7. Фізика атмосфери.

Фізика атмосфери - сукупність розділів фізики, які вивчають структуру, склад, динаміку, і явища в атмосфері Землі та інших планет (у тому числі і позасонячних, див. наприклад Осіріс). У багатьох країнах метеорологія і фізика атмосфери є синонімами. Так, у німецьких ВНЗ одна і та ж спеціальність може називатися в одному університеті метеорологією, а в іншому - фізикою атмосфери. Вважається, що метеорологія - застаріла назва, тому що походить від кореня "метеор", що має в сьогоднішньому розумінні мало спільного зі справжньою метеорологією.

Фізика атмосфери - розділ метеорології, що вивчає фізичні закономірності процесів і явищ, що відбуваються в атмосфері, у тому числі що визначають будову і самої атмосфери: властивості складових атмосферу газів, поглинання і випромінювання ними радіації, розподіл температури і тиску, випар і конденсацію водяної пари, утворення хмар і опадів, всілякі форми рухи в атмосфері і т.д. Одна з основних проблем всіх розділів фізики атмосфери – створення фізичної основи для чисельного моделювання різних атмосферних процесів. В зв'язку з цим найбільш важливою є проблема параметризації – опис різних дрібномасштабних процесів за допомогою величин, що характеризують середні атм.(атмосферний) умови в крупніших масштабах, на тлі яких розвиваються процеси, що вивчаються. Це необхідно при чисельному моделюванні атмосферних явищ за допомогою ЕОМ(електронна обчислювальна машина). Наприклад, купчасті хмари, розміри яких порядку декілька км., грають важливу роль при влаго- і теплообміні в атмосфері, перенесенні радіації і т.д. У чисельних моделях їх вплив на радіацію, теплообмін і ін. процеси в атмосфері параметризують, тобто виражають за допомогою температури, вітру, вологості і ін. змінних, що задаються в певних крапках, створюючих просторову сітку чисельної моделі, відстань між якими звичайна декілька сотень км. Ф. а. займається також дослідженнями атмосфер інших планет, що сприяє поглибленню розуміння явищ, що відбуваються в земній атмосфері.

8. Атмосферні явища як фізичні процеси. (!)

До атмосферних явищ належать: туман, ожеледь, паморозь, заметіль, гроза, град, суховій, пилові бурі та ін. Туман – це скупчення зважених дрібних крапель води або кристалів льоду в приземному шарі атмосфери з насиченого водяними парами повітря при його охолодженні. У туманах горизонтальна видимість зменшується до 100 м і менше. У залежності від горизонтальної дальності видимості розрізняють сильний туман (видимість до 50 м), помірний туман (видимість менш 500 м) і слабкий туман (видимість від 500 до 1000 м). Слабке помутніння повітря при горизонтальній видимості від 1 до 10 км називають серпанком. Серпанок буває сильний (видимість 1-2 км), помірний (до 4 км) і слабкий (до 10 км). Розрізняють тумани за походженням: адвективні та радіаційні.

9. Склад атмосфери.

Атмосфера - газова оболонка Землі. Різкої верхньої межі вона не має і поступово переходить в космічний простір. Атмосфера захищає нашу планету від астероїдів та метеоритів, ультрафіолетового випромінювання. Завдяки її складу існує життя на Землі. Атмосфера Землі складається з суміші газів (повітря), водяної пари і домішок (аерозолів). Повітря біля підстилаючої поверхні містить (за об'ємом) понад 78 % азоту, близько 21 % кисню і менше 1 % інших газів. Склад його майже скрізь однаковий і унаслідок перемішування зберігається до висоти 90-100 км. Вище переважають легші гази. Вміст вуглекислого газу на різних висотах неоднаковий. Він збільшується у зв'язку із спалюванням все більшої кількості вугілля, нафти, природного газу. Озону в атмосфері дуже мало, але внаслідок фотохімічних реакцій він утворює на висоті 20-30 км шар в стратосфері озоновий екран. Цей шар затримує згубну для живих організмів ультрафіолетову радіацію. Тому вище від цього шару температура в атмосфері підвищується. Кількість водяної пари в приземному шарі сильно змінюється, а з віддаленням від поверхні швидко знижується. На висоті 2 км його вже в два рази менше, ніж біля поверхні, а вище 70-80 км атмосфера практично суха. Тверді і рідкі домішки в атмосфері (аерозолі) - це пил (у тому числі і космічний), сажа, попіл, кристали льоду і морської солі, краплинки води, мікроорганізми, пилок рослин і ін. Вміст їх сильно змінюється залежно від умов. Над пустелями багато пилу, над промисловими центрами - сажі. Аерозолі служать ядрами для конденсації водяної пари в атмосфері.

Атмосфера має шарувату будову. Відповідно до змін температури з висотою виділяють такі шари: тропосферу (до 16 км), стратосферу (до 50 км), мезосферу (до 80 км), термосферу, що поступово переходять у міжпланетний простір приблизно на висоті 3000 км. У тропосфері і мезосфері температура з висотою знижується, а в стратосфері і термосфері, навпаки, підвищується. За ступенем іонізації атмосфери в ній виділяють нейтральний шар (нейтросферу) до висоти 90 км і шар, сильно іонізований (іоносферу) вище 80 км. Нижній шар атмосфери – тропосфера, містить понад 90 % всієї маси атмосфери. Висота тропосфери: до 18 км над екватором і 8-10 км - в полярних областях. Температура з підняттям вгору у тропосфері знижується в середньому на 6°С на 1 км, а тиск - на 11 мм рт. ст. на кожні 100 м. У ній зосереджена майже вся водяна пара, утворюються хмари і випадають опади. Процеси, що відбуваються в тропосфері, безпосередньо впливають на підстилаючу поверхню, на життя і діяльність людей.