32 Воздушная оболочка Земли

Атмосфера (от грец. atmos - пара) - воздушная оболочка Земли, Она вращается вместе с Землей как единственное целое и защищает ее от метеоритов и ультрафиолетовых солнечных лучей, гиблых для всего живого. Атмосфера охраняет нашу планету от избыточного перегрева и охлаждения. Она не только защищает Землю: благодаря ней на Земле живут разнообразные организмы. Воздух складывается, в основном, из двух газов - азота (78%) и кислорода (21%). Кроме этого, в нем содержатся углекислый (0,03%) и другие газы, водяная пара, пыль.

Строение атмосферы. Тропосфера - нижний слой атмосферы (рис. 4). Она не имеет точных пределов. Над полюсами тропосфера протягивается к высоте 8-9 км, над экватором - до 18 км. Характерная черта тропосферы - снижение температуры с высотой (в среднем на 6 °С на каждый километр поднятия вверх). На тропосферу приходится больше 90% всей массы атмосферы; в ней сосредоточена почти вся водяная пара, из которой образуются тучи. В этой сфере формируется погода Земли, сосредоточенные живые организмы, которые живут в атмосфере. Над тропосферой находится стратосфера. Верхний предел ее достигает в высоту 50 км. В нижней части стратосферы температура -45...-75 °С. С высотой температура увеличивается к +10 °С. Почему? Дело в том, что на высоте от 20 к ЗО км в стратосфере концентрируется озон. Тонкий озоновый слой поглощает ультрафиолетовые солнечные лучи, что вызывает нагревание воздуха. Очень опасным явлением для всего живого на Земле стало появление т.зв. «озоновых дыр». Это происходит в результате загрязнения атмосферы химическими веществами (фреоном но др.), которые разрушают тонкий озоновый слой. Мезосфера (до 80 км) и термосфера образуют высокие слои атмосферы. Здесь воздух сильно разрежен; под действием космического излучения оно ионизировано и имеет высокую электропроводимость. Именно здесь возникает полярное, или, как его называют, северное сияние. Термосфера постепенно переходит в междупланетное пространство.

33 Стандартная атмосфера

Международная стандартная атмосфера (сокр. МСА, англ. ISA) — условное вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли. Основой для расчёта параметров МСА служит барометрическая формула, с определёнными в стандарте параметрами.

Для МСА принимают следующие условия: давление воздуха на среднем уровне моря при температуре 15 °C равно 1013 мб (101,3 кН/м² или 760 мм рт. cт.), температура уменьшается по вертикали с увеличением высоты на 6,5 °C на 1 км до уровня 11 км (условная высота начала тропопаузы), где температура становится равной −56,5 °C и 

34 Классификация облаков

Облака — видимое скопление продуктов конденсации в виде

капелек воды и кристаллов льда на некоторой высоте в атмосфере.

Капельки и кристаллы в облаке очень малы, они удерживают-

ся восходящими потоками воздуха. Облака переносятся воздуш-

ными потоками на большие расстояния. Нижняя граница облаков

определяется уровнем конденсации, верхняя — уровнем конвек-

ции и может находиться на высоте до 20 км.

Классификация:

1.Перистые(Сост. из ледяных кристаллов и игл. Белые, тонкие облака волокни­стого строения, прозрачные, без соб­ственных теней. Осадков не дают.)

2.Перисто-кучевые (Сост. из ледяных кристаллов и игл. Белые тонкие слои или гряды в виде мелких волн и хлопьев, без собственных теней. Осадков не дают)

3.Перисто-слоистые (Сост. из лед. кристаллов. Имеют вид белой однород. тонкой пелены, иногда слегка волни­стой. Не размывают солнечного или лунного диска. Осадки земли не до­стигают)

4.Высококучевые (Сост. из мельчайших капелек, часто переохлажденных. Белые, иногда сероватые или синеватые в виде волн, куч, гряд, хлопьев. Меж­ду ними просветы голубого неба. Иногда могут сливаться. Осадки не выпадают)

5.Высокослоистые (Сост. из смеси снежинок и мельчайших капелек. Серая или си­неватая однород. пелена слегка волнистая. Солнце и Луна просве­чивают как сквозь матовое стекло. Обычно закрывают все небо. Летом осадки земли не достигают, зимой дают снегопад.)

6.Слоисто-кучевые (Сост. из капелек однородных размеров. Серые крупные гряды, волны, кучи или пластины. Могут быть разделены просветами или сли­ваться в сплошной покров. От вы­сококучевых отличаются меньшей высотой, большими размерами куч и большей плотностью. Редко выпа­дают слабые непродолжительные дожди. Обычно осадков не дают.

7.Слоистые (Однообразный серый слой, сход­ный с туманом, иногда внизу разор­ван в клочья. Обычно закрывают все небо, могут быть также в виде разорванных масс. Может выпадать морось или редкий снег)

8.Слоисто - дождевые (Сост. из крупных капель внизу и мелких вверху. Темно-серый об­лачный слой как бы слабо освещен­ный изнутри; при дожде кажется од­нородным, в перерывах видна не­однородность. Выпадают обложные дожди или снег, иногда с перерыва­ми.)

9Кучевые (Сост. из капелек, система ус­тойчивая, без осадков. Плотные вы­сокие облака с белыми кучевыми и куполообразными вершинами и плос­кими основаниями серого или синего цвета. Могут быть в виде отдельных облаков или больших скоплений. Осадки обычно не выпадают. Виды: плоские, средние, мощные).

10.Кучево - дождевые или грозовые. Сост. из капель внизу и кри­сталлов вверху. Белые плотные об­лака с темным основанием, имеют вид огромных наковален, гор и др. Выпада­ют ливневые дожди, град, сопро­вождаемые грозами)

Конденсация - это переход пара в капельно – жидкое состояние(роса).

Сублимация - это переход пара в твердое состояние (снег, лед).

35 Оптические и электрические явления в атмосфере

Оптические явления возникают при поглощении и рассеивании света в атмосфере, а также при искривлении направления движения светового луча (рефракции).

Радуга рождается на фоне дождевых облаков, в стороне, противоположной Солнцу, дает все цвета видимого солнечного спектра: в наружной дуге — красный, а затем соединенные тончайшими переходами оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Нередко возникает и дополнительная дуга, где цвета следуют в обратном порядке: от фиолетового к красному, и даже третья и четвертая дуги. Радугу можно наблюдать в брызгах водопада, морского прибоя. Она возникает от преломления, отражения и огибания световыми лучами (дифракция) крохотных водяных капель.

Гало — круги или дуги (части кругов) вокруг Солнца и Луны, светлые столбы или пятна около Луны, «ложные солнца» и др. Гало появляется при отражении или преломлении света кристалликами льда, образующими легкие перистые облака или туман (например, в горах). В прежние времена подобные явления считали предвестниками катастроф, несчастий.

Мираж — видимые мнимые изображения водной поверхности в пустыне, силуэтов городов, деревьев на горизонте, над или под отдаленным реальным предметом. Очертания мнимых предметов обычно искажены. Миражи вызваны рефракцией (искривлением световых лучей) при необычном распределении плотности слоев нагретого воздуха.

Электрические явления в атмосфере чаще всего проявляются в виде гроз с молниями и громом. Молнии—это сильные электрические разряды между грозовыми (кучево-дождевыми) облаками или между облаками и землей. Сопровождающий молнию грохот (гром) возникает от мгновенного расширения воздуха под действием высокой температуры при разряде (25 ООО—30 000°С) и его сжатия при охлаждении. Продолжительность молнии— десятые доли секунды. На всей Земле ежесекундно происходит множество гроз, преимущественно в тропиках, чаще над сушей. Вспышки вдали невидимых и неслышимых молний, освещающие изнутри облака, называются зарницами.

Иногда наблюдаются шаровые молнии — ослепительные, искристые, огненные шары. Они плывут над землей с потоками воздуха, и случается, втягиваются сквозняком в дома, взрываются внутри зданий. Природа их окончательно еще не выяснена.

Радуга—оптическое явление, видимое на фоне завесы дождя в противоположной стороне от солнца. Возникает при преломлении, отражении и дифракции света в каплях дождя.

Полярные сияния — свечение воздуха в высоких слоях атмосферы (до 1000 км), главным образом в приполярных областях, чаще на Севере (северные сияния). По форме и окраске они очень различны — в виде переливающихся голубовато-белых, желтовато-зеленых, красноватых, фиолетовых лент, столбов и др. Вызываются сияния потоком космических заряженных частиц в магнитном поле Земли. Сияния длятся от нескольких десятков минут до нескольких суток.

Полярное сияние — чудесное украшение арктических ночей. Вот как описывал его Ф. Нансен: «Палуба была ярко освещена, и отражение света везде играло на льду. Все небо сверкало, особенно на юге, откуда массы света распространялись высоко кверху. Огненные массы разделились на блестящие разноцветные полосы, которые простирались по небу на юг и на север, переплетаясь между собой самым причудливым образом. Лучи сверкали, отливая необыкновенно чистыми цветами радуги. Это была бесконечная игра ярких красок, превосходящих все, что только можно себе вообразить».

Радуга—оптическое явление, видимое на фоне завесы дождя в противоположной стороне от солнца. Возникает при преломлении, отражении и дифракции света в каплях дождя.

Полярные сияния — свечение воздуха в высоких слоях атмосферы (до 1000 км), главным образом в приполярных областях, чаще на Севере (северные сияния). По форме и окраске они очень различны — в виде переливающихся голубовато-белых, желтовато-зеленых, красноватых, фиолетовых лент, столбов и др. Вызываются сияния потоком космических заряженных частиц в магнитном поле Земли. Сияния длятся от нескольких десятков минут до нескольких суток.

Полярное сияние — чудесное украшение арктических ночей. Вот как описывал его Ф. Нансен: «Палуба была ярко освещена, и отражение света везде играло на льду. Все небо сверкало, особенно на юге, откуда массы света распространялись высоко кверху. Огненные массы разделились на блестящие разноцветные полосы, которые простирались по небу на юг и на север, переплетаясь между собой самым причудливым образом. Лучи сверкали, отливая необыкновенно чистыми цветами радуги. Это была бесконечная игра ярких красок, превосходящих все, что только можно себе вообразить».