждый газ меняется по своей отдельной формуле. Интересно, что атомарный кислород имеет даже локальный максимум концентрации, что связано с процессами ионизации, диссоциации, рекомбинации и соответствующего дрейфа. Таким образом, выше 80-100 км тяжелые газы «заканчиваются» быстрее, и относительная концентрация более легких газов возрастает. На больших высотах (рис. 12.2, в) преобладают атомарный кислород (200-600 км), гелий (600-1300 км), водород (выше 1300-1500 км). Приведенные кривые с рис. 12.2 представляют собой так называемые модели атмосферы: рис. 12.2, б— модель CIRA (COSPAR International Reference Atmosphere, 1972), рис. 12.2, в — та же модель распределения концентрации основных газов в термосфере на больших высотах при температуре экзосферы 800 К. Подобные модели неплохо описывают «усредненную» высотную структуру атмосферы, при этом концентрации газов зависят от температуры, особенно в термосфере, где температура определяется уровнем солнечной активности [8].~~Существует довольно много моделей атмосферы, одна из которых приведена на рис. 12.2. Многие организации, университеты создавали свои модели атмосферы, часть из них принята за стандарты при ряде технических расчетов. Пример стандартной модели атмосферы СССР [9] приведен на рис. 12.3. Такие оцифрованные модели достаточно хорошо передают «усредненную» вертикальную структуру атмосферы, в частности температурный ход, вертикальный профиль давления и плотности. Сложнее обстоит ситуация с моделированием верхней атмосферы. Она хуже поддается модельному описанию, поскольку наряду с нейтральным газом здесь присутствует магнитоактивная плазма, которая весьма сложно реагирует на изменение внешних условий.
Вернуться к оглавлению