Экология СПРАВОЧНИК

Метеорология существовала во многих древних государствах как умозрительная наука. Как наука об атмосферных явлениях известна со времен Аристотеля. Тогда она была представлена в сохранившихся материалах как некое качественное обобщение наблюдаемых природных явлений, связанных с погодными и климатическими феноменами. Несомненно, они интересовали наших предков и ранее, поскольку погодные условия влияют на все живое на Земле, в том числе и на жизнедеятельность человека, а от климатических условий зависят не только ландшафты, но и особенности литосферы, т.е. геоморфология.

Далее

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, основными из которых являются азот 1 2, кислород 02, аргон Аг, углекислый газ С02 и водяной пар Н20. Для воздуха, не содержащего водяного пара, на долю азота, кислорода и аргона приходится 99,96% объемного содержания, на долю остальных газов — 0,04%.

Далее

Основными параметрами, характеризующими физическое состояние газа, являются его давление, температура и плотность. Все эти величины взаимозависимы.Известно, что газы сжимаемы, поэтому их плотность меняется в зависимости от температуры и давления.

Далее

При этом необходимо учитывать, что, несмотря на то что атмосферные газы весьма близки к идеальным, атмосфера Земли термически неоднородна и постоянно находится в турбулентном движении. Как эти факторы сказываются на формировании реальной атмосферы, можно установить экспериментально.

Далее

Если в воздухе отсутствуют взвешенные частицы (аэрозоли и ионы), фазовое превращение водяного пара в состоянии насыщения полностью зависит от случайных столкновений между молекулами воды. Эти столкновения ведут к образованию неустойчивых мелких «зародышей» капли, которые постоянно возникают и разрушаются вследствие мелких флуктуаций в воздухе, температуры и парциального давления водяного пара. Теоретические оценки, выполненные, например, Г. Р. Пруппахером, показывают, что для образования капель в гомогенных условиях необходимо пересыщение в несколько сотен процентов. Это подтверждено экспериментально в конденсационных и диффузионных камерах. Важнейшая положительная роль аэрозолей, являющихся ядрами конденсации, очевидна.

Далее

Удаление аэрозольных частиц из атмосферы происходит в процессе их седиментации, атмосферной конвекции разного масштаба, внут-риоблачного и подоблачного вымывания, инерционного осаждения частиц на препятствиях у земной поверхности. Определенную роль при этом играют диффузионные процессы.

Далее

В тропосфере средняя температура убывает с высотой от 26°С в приэкваториальных широтах у земной поверхности до -80°С на ее верхней границе. В умеренных широтах этот диапазон составляет от 3°С до —56°С, а над Северным полюсом соответственно около -23°С и — 60°С.

Далее

Атмосферное давление на фиксированном уровне, как следует из закона Паскаля, не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует. В условиях статического равновесия все компоненты силы давления взаимно уравновешиваются и каждый элемент газовой среды остается неподвижным.

Далее

По данным зондирования атмосферы на сети аэрологических станций составляются карты барической топографии, на которые наносится высота изобарической поверхности над каждым пунктом зондирования. При обработке этих карт проводятся изогипсы, т. е. линии равных высот изобарической поверхности. Если на картах представлены высоты данной изобарической поверхности от уровня моря, мы имеем дело с картами абсолютной топографии (АТ). На картах относительной топографии (ОТ) показано пространственное распределение превышений одной изобарической поверхности над другой.

Далее

Для проектирования и эксплуатации летательных аппаратов, оценок ветровых нагрузок на наземные сооружения, решения многих иных проблем необходимы данные о типичном состоянии атмосферы. Они содержатся в стандартной атмосфере.

Далее

Понятие о воздушных массах, фронтах, барических системах.Как мы уже убедились ранее, атмосфера неоднородна по вертикали. Это обстоятельство выявляется и при рассмотрении распределения ее характеристик как вдоль земной поверхности, так и во времени.

Далее

Радиация — это перенос электромагнитных волн по прямым линиям со скоростью света. Процесс переноса радиации может быть описан и на основе квантовой теории.Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, излучают радиацию в окружающее их пространство. Диапазон частот, или длины волн, излучаемой радиации зависят от абсолютной температуры тела.

Далее

При прохождении радиации через атмосферу в результате ее взаимодействия с материальными частицами (атомами, молекулами и их комплексами), образующими атмосферу, происходят изменения энергетической яркости излучения. Для описания сущности этого взаимодействия в современной физике используются основные положения квантовой механики. Лучистая энергия представляется в виде потока световых квантов или фотонов, испускаемого источником радиации и распространяющегося со скоростью света. В вакууме скорость света с = 2,99792458Т08 мс-1. Сущность фотонов двойственна. В условиях покоя они обладают нулевой массой. При их возникновении и взаимодействии с материальными телами — атомами, молекулами и состоящими из них телами — проявляются свойства фотонов как отдельных частиц. В физических процессах, связанных с распространением излучения, наблюдаются такие явления как дифракция, интерференция и поляризация, и фотон здесь проявляет себя как волна.

Далее

Основной вклад в поглощение радиации в атмосфере вносят водяной пар, углекислый газ, озон, кислород и пыль.Поглощение газами лучистой энергии всегда селективно.При селективном поглощении излучения в его спектральной плотности энергетической яркости происходит избирательное ослабление, т.е. появляются темные спектральные линии, которые в зависимости от параметров состояния поглощающих газов могут расширяться, образовывая широкие полосы.

Далее

Рассеяние является вторым, после поглощения, фактором ослабления лучистой энергии в атмосфере. Рассеяние излучения проявляется в отклонении световых лучей во все стороны от их первоначального направления.

Далее

Условия переноса излучения в атмосфере весьма изменчивы в пространстве и времени. Это обусловлено в первую очередь географическими условиями формирования влагосодержания атмосферы, количеством и свойствами содержащихся в ней аэрозолей, определяющих наряду с астрономическими факторами изменчивость прихода лучистой энергии Солнца.

Далее

Поступление на земную поверхность солнечной радиации зависит от высоты Солнца над горизонтом (/г0), оптических свойств атмосферы (р, т) и положения Земли на ее орбите вокруг Солнца. Положение Земли на орбите, как известно, определяет полуденную высоту Солнца над горизонтом, продолжительность светового дня на различных географических широтах и приход солнечной радиации на внешнюю границу атмосферы.

Далее

Потоки отраженной радиации в атмосфере и у земной поверхности формируются в результате взаимодействия сложного комплекса факторов. Важнейшими из них являются энергетическая освещенность различных элементов земной поверхности и их отражательная способность. В общем случае отражательная способность различных объектов характеризуется их интегральным и спектральным альбедо (2.20).

Далее

При интерпретации результатов спектрофотометрирования различных природных объектов с самолетов и космических аппаратов возникает проблема учета влияния на получаемые результаты слоя атмосферы, находящегося между измерительной аппаратурой и земной поверхностью.

Далее

Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, обладают собственным излучением. Планком, Вином, Стефаном и Больцманом установлены фундаментальные законы излучения для некоторой абстрактной модели, называемой абсолютно черным телом (2.12), (2.13), (2.16).

Далее

Наиболее близкими к излучению абсолютно черного тела являются различные фрагменты земной поверхности: горные породы, ледяной и снеговой покров, акватории. Их излучение по характеру спектральной плотности энергетической яркости подобно излучению абсолютно черного тела и может аппроксимироваться как излучение некоторого «серого» тела. Отличие излучения серого тела от излучения абсолютно черного состоит в том, что при одной и той же температуре во всем спектре излучения спектральная плотность энергетической яркости серого тела меньше спектральной плотности энергетической яркости излучения абсолютно черного тела на некоторую постоянную величину 5 (2.15), называемую относительной излуча-тельной способностью. Иногда употребляется термин «коэффициент серости», но это, скорее, научный жаргон. Для всех тепловых излучателей S не может быть больше единицы. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для естественных поверхностей относительная излучательная способность 5 меняется в пределах от 0,89 до 0,99.

Далее

Потоки теплового излучения, формирующиеся в атмосфере, по распределению энергии в их спектре принципиально отличаются от потоков излучения земной поверхности. Это отличие состоит прежле всего в том, что спектральная плотность их энергетической яркости селективна, т.е. имеет дисперсный характер. В спектральной плотности энергетической яркости излучения атмосферы имеются многочисленные полосы излучения и поглощения. Они присуши таким атмосферным газам, как водяной пар, озон, углекислый газ и др.

Далее

В преобладающем числе случаев температура земной поверхности выше температуры атмосферы и эффективное излучение является величиной положительной, а длинноволновый баланс Вд отрицательным. Это свидетельствует о потере тепла земной поверхностью путем излучения.

Далее

Радиационный баланс представляет собой результирующую прихода и расхода радиационного тепла на земной поверхности, в отдельных слоях атмосферы или в целом для Земли. За отдельные сравнительно короткие промежутки времени он может быть как положительным, например при прогревании деятельного слоя, так и отрицательным при его выхолаживании.

Далее

Установившийся в настоящее время термин — радиационный баланс земной поверхности не может быть отнесен к собственно поверхности в математическом понимании, а относится к некоторому деятельному слою, толщина которого может меняться в широких пределах: от миллиметров для скальных пород до метров — для водоемов. Промежуточное положение занимают ледяной покров, снег, растительность и др.

Далее

Для радиационного баланса всей атмосферы Земли приходными компонентами являются поглощенная в ее толше коротковолновая солнечная радиация Д£> и длинноволновая радиация, излучаемая земной поверхностью, АВГ Атмосфера расходует тепло путем излучения длинноволновой радиации в Мировое пространство Вх.

Далее

Основной причиной движений в атмосфере является неравномерный приток тепла к ее отдельным частям и к земной поверхности. Неравномерность притока тепла порождает градиенты температуры, а следовательно, плотности и давления. Под влиянием градиента давления возникает движение воздуха. При движении начинают действовать сила трения и сила Кориолиса.

Далее

Классическими подходами к оценке возможностей возникновения вертикальных движений в атмосфере являются методы частицы и слоя.Энергия неустойчивости положительна, если процесс может развиваться самопроизвольно, и отрицательна при устойчивой стратификации. При устойчивой стратификации (Е < 0) подъем воздушной массы возможен лишь при приложении внешних воздействий, например, на атмосферных фронтах, при перетекании воздухом орографических препятствий и др.

Далее

В методе частицы и методе слоя не учитывается массообмен перемещающегося по вертикали объема воздуха (назовем его термик) с окружающим его неподвижным воздухом.В действительности в атмосфере происходит его массо-, тепло- и влагообмен с внешним пространством.

Далее

Рассмотрим наиболее простой случай, когда приток тепла обусловлен лишь вовлечением.Работа с1А обусловлена следующими силами: транспортирующей, деформирующей, силой трения и реактивной. Выразим их.Таким образом, мы можем процесс присоединения массы Ля0с, имеющей количество движения, равное нулю (за счет = 0), рассматривать как механизм реализации турбулентного трения при развитии термика, где н / > 0.

Далее

В плоскости х, у значения потенциальной температуры представляются в виде пучка прямых, проходящих через начало координат Т= 0 и р = 0. Эти прямые называют сухими адиабатами.Для решения практических задач диаграмма строится не от Т = 0 и р = 0, а в диапазоне реальных температур и высот (давлений).

Далее

Между отдельными слоями атмосферы постоянно происходит обмен теплом, массой и количеством движения. Эти же процессы имеют место при взаимодействии атмосферы с земной поверхностью.Обмен теплом внутри одной термодинамической системы и с областями ее внешнего взаимодействия осуществляется путем переноса радиации, турбулентной и молекулярной диффузии. В процессе молекулярной и турбулентной диффузии в атмосфере формируются потоки и притоки явного и скрытого тепла.

Далее

Теплозапас деятельного слоя суши и водоемов формируется в результате поступления на их поверхность солнечной радиации, теплового взаимодействия их поверхности с приземным слоем атмосферы и процессов распространения тепла вглубь.

Далее

Земля в целом, ее поверхность и атмосфера являются элементами открытой (незамкнутой) термодинамической системы. В открытой термодинамической системе вследствие ее теплообмена с окружающим пространством изотермия не может установиться за сколь угодно большой промежуток времени, т.е. в ней сохраняются градиенты температуры.

Далее

Тепловой баланс деятельного слоя земной поверхности представляет собой результирующую (итог) всех тепловых потоков на его верхней границе, соприкасающейся с атмосферой. На уровне нижней границы деятельного слоя, по определению, отсутствуют колебания температуры, а следовательно, нет потока тепла, вызванного внешними факторами. В некоторых районах нашей планеты существуют эндогенные источники тепла, обусловленные особенностями их геологического строения, но это исключительные условия и мы их здесь рассматривать не будем, ограничившись приведенными ранее рассуждениями.

Далее

Через приземный слой реализуется тепловое взаимодействие атмосферы и земной поверхности — поступает в атмосферу основная часть тепловой энергии.Вследствие того что воздух в приземном слое атмосферы непосредственно соприкасается с основным источником тепла и влаги — земной поверхностью, в нем формируются максимальные для всей атмосферы вертикальные градиенты температуры и влагосодержания. Динамическое взаимодействие приземного слоя с подстилающей поверхностью также ведет к формированию в нем наибольших вертикальных градиентов скорости ветра и количества движения.

Далее

Вода в атмосфере встречается во всех агрегатных состояниях: газообразном (водяной пар), жидком (вода) и твердом (лед).Это обусловлено тем, что температура атмосферного воздуха всегда ниже критической для водяного пара, равной 647К, при парциальном давлении в критической точке 213 858 гПа, т.е. более чем в 200 раз превышающее среднее атмосферное давление на уровне моря.

Далее

Знак равенства относится к обратимым процессам, неравенства — к необратимым.При всех возможных необратимых процессах термодинамический потенциал уменьшается и при равновесии фаз он достигает минимума. Это является необходимым условием равновесия фаз при заданных значениях параметров Тир.

Далее

Если непосредственно над испаряющей поверхностью образуется тонкий слой, в котором ТУГ = Ипогл, мы имеем условие насыщения, и испарение равно нулю.Обычно испарение характеризуется не числом вылетевших из жидкости молекул, а массой испарившейся жидкости. Эта величина, определенная для единичной поверхности в единицу времени, характеризует скорость испарения IV. Она выражается, например, в кг/(м2-с) либо в толщине слоя воды, испаряющегося в единицу времени (мм/ч).

Далее

В неподвижной атмосфере механизмом переноса молекул водяного пара от испаряющей поверхности является молекулярная диффузия, в подвижной — турбулентная.В случае молекулярной диффузии мы имеем дело с движениями среды на уровне молекул, при котором отдельные молекулы, различающиеся по своим свойствам, обеспечивают перенос свойств материальной среды в пространстве — количества движения, теплосодержания и различных субстанций — водяного пара и примесей.

Далее

Источником водяного пара для атмосферы является земная поверхность. Содержание водяного пара в приземном слое максимально. Выше приземного слоя массовая доля водяного пара уменьшается.В верхних слоях атмосферы предпочтительнее использовать удельную влажность, так как она более консервативна.

Далее

Уровнем конденсации называется высота, на которой в перемещающемся вверх влажном воздухе водяной пар достигает состояния насыщения. При условиях, когда можно пренебречь вовлечением, относительное содержание водяного пара в восходящем воздухе можно считать постоянным q т const.

Далее

Все физические системы могут находиться в различных состояниях. Одни состояния являются неустойчивыми — неравновесными, другие равновесны.Для механической системы необходимым условием устойчивости является минимум ее потенциальной энергии. Для термодинамической системы — минимум ее термодинамического потенциала, или максимум энтропии.

Далее

Иногда особо выделяются орографические облака.По морфологическим характеристикам фронтальные облака преимущественно слоистообразные, облака конвекции — кучевообразные; в устойчивых воздушных массах — волнистые.

Далее

Обложные осадки формируются в облачных системах теплого и холодного фронтов и в системах облачности фронтов окклюзии. Они выпадают из слоисто-дождевых, высоко-слоистых и кучево-дождевых облаков. Наиболее продолжительные обложные осадки выпадают при прохождении фронтов окклюзии и теплого фронта. Обложные осадки продолжаются обычно в течение суток и более и охватывают огромные территории, порядка сотен тысяч квадратных километров. Практически на всех метеорологических станциях, находящихся на равнинной территории, отмечается примерно одно и то же их количество. Обложные осадки выпадают в виде дождя и снега и наблюдаются преимущественно в умеренных и высоких широтах в любое время года.

Далее

Поглощение осадками газовых и аэрозольных примесей является одним из важнейших механизмов очищения атмосферного воздуха.Осадки в виде снега в 3—4 раза эффективнее, чем дождь, вымывают из атмосферы аэрозоли, но во много раз слабее, чем жидкие, поглощают газы, растворимые в воде.

Далее

Силы, действующие в атмосфере, можно рассматривать с двух позиций. Во-первых, можно рассматривать силы, под воздействием которых возникает в атмосфере движение (движущие), и силы, сопутствующие движению.

Далее

Пренебрегая сжимаемостью воздуха (p = const), имеем divpc 0.

Далее

Траектория — это фактический путь воздушной частицы в атмосфере. Если решать уравнение движения относительно неизвестных компонент скорости и, V, XV, мы получим поле скоростей. Можно решить и более сложную задачу — определить движения отдельных воздушных частиц. В обоих случаях результаты интегрирования уравнений движения можно представить в виде графического изображения как в плане по осям х и у, так и по вертикали х, г и у, ь В последнем случае мы будем иметь вертикальные разрезы. На всех графиках можно представить скорости в виде изолиний, которые называются изотахами.

Далее

Вертикальные профили ветра, температуры и влажности воздуха зависят от характера турбулентного обмена. Профиль ветра характеризует эффективность переноса по вертикали количества движения или любой субстанции — водяного пара, пыли, загрязняющих атмосферу газов и т.д. В качестве субстанции условно можно считать и удельное теплосодержание, энтальпию турбулентных молей.

Далее

Безразличная стратификация в приземном слое наблюдается сравнительно редко. По времени суток она в основном совпадает с моментами перехода через нуль теплового баланса земной поверхности. На суше такая стратификация часто наблюдается при переходе через нуль радиационного баланса. Вообще для приземного слоя атмосферы наиболее характерной является стратификация неравновесная.

Далее

Выше приземного, в пределах пограничного слоя атмосферы, модуль скорости ветра и его направление определяются совместным действием сил тяжести, барического градиента, турбулентного трения и отклоняющей силы вращения Земли. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

Далее

Система атмосферных движений, имеющих горизонтальную протяженность от десятков до сотен километров, считается мезомасштабной. Мезомасштабные процессы занимают промежуточное положение между микромасштабными, протекающими в приземном слое, и макромасштабными, определяющими циклоническую деятельность и общую циркуляцию атмосферы. Мезомасштабная циркуляция возникает под влиянием пространственной неоднородности полей температуры у земной поверхности и особенностей рельефа местности.

Далее

Бризами называют ветры на побережьях морей, больших озер и крупных рек, обладающие суточной периодичностью. Морской, или дневной, бриз дует с более холодного моря на нагретое побережье. Он зарождается в утренние часы, когда суша становится теплее морской поверхности. Ночной, или береговой, бриз развивается вечером и направлен с охлажденного побережья в сторону моря.

Далее

При элементах псевдоадиабатичности, когда выводится даже небольшая часть продуктов конденсации, уровень конденсации на наветренном склоне будет всегда ниже уровня полного испарения продуктов конденсации в перевалившем через горный хребет воздухе. В результате удаления части влаги из воздуха, перевалившего через горный хребет в процессе адвекции, т.е. элемента псевдоадиабатичности, на одних и тех же уровнях до начала конденсации на наветренном склоне и после полного испарения оставшихся после перевала через горный хребет продуктов конденсации на подветренном склоне температура воздуха будет выше.

Далее

Общая циркуляция атмосферы представляет собой систему крупномасштабных движении, соизмеримых по охватываемо!! территории с размерами океанов и материков.Неравномерный приток солнечной радиации на различных широтах и в течение года на каждой из них, различия в радиационном и тепловом балансе поверхности океанов и суши порождают формирование на нашей планете неоднородных температурных и барических полей. В результате возникают атмосферные течения, проявляющиеся глобально в виде общей циркуляции атмосферы. Важнейшими факторами, определяющими развитие общей циркуляции атмосферы, являются сила барического градиента, сила Кориолиса, сила трения, крупномасштабные волны и вихри.

Далее

На Земном шаре, как мы знаем, существует пространственная неоднородность полей температуры. Она обусловлена различным притоком тепла за счет радиационного и турбулентного теплообмена и тепла фазовых переходов. Пространственная и временная неоднородность областей нагревания и охлаждения атмосферы порождает неоднородность полей давления и соответствующие им условия циркуляции.

Далее

Воздушные массы различного типа разделяются атмосферными фронтами. Атмосферный фронт представляет собой поверхность разрыва в поле давления, температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра. Это значит, что при пересечении фронтальной поверхности значения метеорологических величин меняются скачкообразно. В области фронта для атмосферы характерна повышенная ба-роклинность.

Далее

Тропические циклоны имеют по сравнению с внетропическими меньшие горизонтальные размеры (их диаметр не превышает 1000 км) и очень большие горизонтальные градиенты давления. Они являются термически однородными крупномасштабными вихрями, т.е. в них в отличие от внетропических циклонов нет теплого сектора, нет фронтов. Очень большие горизонтальные градиенты давления в тропических циклонах порождают штормовые и ураганные скорости ветра. Максимальная измеренная в тропическом циклоне скорость ветра достигала 90 м/с, а затем специальные приборы, созданные для измерения скорости ветра при прохождении тропического циклона, были разрушены. Численные оценки скоростей ветра, способных вызвать разрушения, наблюдаемые после прохождения тропических циклонов на суше, перенос ураганными ветрами различных предметов и т.д., свидетельствуют о том, что в тропических циклонах скорость ветра может превышать 100 м/с.

Далее

Муссоны формируют макромасштабный режим атмосферных воздушных течений, характеризующийся преобладанием определенного направления ветра в течение теплого и холодного сезона.При переходе от одного сезона к другому при муссонах направление воздушных потоков меняется практически на противоположное. Летнему муссону всегда противостоит зимний. Оба муссона являются важными элементами общей циркуляции атмосферы и неотделимы один от другого. Поэтому говорят о муссонах во множественном числе, подразумевая оба муссона: летний и зимний.

Далее

Обобщение результатов ракетного, радиолокационного зондирования верхних слоев атмосферы, а также материалов исследования атмосферных процессов с помощью искусственных спутников Земли позволили создать эмпирические модели средней атмосферы.

Далее

Так обстоит дело и со зрительным аппаратом человека, где приемником является оптическая система — глаз, чувствительными элементами, рецепторами которой, как известно, являются колбочки и палочки, а системой, интерпретирующей сигналы, — мозг.

Далее

Избирательная чувствительность зрительного восприятия излучений требует введения световых, фотометрических величин и светотехнических единиц, отличающихся от энергетических характеристик излучения. Естественных источников света, которые можно принять как световой эталон, нет. Так, солнечная радиация меняется, как известно, в течение суток, сезонов года, в зависимости от высоты Солнца, состояния атмосферы и высоты над уровнем моря.

Далее

Освещенность земной поверхности пропорциональна его энергетической освещенности прямой, рассеянной и суммарной радиацией. Отношение освещенности к одновременно измеренной энергетической освещенности называют световым эквивалентом. Освещенность Е измеряется в люксах, т.е. в люменах на квадратный метр [лм/м2], энергетическая освещенность — в ваттах на квадратный метр [Вт/м2], т.е. световой эквивалент имеет размерность люмен на ватт [лм/Вт]. Введение светового эквивалента (С) обусловлено скудностью материалов непосредственных систематических измерений естественной освещенности. В России такие наблюдения ведутся лишь на базе Главной Геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова под Санкт-Петербургом и в метеорологической обсерватории Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова на Воробьевых горах. Эпизодические экспедиционные измерения выполнялись сотрудниками МГУ, ГГО совместно с Институтом строительной физики, Институтом физики атмосферы им. А. М. Обухова и Институтом океанологии им. П. П. Ширшова.

Далее

Освещенность Солнцем на внешней границе атмосферы, световая солнечная постоянная, равна 134 064 люкс. Естественная освещенность прямой, рассеянной и суммарной радиацией формируется в процессе переноса в атмосфере излучения в световом диапазоне.

Далее

Рассеянный свет, поступающий от всей толщи атмосферы, можно отнести к некоторой полусфере произвольного радиуса — небесному своду. Яркость небосвода формируется в результате того, что каждый элементарный объем воздуха, рассеивающий солнечный свет, превращается в источник света, т.е. обладает собственной яркостью.

Далее

Видимость в атмосфере определяется максимальным расстоянием, на котором невооруженным глазом можно обнаружить или опознать какой-либо объект на фоне неба или элементов ландшафта. Это возможно в том случае, когда наблюдаемый объект имеет угловые размеры не менее 20 , время наблюдения превышает 0,5 с и различия видимых яркостей объекта и фона превышают порог контрастной чувствительности зрения (е).

Далее

Контраст, как это видно из (6.18), (6.19), может меняться от О при Бф = Во до единицы, если объект либо фон являются абсолютно черным, т.е. £ф = 0 (6.18) или Во = 0 (6.19).В теории контрастной видимости в атмосфере различают истинный контраст Кц и видимый Кв. Истинный контраст Ки определяется соотношением яркостей фона и объекта в непосредственной близости к объекту, т.е. на нем не сказывается влияние промежуточного слоя атмосферы, который вследствие рассеяния в нем света обладает собственной яркостью.

Далее

Важным условием наблюдения дальности видимости огней является адаптация зрения к темноте и отсутствие наложенных дополнительных яркостей, т.е. наблюдатель должен находиться в полной темноте. Так, известна возможность наблюдения даже в дневное время звезд из глубоких шахт или колодцев, случаи белой слепоты при снеговом покрове в сочетании с просвечивающей облачностью или туманом, ослепления водителей дальним светом фар.

Далее

В тумане, облаках и в зоне выпадения осадков происходит существенное ухудшение видимости. При этих условиях видимость не превышает 4 баллов. Интенсивное рассеяние и поглощение света водяными каплями, ледяными кристаллами ведет к значительному уменьшению контраста. Рассеяние света в тумане и облаках неселективно. Об этом свидетельствует их белый цветовой тон в отличие, например, от голубого чистой атмосферы, голубоватого атмосферной дымки и желтоватого цвета фотохимических смогов.

Далее

Рефракцией света в атмосфере называется искривление траектории светового луча вследствие изменения плотности воздуха. Астрономическая рефракция имеет место в том случае, когда источник света либо наблюдаемый с земной поверхности объект находится за пределами атмосферы. Если наблюдатель и объект находятся в атмосфере, имеет место земная рефракция. Рефракции в атмосфере подвержены радио-, световые и акустические волны.

Далее

Внимательный человек, находясь на открытом пространстве, в море либо в степи, может заметить, что небосвод над его головой имеет не полусферическую форму, а некую сплюснутую в зените часть полусферы. Таким образом расстояние до линии горизонта на видимом небосводе воспринимается как существенно большее, чем до зенита. В рамках данного учебника нет возможности вдаваться в тонкости эволюции человека, когда сложились особенности его субъективного восприятия реальной действительности, в частности переоценке расстояний при взгляде вниз, под углами, близкими к надиру, и недооценке расстояний при взгляде вверх и т.д.

Далее

Это яркое атмосферное явление известно всем. С радугой связаны народные приметы. Так, в поговорке, издревле известной на Руси: «Если радуга с утра, то моряк не жди добра, если дело к вечеру, то бояться нечего», отражается мудрость наблюдателей, смекнувших о связи особенностей циркуляции атмосферы в наших широтах с явлением радуги и грядущей погодой.

Далее

Большой класс оптических явлений в кристаллических об-лаках носит общее название гало.Наиболее распространенные типы гало представляют собой светлые или слегка окрашенные круги вокруг Солнца, имеющие угловой радиус в 22° или 46°.

Далее

Венцы состоят из одного или нескольких окрашенных радужных колец радиусом в несколько градусов, наблюдающихся вокруг Солнца, Луны или иного яркого источника света.Венцы, помимо существенно меньших, чем гало, угловых размеров, характеризуются обратным порядком цветов. В венцах ближайшим к светилу цветом является голубой, а наиболее удаленным — красный.

Далее

Ионы образуются в атмосфере под влиянием внешних воздействий, при отрыве от нейтральных молекул электронов. Остающиеся части молекул, потерявшие электрон, образуют положительные ионы. Свободные электроны, присоединяясь к нейтральным молекулам, образуют с ними отрицательные ионы.

Далее

Все газы, состоящие из электрически нейтральных молекул, являются диэлектриками.В атмосферном воздухе электропроводность возникает при ионизации содержащихся в нем газов.Плотность электрического тока, или отношение силы тока к единичной площади нормального к его направлению сечения, определяется концентрацией ионов—носителей зарядов и их подвижностью.

Далее

По мере удаления от земной поверхности увеличивается проводимость атмосферы. Это установлено по данным измерений электропроводности с помощью шаров-зондов, аэростатов, самолетов-лабора-торий, геофизических ракет, спутников Земли и радиоимпульсного зондирования ионосферы. Это же следует из наблюдения полярных сияний и магнитных бурь, а также теоретической интерпретации эмпирических данных.

Далее

Электрическое поле, как известно, представляет собой особый вид материи, формируемой электрическими зарядами и передающей их действие друг на друга.Неподвижные заряды создают электростатические поля. В атмосфере существующие электрические поля являются статическими при безоблачном небе и квазистатическими при наличии облаков, обладающих значительными объемными зарядами. Допущение о квазистатичности полей справедливо для всех проявлений атмосферного электричества, исходя из оценок времени развития процессов, за исключением случаев несамостоятельных и самостоятельных разрядов.

Далее

Разделение электрических зарядов в атмосфере происходит сначала на микроуровне, а затем — под влиянием макропроцессов. Если облачные элементы, приобретающие, например, положительный заряд, существенно отличаются по своей массе от облачных частиц с отрицательным зарядом, они под влиянием силы тяжести удаляются от частиц с отрицательным зарядом, и происходит макрополяризация облака. Макрополяризация приводит к образованию в атмосфере больших объемных зарядов различного знака; об этом весьма впечатляюще свидетельствуют реализации их при грозах.

Далее

Происходит образование электронных и ионных лавин. Для развития самостоятельного разряда образование электронных и ионных лавин является необходимым, но недостаточным условием. Необходимо существование больших объемных зарядов различных знаков, каковые имеются в грозовых облаках, а также формируются при пыльных бурях, сильных снегопадах с метелями, в облаках вулканического пепла и т.д.

Далее

Наиболее простым и достаточно эффективным способом защиты различных сооружений от ударов молнии является громоотвод, или, как его в настоящее время стараются называть в официальной литературе, молниеотвод. Понятно, что это синонимы, но второе название труднопроизносимо.

Далее

Под звуком понимаются механические колебания с частотами от 16 до 20000 герц (с-1), возникающие под воздействием переменных возбуждений в упругих средах и телах — газообразных, жидких и твердых.Эти колебания, воздействуя на органы слуха человека, вызывают звуковые ощущения, т.е. человек их слышит. Колебания с меньшими частотами называются инфразвуковыми, а с большими — ультразвуковыми.

Далее

Возникновение в атмосфере звуковых волн сопровождается колебаниями давления. Звуковое давление является одной из основных объективных характеристик акустических полей.Атмосферное давление в фиксированной точке в данный момент времени, при наличии звука, можно представить в виде суммы, в которую входит давление при отсутствии звука, т.е. в невозмушенной атмосфере, и переменное дополнительное давление звуковых колебаний, которое называется звуковое давление (р). Таким образом, звуковое давление есть разность по модулю (рз = р —р01) мгновенного фактического давления в данной точке р при прохождении через нее звуковой волны и статическим атмосферным давлением рй до ее прохождения.

Далее

На рис. 8.1, по данным Л. А. Сены, приведены кривые чувствительности человеческого слуха в различных частотных диапазонах и объективные характеристики звукового поля. По осям шкалы нанесены в логарифмическом масштабе.

Далее

Из уравнения (8.12) следует, что в неподвижной однородной среде, при адиабатическом процессе распространения волн скорость звука зависит только от свойств среды (¡1, с, с,) и от ее температуры.Численные оценки влияния температуры (8.13) и влажности воздуха на скорость звука в атмосфере в горизонтальном направлении показывают, что при увеличении температуры в пределах реально наблюдаемых значений на 1°С скорость звука возрастает на 0,6 м/с.

Далее

Если наблюдатель перемещается вместе с движущейся средой, то характер распространения звуковых волн будет соответствовать рассмотренным ранее положениям. В том случае, если наблюдатель находится на неподвижной относительно воздушных потоков земле и не перемещается с движущимся воздухом, для него процессы распространения акустических волн будут существенно иными.

Далее

Измерение параметров акустических волн, определение условий их распространения в атмосфере позволяют определять метеорологические величины, характеризующие состояние атмосферы непосредственно в точке измерений и на удалении от нее до 1—2 км. Дистанционное определение параметров состояния атмосферы и характера движений в ней по параметрам звуковых волн представляет собой акустическое зондирование.

Далее