атмосфера

Методи дослідження атмосфери

Атмосфера - це об'єкт вивчення метеорології, кліматології, аерономії, синоптичної метеорології.

Метеорологія - це наука про фізичні явища і процеси в атмосфері, їх взаємодію з земною поверхнею та космічним середовищем /грец. "метеор” -небесне явище, грец. "логос”-вивчення, пізнання/.

Кліматологія - наука про клімат, тобто сукупність атмосферних умов, притаманних тому чи іншому району залежно від його географічних факторів. Це географічна наука, а метеорологія належить до геофізичних наук

Аерономія - це вивчення процесів у високих шарах атмосфери або фізика верхньої атмосфери.

Синоптична метеорологія вивчає закономірності формування і змін . погоди на великих територіях і методи завбачення погоди. Погода - це стан атмосфери біля земної поверхні та прилеглих більш високих шарів. Вона характеризується такими метеорологічними показниками, як температура повітря, хмарність, атмосферні опади, вітер, тиск, вологість повітря, тощо.

В атмосфері відбуваються кліматичні процеси - теплообіг, вологообіг і атмосферна циркуляція, які розглядаються в даному розділі далі.

. . . . .

Походження атмосфери

Земна атмосфера відрізняється за своїм складом від Всесвіту, де поширені водень і гелій, вміст яких в земному повітрі мізерний, відповідно 0,00006 і 0,0007 %. Атмосфера формувалася разом з розвитком Землі в умовах гравітаційного поля, магнітосфери і обертання планети, Первинна газова оболонка, яку захопило гравітаційне поле Землі з протопланетної хмари, складалася переважно з молекул водню і аміаку з домішками метану. На початку геологічної історії утворилася власно вторинна вуглекисла атмосфера. Вуглекислий газ виділявся а надр в зв'язку з інтенсивним вулканізмом і орогенезом, а вміст аміаку, метану та  водню знижувався. З виникненням близько З млрд. років тому та прогресивним розвитком живих організмів - зелених рослин - починається найважливіший природний процес -фотосинтез. Відбувається витягнення рослинами з атмосфери вуглекислого газу і виділення вільного кисню. У фотосинтезі беруть участь вуглекислий газ і вода. Частина води розкладається, водень засвоюється/ а кисень виділяється в атмосферу. О.П.Виноградов /1962/ показав, що в атмосфері панує ізотоп кисню з атомною вагою 16, який утворюється при розкладі води рослинами в процесі фотосинтезу. 70% кисню; виробляють водорості Світового океану і 30% - зелені рослини на суші. Основні джерела aзотy - це окислення аміаку, вулканічні гази, електричні розряди і живі організми. Американський геохімік Л. Кальп довів, що інертний газ аргон, якого порівняно багато в атмосфері та гідросфері. утворився з радіоактивного ізотопу калію з атомною вагою 40 і виділився з надр.

Основні властивості підстильної поверхні, які впливають на клімат

Ми уже розглядали чому водна поверхня та суходіл нагріваються й охолоджуються не однаково. Адже вони мають зовсім різні механізми теплопровідності. На суходолі тепло вглиб передається внаслідок молекулярної теплопровідності. У товщі води тепло передається значно ефективнішим методом, а саме завдяки турбулентній теплопровідності, тобто поверхневі шари води перемішуються і одержане тепло розподіляється на велику товщу води.

      Водна поверхня та суходіл мають також різну теплоємність: теплоємність води у 3-4 рази більша, ніж теплоємність грунту. Ці поверхні також неоднаково засвоюють сонячну радіацію. У товщу води промені проникають на значну глибину і енергія променя засвоюється поступово.

     Взагалі вода засвоює сонячного тепла більше, ніж суходіл, оскільки альбедо води менше. Середнє альбедо води змінюється від кількох відсотків у тропічних широтах до 20 % на межі плаваючої криги. У північних широтах альбедо більше через меншу висоту Сонця. Отже, альбедо води на 10-20 % менше від альбедо суходолу без снігового покриву. Ефективне випромінювання води значно менше, ніж суходолу через нижчу температуру водної поверхні та більший вміст водяної пари в атмосфері. Через це на одній і тій широті радіаційний баланс на океанах більший, ніж на суходолі. Особливо велика ця різниця в тропічних широтах, де вона досягає 30-35 % від величини радіаційного балансу океанів.

Кліматична система

           У самому визначені поняття клімат називається чинники його формування. Перш ніж розглядати чинники формування клімату та його особливості, необхідно вказати на те, що атмосфера, як одна із оболонок Землі як планети, не ізольована від інших. Взаємодію всіх оболонок планети розглядають у кліматичній системі. Кліматична система – це атмосфера, гідросфера, літосфера, кріосфера та біосфера. Ці ланки кліматичної системи мають різні фізичні властивості. Так, об’єм атмосфери становить 3,82?1012 км3 і 99,8% цього об’єму зосереджено в шарі висотою до 60 км. Маса повітря в цьому об’ємі становить 5,2?1018 кг. 97,2% гідросфери зосереджено у світовому океані: тут її об’єм становить 1,37?109 км3, а маса 1,43?1021 кг. Тобто об’єм гідросфери майже в 279 разів менший ніж об’єм атмосфери, а її маса в 275 разів більша за масу атмосфери.

Вертикальна будова атмосфери

          У вертикальному напрямку атмосфера не однорідна. Виділяють гомосферу та гетеросферу за хімічним складом повітря. За вмістом озону виділяється озоносфера. Крім того, такі фізичні величини як температура, тиск, густина, вологість і склад повітря, вміст різних домішок, швидкість вітру найбільше змінюються у вертикальному напрямку. Так температура у нижній частині атмосфери зменшується в середньому на 6,50 С на кожен кілометр піднесення. У горизонтальному напрямку зміна температури повітря на таку ж величину відбувається на відстані 500-600 км.

          Тобто у вертикальному напрямку температура змінюється у 500 разів швидше, ніж у горизонтальному. Крім того, у різних шарах атмосфери спостерігаються різні особливості зміни температури. Тому Всесвітня метеорологічна організація в 1962 р. виділила п’ять основних сфер і чотири проміжні, які названо „паузами”, на основні зміни температури.

          Найнижчий шар атмосфери називається ...

Сторінки