- •Науки о земле Конспект лекций
- •Классификация наук о Земле Науки о Земле - комплекс наук, изучающих Землю, ее геосферы, их природные свойства, население и результаты его хозяйственной деятельности.
- •Основные направления
- •1 Понятие о минералах. Их классификация и свойства.
- •1.1 Природные минералы.
- •1.2 Процессы образования минералов.
- •1.3 Свойства минералов.
- •1.4 Классификация минералов.
- •2.1 Магматические горные породы и условия их происхождения.
- •2. Магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Их происхождение и условия формирования.
- •2.2 Осадочные горные породы и условия их происхождения.
- •2.3 Метаморфические горные породы их происхождение.
- •3. Классификация грунтов.
- •3.1 Задачи классификаций
- •3.2. Классификация грунтов
- •5. Роль почвы в биосферных процессах. Основные факторы почвообразования.
- •5.1. Роль почвы в биосферных процессах
- •5.2 Основные факторы почвообразования.
- •6. Формирование почв. Процессы в почве. Обмен энергией и веществом между литосферой, биосферой и внешней средой.
- •6.1. Автоморфные почвы.
- •6.2. Гидроморфные почвы.
- •6.3. Процессы в почвах
- •6.4. Обмен энергией и веществом между литосферой, биосферой и внешней средой
- •7. Состав и свойства почвы.
- •7.1 Свойства почв
- •7.2 Состав почв
- •8 Основные типы почв по почвенно-географическим законам.
- •8.1 Основные закономерности географии почв.
- •8.2 Типы почв по почвенно-географическим зонам.
- •10. Эрозия почв. Борьба с эрозией.
- •10.1 Водная эрозия.
- •10.2 Ветровая эрозия (дефляция).
- •10.3 Борьба с эрозией почв
- •11. Бонитировка и экономическая оценка почв
- •11.1 Бонитировка и плодородие почвы
- •11.2 Экономическая оценка почв.
- •11.3 Окультуривание почв
- •12. Климат и климатообразующие факторы
- •12.1 Радиация
- •12.2 Общая циркуляция атмосферы
- •12.3 Влияние распределения суши и моря
- •12.4. Влияние рельефа
- •14. Метеорологические наблюдения и прогнозы.
- •14.1 Синоптические объекты
- •14.2 Принципы изучения погоды
- •14.2 Синоптические карты (карты погоды)
- •15 Основные карты погоды для анализа и оценки метеорологической обстановки
- •15.1 Приземные синоптические карты погоды
- •15.2 Облака
- •15.3 Классификация облаков
- •15.4 Классификация облаков по ярусам и основным формам (родам)
- •16. Основные типы климата
- •17. Ландшафт и геосистемы локального уровня
- •17.1 Классификация ландшафтов
- •Межгосударственный стандарт Охрана природы ландшафты Классификация Nature protection. Landscapes. Classification
- •17.2 Свойства геосистем и ландшафтов
- •18. Природные воды
- •19. Речная гидрология.
- •19.1. Бассейн реки.
- •19.2 Геологическая деятельность рек.
- •19.3. Питание рек. Колебание уровней.
- •20. Гидрология морей, озер, болот, ледников.
- •20.1 Геологическая деятельность морей
- •20.2. Геологическая деятельность озер.
- •20.3. Геологическая деятельность болот.
- •20.4. Геологическая деятельность ледников.
- •21. Водохранилища и регулирование стока
- •21.1. Общие сведения
- •21.2 Геологическая деятельность водохранилища.
- •1, 2 Русловые границы участка выклинивания подпора в половодье;
- •3, 4 То же, в межень
- •22. Подземные воды
- •22.1 Происхождение подземных вод.
- •22.2. Классификация подземных вод.
- •23. Общая минерализация и химический состав подземных вод.
- •23.1 Основной химический состав
- •23.2 Гидрогеохимическую зональность
- •23.3. Минеральные воды
- •24. Геологическая деятельность подземных вод
- •24.1. Карстовые процессы
- •24.2 Оползневые процессы
14.2 Принципы изучения погоды
Температура, атмосферное давление, плотность и влажность воздуха, скорость и направление ветра – основные показатели состояния атмосферы, а к дополнительным параметрам относятся данные о содержании таких газов, как озон, углекислый газ и т.п.
Характеристикой внутренней энергии физического тела является температура, которая повышается с увеличением внутренней энергии среды (например, воздуха, облаков и т.д.), если баланс энергии положителен. Основными составляющими энергетического баланса являются нагревание при поглощении ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения; остывание за счет излучения инфракрасной радиации; теплообмен с земной поверхностью; приобретение или потеря энергии при конденсации или испарении воды, а также при сжатии или расширении воздуха. Температура может измеряться в градусах по шкалам Фаренгейта (F), Цельсия (С) или Кельвина (К). Минимальная возможная температура, 0° по шкале Кельвина, называется «абсолютным нулем». Разные температурные шкалы связаны между собой соотношениями:
F = 9/5 С + 32; С = 5/9 (F – 32) и К = С + 273,16,
где F, С и К соответственно обозначают температуру в градусах по шкалам Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают в точке –40°, т.е. –40° F = –40° C, что можно проверить по приведенным выше формулам. Во всех прочих случаях значения температур в градусах по шкалам Фаренгейта и Цельсия будут различаться. В научных исследованиях обычно используются шкалы Цельсия и Кельвина.
Атмосферное давление в каждой точке обусловлено массой вышележащего столба воздуха. Оно изменяется, если меняется высота столба воздуха над данной точкой. Давление воздуха на уровне моря составляет ок. 10,3 т/м2. Это означает, что вес столба воздуха с горизонтальным основанием площадью 1 кв.м на уровне моря составляет 10,3 т.
Плотность воздуха – это отношение массы воздуха к занимаемому им объему. Плотность воздуха возрастает при его сжатии и уменьшается при расширении.
Температура, давление и плотность воздуха связаны между собой уравнением состояния. Воздух в значительной степени подобен «идеальному газу», для которого, согласно уравнению состояния, температура (выраженная в шкале Кельвина), умноженная на плотность и разделенная на давление, есть величина постоянная.
Согласно второму закону Ньютона (закону движения), изменения скорости и направления ветра обусловлены действующими в атмосфере силами. Это сила тяжести, которая удерживает слой воздуха у земной поверхности, градиент давления (сила, направленная из области высокого давления в область низкого) и сила Кориолиса. Сила Кориолиса оказывает влияние на ураганы и другие крупномасштабные погодные явления. Чем меньше их масштабы, тем менее существенна для них эта сила. Например, от нее не зависит направление вращения смерча (торнадо).
14.2 Синоптические карты (карты погоды)
Синоптическая карта необходима метеорологам – прогнозистам для составления прогнозов погоды. Синоптик должен иметь возможность одновременно обозревать состояние погоды на достаточно большой территории, чтобы определить характер развития атмосферных процессов и дальнейшее наиболее вероятное изменение метеорологических условий в интересующем районе. Осуществляется такой обзор с помощью карт погоды, на которые наносятся данные метеорологических наблюдений, производимых единовременно по определенной программе метеорологическими станциями.
Работа с синоптической картой начинается с анализа погоды, нанесенной на нее в закодированном виде (рис. 14.3). Специалист анализирует все данные о погоде в пунктах наблюдений. Неспециалистам достаточно знать, что крайняя цифра слева – это значение температуры воздуха с десятыми долями, крайняя цифра справа – атмосферное давление в миллибарах: например, 995 означает, что давление составляет 999,5мб, а 134 означает давление 1013,4мб. Чтобы получить значения давления в привычных мм рт. ст. нужно применять специальную таблицу перевода, где учитывается температура воздуха. Для более простого перевода можно пользоваться выведенным соотношением:
1мб=0,75мм рт. ст. или 1мм рт.ст.=1,33мб.
На карту также наносятся атмосферные явления, направление ветра, скорость ветра (одно перо означает 5 м/с).
По равным значениям атмосферного давления проводятся изобары, с помощью которых определяется положение циклонов (Н) и антициклонов (В). Также на карте обязательно обозначаются линии раздела воздушных масс, то есть атмосферные фронты: красным цветом – теплый фронт, синим цветом – холодный фронт, коричневым – фронт окклюзии. Стрелками обозначено предполагаемое смещение циклонов и антициклонов.
Для характеристики и изучения многих атмосферных явлений, а также для прогноза погоды необходимо одновременно проводить различные наблюдения во множестве пунктов и фиксировать полученные данные на картах. В метеорологии обычно применяется т.н. синоптический метод.
Приземные синоптические карты. Проводятся наблюдения за погодой, характеризуется облачность (плотность, высота и вид); снимаются показания барометров, к которым вводятся поправки для приведения полученных величин к уровню моря; фиксируются направление и скорость ветра; измеряются количество жидких или твердых осадков и температура воздуха и почвы (в срок наблюдения, максимальная и минимальная); определяется влажность воздуха; тщательно фиксируются условия видимости и все прочие атмосферные явления (например, гроза, туман, дымка и т.п.).
Рис. 14.3 Синоптическая карта
Высотные синоптические карты. Облака перемещаются воздушными течениями обычно на значительных высотах над земной поверхностью. Поэтому для метеоролога важно располагать надежными данными для многих уровней атмосферы. На основании данных, полученных при помощи метеозондов, самолетов и спутников, составляются карты погоды для пяти высотных уровней. Эти карты передаются в синоптические центры.
