Метеорология и климатология (рус.)

     Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, а от распределения давления зависит движение воздуха, или воздуш­ные течения.

     На характер движения воздуха относительно земной по­верхности важное влияние оказывает тот факт, что движение это происходит на вращающейся Земле. В нижних слоях атмо­сферы на движение воздуха также влияет трение. Движение воздуха относительно земной поверхности называют ветром, всю систему воздушных течений на Земле — общей циркуляцией ат­мосферы. Вихревые движения крупного масштаба — циклоны и антициклоны, постоянно возникающие в атмосфере, делают эту систему особенно сложной.

     Кроме теплооборота, между атмосферой и земной поверхно­стью происходит постоянный оборот воды, или влагооборот. С поверхности океанов и других водоемов, влажной почвы и растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачи­вается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды. Водяной пар — вода в газообразном состоянии — является важ­ной составной частью атмосферного воздуха.

     При существующих в атмосфере условиях водяной пар мо­жет испытывать и обратное преобразование: он конденсируется, сгущается, вследствие чего возникают облака и туманы, В про­цессе конденсации в атмосфере освобождаются большие коли­чества скрытого тепла. Из облаков при определенных условиях выпадают осадки. Возвращаясь на земную поверхность, осадки тем самым уравновешивают испарение в целом для всего Зем­ного шара.

     Существует три основных цикла атмосферных процессов, определяющих климат. Это так называемые климатообразующие процессы — теплооборот, влагооборот и атмосферная цирку­ляция.

     Теплооборот, создающий тепловой режим атмосферы, со­стоит в следующем.

     Сквозь атмосферу проходит поток солнечной радиации. Ат­мосфера частично поглощает солнечные лучи, преобразуя их энергию в теплоту; частично рассеивает их, меняя по качеству (спектральному составу); частично они отражаются назад об­лаками.

     Радиация, прошедшая сквозь атмосферу (отчасти и рассеян­ная атмосферой), падая на земную поверхность, частично от нее отражается, но в большей части поглощается ею и нагре­вает верхние слои почвы и водоемов. Земная поверхность сама испускает невидимую инфракрасную радиацию, которая в боль­шей части поглощается атмосферой и нагревает ее. Атмосфера, в свою очередь, излучает инфракрасную радиацию, большая часть которой поглощается земной поверхностью. В то же время земная и атмосферная радиация непрерывно уходит за пределы атмосферы вместе с отраженной солнечной радиацией, уравно­вешивая приток солнечной радиации к Земле.

     Атмосферные процессы связаны с влияниями, идущими как сверху, из космоса, так и снизу, от земной поверхности. Источ­ником энергии атмосферных процессов в основном является сол­нечная радиация (солнечное излучение), приходящая к Земле из мирового пространства. Именно лучистая энергия Солнца превращается в атмосфере и на земной поверхности в теплоту, энергию движения и другие виды энергии. Но солнечные лучи больше нагревают земную поверхность, чем непосредственно воздух, а уже между земной поверхностью и атмосферой проис­ходит оживленный обмен тепла, а также и воды. Строение зем­ной поверхности, ее рельеф имеют значение и для движений воздуха. С влияниями земной поверхности (нагревание, запыление) в определенной степени связаны и оптические свойства ат­мосферы, и ее электрическое состояние.

     Наличие атмосферы является, в свою очередь, важным фак­тором для разнообразных физических процессов, развертываю­щихся на земной поверхности — в почве и верхних слоях водо­емов (например, ветровая эрозия, морские течения и ветровое волнение, установление и сход снежного покрова и многое дру­гое), а также для жизни на Земле.

В любом месте Земли погода в разные годы протекает по-разному. Однако при всех различиях отдельных дней, месяцев и лет в каждой местности можно различать вполне определен­ный климат.

Климатом называют сово­купность атмосферных условий, присущую данной местности в зависимости от ее географической обстановки. Под географи­ческой обстановкой подразумевается не только положение мест­ности, т. е. широта, долгота и высота над уровнем моря, но и характер земной поверхности, орография, почвенный покров и пр. Атмосферные условия более или менее сильно меняются в годовом ходе — от зимы к лету и от лета к зиме. Совокупность этих условий несколько меняется и от года к году. Но от одного многолетнего периода к другому совокупность атмосферных усло­вий меняется лишь в самых ограниченных пределах, причем эти изменения имеют характер колебаний то в одном, то в другом направлении. Климат, таким образом, обладает устойчивостью.

     В атмосфере происходят многообразные физические про­цессы, непрерывно  меняющие ее состояние. Состояние атмо­сферы у земной поверхности, а также и в более высоких слоях (как правило, в сфере действий воздушного транспорта) назы­вают погодой. Характеристики погоды, такие, как температура воздуха, облачность, атмосферные осадки, ветер и пр., носят название метеорологических элементов.

     Изменения погоды у земной поверхности имеют большое зна­чение для сельского хозяйства и многих других областей хозяй­ственной деятельности человека. Погода в более высоких слоях атмосферы влияет на работу авиации. Нужно при этом заме­тить . . . . .

     Атмосферные процессы вблизи земной поверхности и в ниж­них 10—20 км атмосферы особенно важны с практической точки зрения и наиболее изучены; именно эти процессы будут изла­гаться в данном курсе. Но и высшие слои атмосферы, отдален­ные от земной поверхности на сотни и тысячи километров, в по­следнее время изучаются все более интенсивно и успешно, осо­бенно с помощью геофизических ракет и спутников.

     В этих слоях при поглощении ультрафиолетового и корпу­скулярного солнечного излучения происходят фотохимические реакции разложения газовых молекул на электрически заряженные атомы. Поэтому указанные слои сильно ионизированы и обладают очень большой электропроводностью. В них наблю­даются такие явления, как . . . . .