20. Предмет метеорологии и её основные задачи.

Метеорология (от греч. meteora — атмосферные явления и logos — слово, учение), наука о земной атмосфере и происходящих в ней процессах. Основной раздел метеорологии — физика атмосферы.

Метеорология изучает состав и строение атмосферы; теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на земной поверхности; влагооборот и фазовые превращения воды в атмосфере, движения воздушных масс; электрические, оптические и акустические явления в атмосфере. К метеорологии относятся актинометрия, динамическая и синоптическая метеорология, атмосферная оптика, атмосферное электричество, аэрология, а также прикладные метеорологические дисциплины.

Теоретической основой метеорологии служат общие законы физики и химии, записанные применительно к атмосфере. Главными задачами метеорологии являются описание состояния атмосферы, в данный физический момент времени и прогноз ее состояния на будущее. В некоторых случаях возникает необходимость восстановить состояние атмосферы в прошлом.

Использование в метеорологии и климатологии точных физических законов, а сейчас и сложного математического аппарата роднит эту науку с физико-математическими науками. В то же время все атмосферные движения протекают на планете Земля с характерными только для нее очертаниями материков и океанов, строением рельефа, распределением рек, морей, ледникового, снежного покровов и растительности. Это определяет географичность метеорологии и климатологии и их вхождение в комплекс географических наук.

Понимание закономерностей климата возможно на основании

изучения тех общих закономерностей, которым подчинены атмосферные процессы. Поэтому при анализе причин возникновения различных типов климата и их распределения по земному шару климатология исходит из понятий и законов метеорологии.

Поэтому курсы метеорологии и климатологии излагаются не порознь, а по возможности как единое целое.

21. Атмосферное давление. Нормальное давление. Изменение давления с высотой. Барический градиент.

Атмосферное давление

Из курса общей физики известно, что всякий газ производит давление на ограничивающие его стенки. Давление представляет собой результирующую силу ударов молекул об эти стенки, сила направлена нормально. Давление есть сила, приходящаяся на единицу площади, направленная перпендикулярно к ней. Поскольку давление газа обусловлено движениями его молекул, т. е. той бомбардировкой, которой они подвергают стенки, то оно зависит от скорости движений молекул. Известно, что при возрастании температуры и сохранении неизменным объема газа скорости молекулярных движений увеличиваются и, следовательно, растет давление.

В каждой точке атмосферы имеется определенное атмосферное давление, или давление воздуха. Основным прибором для измерения атмосферного давления является барометр.

Распределение атмосферного давления по высоте зависит от давления у земной поверхности и от распределения температуры воздуха с высотой. Давление убывает примерно в геометрической прогрессии, если высота возрастает в арифметической прогрессии. Действительно, на уровне 5 км давление почти вдвое ниже, чем на уровне моря; на уровне 10 км — почти в четыре раза и т.д.

Давление меняется не только с высотой. Оно меняется и от места к месту на одном и том же уровне, т. е. оно не везде одинаково.. Непрерывно меняется и распределение его во всей атмосфере. Ясно, что изменения давления в любой точке связаны с изменениями всей массы воздуха над этой точкой. А изменения массы воздуха, в свою очередь, обусловлены движением воздуха.

Атмосферное давление в каждой точке земной поверхности и в любой точке свободной атмосферы все время

меняется, т. е. либо растет, либо падает. Эти изменения имеют

сложный характер, так как слагаются из периодической составляющей — суточного хода, и непериодических изменений. В умеренных и высоких широтах непериодические изменения выражены значительно сильнее и затушевывают суточный ход. В тропических широтах ярче выражен суточный ход давления, а непериоди

ческие изменения давления малы в сравнении с такими же изменениями в умеренных и высоких широтах.

Периодические изменения давления определяются его суточным ходом. Кривая суточного колебания давления имеет два максимума и два минимума. Максимальные значения наблюдаются перед полуднем и перед полуночью), а минимальные — рано утром и после

полудня Как указывалось, суточный ход давления хорошо выражен в тропиках, От тропиков к полюсам размах суточного хода убывает.

Горизонтальный барический градиент

Горизонтальным градиентом давления называют вектор, который направлен по нормали к изобаре, в сторону низкого давления.

По смыслу горизонтальный градиент давления представляет собой изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости в направлении наиболее сильного убывания давления.

Оказывается, что вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального барического градиента. Соотношение между вертикальным барическим градиентом и горизонтальным градиентом можно представить следующим образом: если вертикальный барический градиент выразить вертикальной стрелкой длиной 50 м, то значения горизонтального градиента, характерного для различных барических систем атмосферы, нужно выразить стрелками величиной от 0,5 мм до 1 см. Вертикальный барический градиент не оказывает влияния на горизонтальные движения. Однако эти движения происходят так, что вертикальный барический градиент уравновешивается с очень большой точностью силой тяжести, т. е. как в покоящейся атмосфере

Нормальное давление — 760 мм рт. ст. на широте 45°.