7. Превращение энергии в механических и тепловых процессах

Физика атмосферы

Физика атмосферы – процессы разнообразные по своей физической природе взаимодействующие между собой. Основные из них:

1. Атмосфера находится в постоянном движении. Во- первых, это ветры обязанные тепловой конвекции. Конвекция формирует как местные ветры, так и крупномасштабные ветровые системы. Во-вторых, это сильно усиливающиеся с высотой волновые движения, охватывающие всю планету.

2. Атмосфера является областью приложения многих разделов оптики и спектроскопии.

Прежде всего, это связано с тем, что поглощение солнечного электромагнитного излучения атмосферой и поверхностью планеты приводит к нагреванию атмосферы, которое является первоисточником атмосферных явлений.

3. Проблемы запыления атмосферы, требующие изучения возникновения и преобразования аэрозольных частиц.

4. Воздействие на атмосферу жесткого ультрафиолетового излучения.

Образование ветра

Ветер, движение воздуха относительно земной поверхности, вызванное неравномерным распределением атмосферного давления и направленное от высокого давления к низкому. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Скорость выражается в м/с, км/ч, в узлах или приближенно в баллах по Бофорта шкале.

Неравномерное распределение атмосферного давления вызвано неравномерным прогревом территорий.

Образование тумана и облаков

По мере того как влажный и теплый воздух оттесняется более холодным вверх, он расширяется. При расширении и преодолении атмосферного давления совершается работа, поэтому воздух охлаждается. Когда поднимающийся воздух охлаждается до точки росы, то образуются облака.

Туман, в общем смысле – аэрозоль с капельно-жидкостной дисперсной фазой. Образуется из пересыщенных паров в результате конденсации. В атмосфере туманом называют скопление водяных капелек или ледяных кристаллов в приземном слое.

Метеорологические наблюдения

Метеорология – наука о земной атмосфере и происходящих в ней процессах. 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.

Метеорологическая станция – учреждение для регулярных метеорологических наблюдений над состоянием атмосферы и земной поверхности. Метеорологическая станция оборудована измерительными приборами для определения температуры, давления, влажности воздуха и др. метеорологических элементов.

Если мы знаем скорость движения центра низкого давления в циклоне, то можем достаточно точно сказать время, когда он достигнет некоторой точки, а также и тип погоды, который будет преобладать при переходе этого центра. Точно также если мы знаем направление движения холодного или теплого фронта, то мы можем предсказать какой тип погоды будет преобладать в некоторой точке расположенной на его пути, за несколько часов до того, как фронт подойдет, и какую погоду следует ожидать после прохождения фронта.

Осадки

Водные капли столь малы, что парят в воздухе. Если становится теплее, то облако может совсем исчезнуть – растворится, капли воды испаряются и превращаются в пар. Если же холодает, капли сливаются и образуют одну полновесную каплю. Такие капли становятся слишком тяжелыми, чтобы дальше парить в воздухе, и они падают на землю – идет дождь. Некоторые капли дождя формируются таким образом.

Те, что покрупнее находятся преимущественно в середине облака, восходящие потоки теплого воздуха подхватывают их и капли вбирают в себя более мелкие, так происходит пока капли не упадут на землю.

Если температура внутри облака ниже точки замерзания, то образуются не капельки дождя, а ледяные кристаллики. Они медленно опускаются вниз, слипаясь в снежные хлопья. Тогда идет снег.

Град зарождается как дождь, но прежде чем его капельки упадут на землю, их подхватывает ветер и возносит в холодные слои воздуха. Там они успевают замерзнуть и вновь падают вниз.