Lên cao cùng với khinh khí cầu
Ở các mục liên kết dưới chúng ta đã du hành tướng tượng vào lòng Trái Đất, trong đó chúng ta đã dùng đền công thức phụ thuộc giữa áp suất không khí với độ sâu. Bây giờ chúng ta đánh bạo lên cao và cũng dùng đến cái công thức đó để thử xem áp suất không khí ở các độ cao ...
Ở các mục liên kết dưới chúng ta đã du hành tướng tượng vào lòng Trái Đất, trong đó chúng ta đã dùng đền công thức phụ thuộc giữa áp suất không khí với độ sâu. Bây giờ chúng ta đánh bạo lên cao và cũng dùng đến cái công thức đó để thử xem áp suất không khí ở các độ cao thay đổi như thế nào.
Công thức đối với trường hợp này có dạng:
p = 0,999h/8,
trong đó, p—áp suất trong khí quyển; h – chiều cao tính bằng mét. Phân thức 0,999 thay cho số 1,001 bởi vì khi đi lên cao 8 mét áp suất không tăng thêm 0,001 mà giảm đi 0,001.
Khởi đầu chúng ta giải bài toán: để cho áp suất không khí giảm đi hai lần cần phải lên cao bao nhiêu?
Để giải, chúng ta hãy làm cân bằng áp suất trong công thức p = 0,5 atm. và tìm chiều cao h:
0,5 = 0,999h/8
giải phương trình này chẳng có gì khóđối với bạn đọc biết dùng loga. Lời giải h = 5,6 km, là chiều cao mà ở đó áp suất không khí phải giảm xuống hai lần.
Bây giờ nối gót các nhà phi hành Liên Xô đã đạt đên các độ cao 19 và 22 km, chúng ta lại lên cao hơn nữa. Khoảng không gian ở độ cao này của khí quyển được gọi là «tầng bình lưu». Vì vậy mà các khinh khí cầu lên đền các độ cao như thế, được gọi là khinh khí cầu tăng bình lưu chứ không phải là khinh khí cầu thường. Tôi không nghĩ rằng trong sốnhững người của thếhệ trước lại có thể tìm thấy được một người nào đó đã không hềnghe nói đền tên các khinh khí cầu tầng bình lưu của Liên Xô: «CCCP» và«OAX-l». Các khí cầu này đã đạt đến các độ cao kỷ lục của thếgiới là 19 km và 22 km vào những năm 1933 và 1934.
Chúng ta thửcốgắng tính xem áp suất khí quyển ởcác độ cao đó như thếnào?
Đối với độ cao 19 km áp suất không khí phải bằng
0,99919000/8 =0,095 atm = 72 mm cột thủy ngân.
Đối với độ cao 22 km
0,99922000/8 =0,066 atm = 50 mm cột thủy ngân.
Thếnhưng nhìn vào nhật ký của các nhà phi hành trên khí cầu, chúng ta thấy tại các độ cao nói trên lại được ghi các áp suất khác hẳn: ở độ cao 19 km — 50 mm cột thủy ngân, ở độ cao 22 km — 45 mm cột thủy ngân.
Tại sao lại không trùng với tính toán? Sai sót của chúng ta ở chỗ nào?
Định luật Bôi—Mariôt đoi với các chất khí áp suất bé như vậy là hoàn toàn có thể áp dụng được, thếnhưng lần này chúng ta đã có sơ suất khác: chúng ta cho rằng ở khắp chiều cao trong lớp không khí dày 20 km nhiệt độ đều giống nhau, trong khi đó nhiệt độ giảm rất rõ theo chiều cao. Trung bình người ta lấy nhiệt độ hạ xuống 6,5°c khi lên cao thêm 1 kilômet; tính đến độ cao 11 km nhiệt độ bằng — 56°c và sau đó lên cao nữa nhiệt độ được xem là không đổi. Nếu như chú ý đến điều dó (mà chú ý đến điều đó thì các phương tiện toán học sơ cấp chưa đủ khả năng giải quyết), thì kết quả thu được sẽ trùng khớp với thực tế hơn. Cũng vớinguyên nhân như thếmà đối với các kết quá tính toán trước đây đã tính áp suất không khí theo chiều sâu cũng cần được xem như là các kết quả gần đúng mà thôi.
