Вся электронная библиотека >>>

 Морское дело >>>

 

 

 

 Основы морского дела, судовождения и промышленного рыболовства


Раздел: Учебники и учебные пособия

 

§ 33. АТМОСФЕРА И ЕЕ ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

  

Строение атмосферы. Атмосферой называется газообразная (воздушная) оболочка нашей планеты. Верхнюю границу атмосферы можно указать лишь весьма условно, поскольку плотность ее непрерывно убывает с высотой. Переход к космическому вакууму занимает тысячи километров по высоте от поверхности Земли. Молекулы газов, составляющих атмосферу, удерживаются силой земного тяготения и вместе с Землей совершают движение в космическом пространстве.

Масса атмосферы в 250 раз меньше массы гидросферы и в 1 ООО ООО раз меньше массы литосферы и составляет 5,3xl0ls т, 99% ее заключено в слое высотой 30 км, 95 % — до высоты 20 км и 50 % — до высоты 5,5 км.

Атмосферный воздух — это механическая смесь газов. В сухом воздухе содержится около 78% азота, около 21% кислорода, около 1% аргона, 0,03 % углекислого газа. В меньших количествах присутствуют другие природные и промышленные газы. Постоянный состав атмосферного воздуха поддерживается естественным перемешиванием (восходящие и нисходящие потоки, ветер). В воздухе может содержаться до 4% водяного пара, но содержание его резко убывает с высотой за счет конденсации (облака и осадки).

По физическим свойствам атмосфера неоднородна, если рассматривать ее слои (тропосфера, стратосфера, мезосфера и др.) по вертикали. Наиболее отчетливо различие между слоями проявляется по температуре воздуха.

Тропосфера характерна равномерным уменьшением температуры по высоте. Воздух в тропосфере нагревается и охлаждается преимущественно от земной поверхности. Почти весь водяной пар содержится в тропосфере, здесь образуются туманы, облака, осадки и происходят основные погодные процессы. Тропосфера простирается на высоту до 6 км над полюсами и до 18 км над экватором.

Стратосфера — слой с постоянной либо возрастающей по высоте (до 50 км) температурой. Важная особенность стратосферы — наличие озона, образующегося из кислорода под влиянием ультрафиолетовой солнечной радиации. Роль озона в природе — защита органической жизни на нашей планете от этой радиации.

Мезосфера — слой понижения температуры воздуха до —80°С (50 — 80 км по высоте от поверхности Земли).

В стратосфере и мезосфере иногда наблюдаются облака, называемые перламутровыми и серебристыми. Полярные сияния возникают в более высоких слоях (80-1000 км).

Атмосфера неоднородна в горизонтальном направлении, причем это наиболее выражено в тропосфере. Могут существовать, по горизонтали соседствуя друг с другом, большие участки тропосферы с различными физическими свойствами (температурой, влажностью). Они могут быть огромны по размерам, соизмеримы с целыми континентами или морями. Это — воздушные массы. Переходная зона между разнородными воздушными массами называется атмосферным фронтом. При движении воздушных масс на фронтах образуются и развиваются гигантские вихри — циклоны и антициклоны.

Воздушные массы находятся в постоянном движении, первопричиной которого является неравномерное распределение лучистой энергии, приходящей от Солнца, неоднородность земной поверхности (океаны, континенты) и др. Циркуляция атмосферы приводит к постоянному изменению погоды, т. е. совокупности таких элементов, как ветер, видимость, температура, осадки и др. Вместе с тем в общей (глобальной) циркуляции атмосферы усматриваются некоторая система, определенные общие черты. Это обусловливает относительное постоянство климата обширных районов (климатических поясов).

Тепловые процессы в атмосфере. Атмосфера и Мировой океан получают энергию от Солнца (солнечная радиация). Около 5% энергии приходится на ультрафиолетовую часть спектра, 52% — на видимую и 43 % - на инфракрасную. Энергия корпускулярных потоков в миллионы раз меньше, чем волнового излучения, однако под их действием ионизируются верхние слои атмосферы (высота около 90 км), что приводит к магнитным бурям и изменению условий распространения радиоволн.

Атмосфера ослабляет солнечную радиацию. Степень ослабления зависит от прозрачности атмосферы и от длины пути, проходимого солнечными лучами. Так, от Солнца, наблюдаемого в зените, проходит в 34 раза больше радиации, чем в моменты восхода или захода. Лучистая энергия частично поглощается атмосферой, причем наибольшую роль в этом играют озон, водяной пар и углекислый газ. Озон поглощает почти всю ультрафиолетовую часть спектра, а водяной пар и угле- 142 кислый газ — значительную часть инфракрасных лучей (17-25%). Второй причиной ослабления солнечной радиации является рассеяние энергии солнечных лучей в атмосфере, так как она является, строго говоря, оптически неоднородной средой, в которой перемешаны объемы воздуха различной плотности, влажности, запыленности и т. п.

В результате к земной поверхности приходит 1,5—1,6 кал/ (см2 -мин) так называемой прямой радиации. К ней добавляется рассеянная радиация (максимум 25% от прямой). Часть проникшей до поверхности Земли солнечной радиации поглощается ею, а часть отражается в сторону атмосферы.

Длительными наблюдениями установлено, что средняя • температура поверхности Земли и атмосферы от года к году практически не меняется, т. е. имеет место нулевой тепловой баланс. Это обстоятельство объясняется обратным излучением атмосферы и подстилающей поверхности в космическое пространство.

Температура воздуха у земной поверхности в общем понижается с увеличением географической широты (северной или южной), причем изотермы не совпадают с параллелями, образуя извилистые кривые линии. Причины этого — неравномерное распределение суши и воды на земном шаре, а также действие теплых и холодных океанических течений. Местное влияние оказывают горные хребты, препятствующие движению воздушных масс. В среднем северное полушарие из-за преобладания в нем суши теплее, чем южное (среднегодовые температуры + 15,2 °С и 13,2 °С). Самые высокие температуры летом и самые низкие Зимой наблюдаются над материками. Наибольшие значения: Оймякон — 71 °С, станция "Восток" в Антарктиде — 88 °С, Ливан, Южный Иран + 58 0С. В океане изменения температур в течение года незначительны.

Облака, туманы, атмосферные осадки. В природе постоянно происходит кругооборот воды. В результате испарения с поверхности суши и океанов поднимается водяной пар. Под действием ветра, явлений конвекции и турбулентности он разносится по всей толще тропосферы. Конденсируясь, вода выпадает обратно в виде осадков. Объемы этого водооборота огромны, порядка 10' 3 т.

Облака представляют собой взвешенные в атмосфере капли воды или кристаллы льда. Облачность в значительной мере характеризует состояние погоды. Из облаков выпадают осадки, днем они уменьшают приток солнечной радиации, а ночью ослабляют охлаждение земной поверхности. При пасмурном небе невозможны астрономические наблюдения для определения координат судна и проверки поправок курсо- указателей, ухудшается освещенность, что затрудняет визуальное наблюдение, особенно в сумерки и ночью.

В наиболее общем смысле облака делят на внутримассовые и фронтальные в зависимости от того, где они образовались - внутри воздушных масс или на атмосферных фронтах.

На судах для наблюдения за облачностью' пользуются "Сокращенным атласом облаков для судовых гидрометеорологических наблюдений". Наблюдения состоят в определении общего количества облаков (в баллах) и отдельно количества облаков нижнего яруса и высоты их нижней границы. Баллы облачности определяют по площади неба, покрытой облаками (0 - чистое небо, 10 — все небо покрыто облаками) . Информация об облачности очень важна для прогнозирования погоды. В настоящее время этому помогают наблюдения с метеорологических спутников, дающие наглядную картину глобального распределения облачности.

Туманы охлаждения возникают в теплых воздушных массах при их натекании на более холодную поверхность либо вследствие выхолаживания подстилающей поверхности путем излучения.

Туманы испарения (парение моря) наблюдаются в районах, где температура воды намного выше температуры воздуха. Такие туманы возникают в холодные сезоны года либо в местах встречи теплого и холодного морских течений. Более характерно образование туманов в морях умеренной и полярной климатической зон обоих полушарий.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Основы морского дела, судовождения и промышленного рыболовства

 

Смотрите также:

 

...полета на жизнедеятельность человека § 1.1. общие свойства атмосферы...

По характеру распределения температуры по вертикали атмосферу Земли принято [31] делить на пять основных сфер: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Тропосфера (прилегающий слой) — самый нижний слой атмосферы...

 

СОСТАВ ВОЗДУХА

В тропосфере сосредоточены почти весь находящийся в атмосфере водяной пар и почти вся воздушная пыль, а потому именно здесь по большей части происходит образование облаков.
Над стратосферой до высоты около 80 км простирается мезосфера — слой, в котором...

 

Планета Земля. Физическое строение Земли. Литосфера и гидросфера....

Над. тропосферой находится стратосфера, в которой температура мало меняется с.
примерно до 50 км, где достигает максимума (около 270 ёК). Эта сравнительно. теплая область атмосферы называется мезосферой (или озоносферой).

 

...отношения. Маркович. Среда человека. Понятие атмосферы

Атмосферой называют газовую, воздушную оболочку, окружающую земной шар и связанную с ним силой тяжести. Она подразделяется на нижний слой - тропосферу (до высоты 8-18 км) и вышележащие слои - стратосферу (до 40-55 км), мезосферу (до 80-85 км), ионосферу (до...

 

Цикл Чемпина. Озон О3. Озоновый слой.

Озон образуется в верхних слоях стратосферы и в нижних слоях мезосферы в результате протекания следующих реакций
Озон и атомарный кислород могут реагировать в кислородной атмосфере согласно реакциям: O3 + hv (380 нм) = О2 + О

 

...Земную кору покрывают гидросфера – жидкая оболочка и атмосфера...

Самая нижняя часть атмосферытропосфера – простирается до 9–17 км. В тропосфере находится 4/5 всей массы воздуха.
Между тропосферой и стратосферой происходит постоянный обмен воздушными массами.

 

Загрязнение атмосферы. Предметом данного преступления является...

Атмосфера представляет собой газообразную оболочку планеты, состоящую из нескольких слоев, нижний из которых — тропосфера — содержит 80% атмосферного воздуха Земли и достигает над умеренными широтами 10-12 км. Предметом преступления, таким образом...

 

ПРОРОКИ-ПИСАТЕЛИ. Прозрения Джеймса Джойса

Зная, что человеческий организм, в нормальных условиях способный выносить атмосферное давление в 19 тонн, при поднятии на значительную высоту в земной атмосфер* с приближением демаркационной линии между тропосферой и стратосферой начинает страдать...