Атмосферска физика

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Атмосферска физика е примена на физиката во проучување на атмосферата. Атмосферските физичари пробуваат да ја моделираат земјината атмосфера и атмосферите на другите планети користејќи равенки за проток на течности, хемиски модели, зрачење и процесите за трансфер на енергијата во атмосферата (како и колку начинот на врзување со други системи како што се океаните). Со цел да се моделираат временските системи, физичарите користат елементи од теоријата за расфрлањето, модели за размножување на бран, физика на облаците, статистичка механика и просторна статистика кои се високо зависни од математиката и поврзани со физиката. Има блиски врски со метеорологијата and климатологија и исто така го опфаќа и дизајнот и конструкција на инструментите за проучување на атмосферата и толкување на податоците кои ги обезбедуваат, вклучувајќи инструменти за далечински сензори. Во раните години на вселената и со воведување на ракетите, аерономијата стана субдисциплина која се грижи за горните слоеви на атмосферата, каде се важни дисоцијацијата и јонизацијата.

Предвидување од далечина[уреди | уреди извор]

Светлината може да укаже на рефлексија како во оваа слика од временскиот радар од 1960 (од Ураганот Аби). Фрекфенцијата на радарот, формата на пулсот и антената во голема мера го одредуваат она што може да се набљудува.

Дел од серијата статии за природата
Време
 
Годишни времиња

Пролет · Лето
Есен · Зима

Сува сезона
Дождовна сезона

Бури

Тропска бура · Торнадо
Ураган · Тајфун
Песочна бура · Леден дожд

Врнежи

Магла · Роса · Дожд
Град · Снег · Слана

Поврзани тематики

Метеорологија
Временска прогноза
Клима · Загаденост на воздухот

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Предвидување од далечина.

Предвидување од далечина е помалку или повеќе стекнување информации за некој објект или феномен, со употреба на снимка или уреди за детекција во вистинско време кои не се во физички или интимен контакт со објектот (како на пример авиони, вселенски летала, сателити, пловци, илибродови). Во пракса, предвидување од далечина е колекција преку користење на повеќе уреди за собирање информација за даден објект или област што дава повеќе информации отколку што може да се пренесат со сензори на одделни локации.[1] Така, платформите за набљудување на Земјата или временските сателити, платформи за временска заштита на океанот и атмосферата, следење на бременоста преку ултразвук, магнетна резонанца (МРИ), позитронска емисиона томографија (ПЕТ), и вселенски сонди се примери за предвидувачи од далечина. Во современа употреба, поимот генерално се однесува на технологии за сензори за сликање, вклучувајќи ги, но не ограничувајќи се на употреба на инструменти во авионите и вселенските летала, и се разликува од другите полиња поврзани со слики, како што се медицинските слики.

Постојат два типа на предвидување од далечина. Пасивните сензори детектираат природно зрачење што се емитува или рефлектира од објектот или околната област што се набљудува. Рефлективаната сончева светлина е најчестиот извор на радијација измерен од пасивни сензори. Примери за пасивни сензори го вклучуваат филмското фотографирање, инфра-црвено, уреди што се полнат заедно, и радиометри. Активното собирање пак, емитува енергија за да скенира објекти и области, при што сензорот потоа ги детектира и мери радијацијата што се рефлектира или што се враќа назад од целта. Радар, лидар, и СОДАР се примери за техниките на активните предвидувачи од далечина користени во атмосферската физика, каде што се мери временското одложување помеѓу емисијата и враќањето, со што се утврдува локацијата, висината, брзината и насоката на објектот.[2]

Предвидување од далечина овозможува да се соберат податоци за опасни и непристапни области. Апликациите за предвидување од далечина вклучуваат следење на уништување на шумите во области како што е Амазонскиот базен, ефектите од климатските промени врз глечерите и регионите на Арктикот и Антарктикот и длабочината на звукот на крајбрежните и океанските длабочини. Воената колекција за време на студената војна користела колекција на податоци за опасните погранични области. Предвидување од далечина исто така го заменува скапото и бавното собирање на податоци од земјата, пазејќи во процесот да не се нарушат областите или објектите.

Орбиталните платформи собираат и пренесуваат податоци од различни делови на електромагнетниот спектар, кои заедно со воздушните или земните сензори и анализи обезбедуваат доволно информации за да ги следат трендовите како Ел Нињо и други природни долги и краткорочни феномени. Други употреби вклучуваат различни области на науката на Земјата како што се управување со природни ресурси, земјоделски полиња како што се искористување на земјиштето и конзервација, и национална безбедност и надземни, копнени и стопаниски собири на пограничните области.[3]

Радијација[уреди | уреди извор]

Ова е дијаграм на годишните времиња. Во прилог на густината на инцидентното светло, дисипација на светлината во атмосферата е поголема кога паѓа под помали агли.
Поврзано: Radiation и Effect of sun angle on climate

Атмосферските физичари обично го делат зрачењето во сончево зрачење (емитирана од сонцето) и земјино зрачење (емитирана од површината на Земјата и атмосферата).

Соларното зрачење содржи различни бранови должини. Видливата светлина има бранови должини помеѓу 0,4 и 0,7 микрометри.[4] Пократките бранови должини се познати како ултравиолетов (УВ) дел од спектарот, додека подолгите бранови должини се групирани во инфрацрвениот дел од спектарот.[5] Озонот е најефикасен во абсорбирање зрачење околу 0,25 микрометри,[6]каде UV-c зраците лежат во спектарот. Ова ја зголемува температурата на блиската стратосфера. Снегот ги одбива 88% од УВ зраците,[6] додека песокот ги одбива 12%, а водата одбива само 4% од влезните УВ зраци[6] Колку повеќе се гледа аголот помеѓу атмосферата и сончевитезраци, толку е поголема веројатноста дека енергијата ќе се рефлектира или апсорбира од атмосферата.[7]

Земјиното зрачење се испушта на многу подолги бранови должини од сончевото зрачење. Ова е затоа што Земјата е многу поладна од сонцето. Земјата емитува зрачење низ цела низа бранови должини, како што е формализирано во Планковиот закон. Бранова должина на максимална енергија е околу 10 микрометри.

Физика на облакот[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Cloud physics.

Физика на облакот е проучување на физичките процеси кои водат до формирање, раст и врнежи на облаците. Облаците се составени од микроскопски капки вода (топли облаци), мали кристали од мраз или и двете (мешани облаци). Под соодветни услови, капките се комбинираат за да формираат врнежи, каде што може да паднат на земјата.[8] Прецизната механика за тоа како облакот се формира и расте не е целосно објаснат, но научниците развија теории кои ја објаснуваат структурата на облаците со проучување на микрофизиката на одделни капки. Напредокот во радарската и сателитската технологија, исто така, овозможува прецизно проучување на облаците во голем обем.

Атмосферска струја[уреди | уреди извор]

Од облак до земја Молња во глобалното атмосферско електрично коло.


Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Atmospheric electricity.

Атмосферска струја е терминот даден на електростатиката и електродинамиката на атмосферата (или, пошироко, атмосферата на која било планета). Земјината површина, јоносферата, и атмосферата се познати како глобално атмосферско електрично коло.[9] Молња испушта 30.000 ампери, до 100 милиони волти, и емитира светлина, радио бранови, x-зраци и дури и гама зраци.[10] Плазма температурите во молњи можат да достигнат до 28.000 келвини, а густината на електроните може да надмине 1024/m³.[11]

Атмосферска плима[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Atmospheric tide.

Атмосферска плима и осека со најголема амплитуда најчесто се генерираат во тропосферата и стратосферата кога атмосферата периодично се загрева кога водата испарува и озон го апсорбираат сончевото зрачење во текот на денот. Создадените плима и осека потоа можат да се пропагираат подалеку од овие изворни региони и се искачуваат во мезосферата и термосферата. Атмосферската плима може да се измери како редовна флуктуација на ветерот, температура, густина и притисок. Иако атмосферската плима има многу заедничко со плимите на океанот, тие имаат две главни одлики:

I) Атмосферската плима е првенствено возбудена од загревањето на атмосферата од Сонцето, додека океанските плими се првенствено возбудени од гравитационото поле на Месечината. Ова значи дека повеќето атмосферски плими имаат периоди на осцилации поврзани со 24-часовата должина на сончевиот ден, додека океанските плимата имаат подолги периоди на осцилации поврзани со лунарниот ден (време помеѓу последователни лунарни транзиции) од околу 24 часа 51 минута.[12]

II)Атмосферската плима и осека се пропагираат во атмосфера каде што густината значително варира со висината. Последица на ова е дека нивните амплитуди природно се зголемуваат експоненцијално како што плимата се искачува во прогресивно поретките региони на атмосферата (за објаснување на овој феномен, видете подолу). Спротивно на тоа, густината на океаните варира само со длабочина и затоа плимите не мора да се разликуваат во амплитудата со длабочина.

Имајте на ум дека иако сончевото загревање е одговорно за атмосферските плима и осека со најголема амплитуда, гравитационите полиња на Сонцето и Месечината, исто така, ја покачуваат плимата и осеката во атмосферата, при што лунарниот гравитациски атмосферски ефект за плима и осека е значително поголем од неговиот соларен колега.[13]

На земјата, атмосферската плима може да се детектира како редовни, но мали осцилации во површинскиот притисок во период од 24 и 12 часа. Дневните максими на притисок се појавуваат во 10 часот претпладне и 10 часот попладне локално време, додека минимите се појавуваат во 4 часот претпладне и 4 часот попладне локално време. Апсолутниот максимум се јавува на 10 часот претпладне додека апсолутниот минимум се појавува во 4 часот попладне.[14] Меѓутоа, на поголеми височини амплитудите на плимата може да станат многу големи. Во мезосферата (висина од ~ 50-100 km) атмосферската плима може да достигне амплитуди поголеми од 50 m / s и честопати се најзначајниот дел од движењето на атмосферата.

Аерономија[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Aeronomy.
Застапеност на горно-атмосферска молња и појава на електрично празнење

Аерономијата е наука за горниот регион на атмосферата, каде што дисоцијацијата и јонизацијата се важни. Терминот аерономија бил воведен од Сидни Чапман во 1960 година.[15] Денес терминот ја вклучува и науката за соодветните региони на атмосферите на другите планети. Истражувањата во аерономијата бараат пристап до балони, сателити и звучни ракети кои обезбедуваат вредни податоци за овој регион на атмосферата. Атмосферската плима и осека играат важна улога во интеракцијата со долната и горната атмосфера. Меѓу проучуваните феномени спаѓаат и испуштањето на молња во горниот дел на атмосферата, како што се светлосните настани наречени црвени спори, спори халоси, сини џетс и елвс.

Центри за истражување[уреди | уреди извор]

Во Обединетото Кралство, атмосферските студии се поткрепени од страна на Met Office, Советот за истражување на природата и Советот за наука и технологија. Одделите на американската Национална океанска и атмосферска администрација (НОАА) ги надгледуваат истражувачките проекти и моделирањето на временските услови кои вклучуваат атмосферска физика. Американскиот Национален центар за астрономија и јоносфера, исто така, спроведува студии за горната атмосфера. Во Белгија, Берлинскиот институт за вселенска аерономија ја проучува атмосферата и вселената.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. COMET program (1999). Remote Sensing. University Corporation for Atmospheric Research. Retrieved on 2009-04-23.
  2. Glossary of Meteorology (2009). Radar. American Meteorological Society. Retrieved on 2009-24-23.
  3. NASA (2009). Earth. Архивирано 2006-09-29 во Wayback Machine. Retrieved on 2009-02-18.
  4. Atmospheric Science Data Center. What Wavelength Goes With a Color? Архивирано 2011-07-20 во Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-15.
  5. Windows to the Universe. Solar Energy in Earth's Atmosphere. Retrieved on 2008-04-15.
  6. 6,0 6,1 6,2 University of Delaware. Geog 474: Energy Interactions with the Atmosphere and at the Surface. Retrieved on 2008-04-15.
  7. Wheeling Jesuit University. Exploring the Environment: UV Menace. Архивирано August 30, 2007, во Wayback Machine. Retrieved on 2007-06-01.
  8. Oklahoma Weather Modification Demonstration Program. CLOUD PHYSICS. Архивирано 2008-07-23 во Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-15.
  9. Dr. Hugh J. Christian and Melanie A. McCook. Lightning Detection From Space: A Lightning Primer. Архивирано April 30, 2008, во Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-17.
  10. NASA. Flashes in the Sky: Earth's Gamma-Ray Bursts Triggered by Lightning. Retrieved on 2007-06-01.
  11. Fusion Energy Education.Lightning! Sound and Fury. Retrieved on 2008-04-17.
  12. Glossary of Meteorology. Atmospheric Tide. Retrieved on 2008-04-15.
  13. Scientific American. Does the Moon have a tidal effect on the atmosphere as well as the oceans?. Retrieved on 2008-07-08.
  14. Dr James B. Calvert. Tidal Observations. Retrieved on 2008-04-15.
  15. Andrew F. Nagy, p. 1-2 in Comparative Aeronomy, ed. by Andrew F. Nagy et al. (Springer 2008, )

Библиографија[уреди | уреди извор]

  • J. V. Iribarne, H. R. Cho, Atmospheric Physics, D. Reidel Publishing Company, 1980