Влага в атмосфере 6 класс география презентация: 1) абсолютная влажность.". Скачать бесплатно и без регистрации.

Содержание

Влага в атмосфере. 6 класс

В атмосфере
всегда
Откуда
берётся
влага
присутствует
водяной пар.
в атмосфере?
Он появляется
в результате
Приведите
испарения воды
доказательства
того,с что
поверхности
водоёмов
в воздухе есть
водянойи
суши. Многопар.
воды испаряют
растения
Количество водяного пара в воздухе характеризуют два
показателя: абсолютная и относительная влажность
о
о
о
о
Абсолютная влажность воздуха – это максимальное
количество водяного пара в граммах, которое может
3
содержаться в 1 м воздуха при данной температуре
Существует предел насыщения воздуха влагой.
Проанализируйте таблицу . Сформулируйте выводы.
Какая связь существует между температурой воздуха и
количеством водяного пара в нём?
t
воздуха
Количество граммов
воды
-20
Не более 1 г воды
-10
Не более 2 г воды
-5
Не более 3 г воды
0
Не более 5 г воды
+10
Не более 9 г воды
+20
Не более 17 г воды
+30
Не более 30 г воды
+40
Не более 51 г воды
Абсолютная влажность растет при увеличении температуры воздуха
и запасов влаги на поверхности.

t
воздуха
Количество граммов
воды
-20
Не более 1 г воды
-10
Не более 2 г воды
-5
Не более 3 г воды
0
Не более 5 г воды
+10
Не более 9 г воды
+20
Не более 17 г воды
+30
Не более 30 г воды
+40
Не более 51 г воды
Задание
Определите удельный вес воды (%),
содержащейся в 1 куб.м воздуха
о t +30, если известно, что в
при
данное время при t +30 в 1 куб.м.
о
находится
15 г водяного пара.
о
о
Решение
1. в 1 куб.м при t +30 может содержаться 30г воды (100%), но
о
содержится только 15г. Составляем

пропорцию:
30г — 100%
15г — Х
100% Х 15
Х=
= 50%
30
Т.е. содержится 50% воды относительная влажность) от
возможных 100% (абсолютная влажность)
Относительная влажность воздуха – это отношение
фактического содержания водяного пара в воздухе к
максимально возможному при данной температуре (в %)
Приборы для измерения относительной влажности воздуха
Гигрометр
Что произойдёт с паром:
Если воздух нагревается
Если воздух охлаждается
Если воздух нагревается – расширение и дополнительное
поглощение водяного пара
Если охлаждается – сжатие и выделение капелек воды,
при t ниже 0 0 — в виде кристалликов льда (конденсация)
Конденсация – это переход воды из газообразного
состояния в жидкое
Рассчитайте, сколько граммов воды выделится из насыщенного
воздуха с температурой + 200 при его охлаждении до 00.

Решение
При температуре 20 градусов, влажность воздуха 17 г ,
при понижении до 0 градусов, влажность будет 5 г
17г – 5г=12 г
12 г выделится в атмосферу
Когда конденсация водяного Туман
пара происходит в слое воздуха
у земной поверхности образуется туман
– это мельчайшие капельки воды или кристаллики льда,
парящие в приземном слое воздуха.
Облака
– это видимые скопления капель воды и кристалликов
Как, по-вашему мнению, образуются облака?
льда на некоторой высоте в тропосфере
Облачность – это степень покрытия неба облаками.
Выражают в баллах от1 до 10.

«Атмосфера – воздушная оболочка Земли» (6 класс)

Ф. И. О	Ковалева Галина Валентиновна
Место работы	МКОУ«Нововоронежская СОШ №4»
Должность	Учитель географии
Предмет	География
Класс	6
Тема и номер урока в теме	Тема «Атмосфера – воздушная оболочка Земли» Урок № 6 «Влага в атмосфере»(1).
Базовый учебник	А. И. Алексеев и др. География. 5—6 классы ФГОС ООО. Москва «Просвещение» 2017 Линия «Полярная звезда»

Цели и задачи урока:

— сформировать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха;

— сформировать понятие зависимости между температурой воздуха и его влажностью;

— сформировать умение рассчитывать относительную влажность.

Оборудование урока: компьютер, проектор, презентация, гигрометр.

Когнитивный компонент урока: абсолютная влажность воздуха; относительная влажность воздуха.

Деятельный компонент урока:

— с помощью гигрометра определять влажность воздуха;

-делать выводы о значении влажности воздуха для жизни на Земле;

-рассчитывать относительную влажность на основе имеющихся данных.

Эмоционально – ценностный компонент урока: понимать значение влажности для жизни и хозяйственной деятельности людей.

Работа с учебником: работа с текстом и рисунок 98 учебника; работа с рубрикой «Шаг за шагом».

Тип урока: комбинированный с презентационной составляющей.

Планируемые результаты:

Личностные: осознание ценностного географического знания об абсолютной и относительной влажности воздуха, как одного из важнейшего компонента климата, влияющего на здоровье людей.

Метапредметные: умение организовывать свою деятельность, определять её цели и задачи, умение вести самостоятельный поиск, анализ, отбор информации, умение взаимодействовать с людьми и работать в коллективе. Высказывать суждения, подтверждая их фактами.

Предметные: сформировать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха, о влиянии влажности на человека.

Л – личностные, Р – регулятивные, П – познавательные, К – коммуникативные

Структура и ход урока.

№	Этапы урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика (УУД)	Время
1	Организация на урок	Приветствие учащихся Проверка готовности учащихся к уроку.	Приветствие учителя подготовка к уроку	1 мин
2	Актуализация Темы (мотивация урока)	Проверка знаний. Вопросы: — Что такое ветер и причина его образования? Какие ветры вы знаете? Дайте краткую характеристику? Знакомство учащихся с темой урока. Учитель предлагает ученику хорошо смоченной тряпкой, протереть классную доску. «Чтобы намочить так доску, нужно 10 г воды» не пройдет и несколько минут – доска будет сухая. -Куда денется вода? Правильно, она испарится, превратится в невидимые нашему глазу капельки пара. — Кто догадался, о чем пойдет речь на нашем уроке? Сформулируйте тему урока! (слайд 1-2)	Демонстрируют знания (Л) Рассуждают, доказывают и приводят примеры (Р) Формулируют название темы и цели урока (Р)	4 мин
3	Изучение нового материала	Что происходит с водой в атмосфере? Какой воздух влажный, а какой сухой? -Откуда берется пар? -Какими свойствами обладает водяной пар? -В результате, каких процессов и при каких условиях, воздух насыщается водяными парами? — Какие состояния воды вы знаете? — Что такое испарение? Работа с учебником стр. 141, рис.98 (слайд 3) Абсолютная и относительная влажность измеряется в граммах в 1 м3 (слайд 4) -При какой температуре может больше испариться влаги? Пример: на верёвке повешено сушиться бельё. -Когда оно высохнет быстрее? (при высокой температуре и ветре) -Испаряется влага и при низкой температуре. -Куда денется эта вода? (будет в воздухе). -Абсолютно сухого воздуха, не содержащего влаги, нет на Земле, даже в пустынях. -Показать примеры пустынь на карте. -Медики утверждают, что хорошее самочувствие человека складывается из многих факторов: атмосферного давления, температуры окружающей среды, магнитного поля Земли и влажности воздуха. Оптимальная для человека влажность лежит в пределах 40—60%. -Наша задача, выяснить, что понимают под влажностью воздуха, как ее можно определить и выяснить, оптимальные ли условия для работы, например в нашем классе, у вас дома. Определить относительную влажность в классе с помощью гигрометра. (слайд 5) -Предлагается решить логическую задачу: (слайд 6) Нужно увеличить влажность воздуха, чтобы ребёнку было легче дышать. Как посоветовал доктор сделать воздух более влажным? Например… (слайд 7) Приложение Ребята, а какое явление можно ожидать при 100% влажности? (дождь).	Называют факты, обобщают и формулируют понятия, что происходит с водой в атмосфере, рассуждают и приводят примеры. (Р) Рассуждение учеников (Л) выявление причинно-следственных связей (Р) Решают проблему, демонстрируя знания, какой воздух влажный, а какой сухой (К) Высказывают мнение о воздействии влажности воздуха на здоровье человека (Л) На карте атласа находят пустыни. (П) Рассуждают о необходимости заботы о своем здоровье, о здоровом образе жизни и т. д (Л, П, К) Формулируют вывод. (Р, Л) Проверяют правильность своих рассуждений с помощью текста параграфа и прибора гигрометра (П) Предлагают разные варианты ответов для увеличения влажности воздуха. (Л, Р) Рассуждение учащихся. (Л)	10 мин 5 мин
4	Физкультурная пауза (здоровье- сберегающий компонент)	Сегодня нам в отдыхе поможет воздух. «Упрямая свеча» Наберем в грудь много воздуха и задуем воображаемую свечу. (На счет 1, 2, 3, 4, 5). Не погасла, попробуем еще (3-4 раза).	Играют, демонстрируя свои творческие таланты и знания. (К)	2 мин
5	Практикум	Анализ рубрики «шаг за шагом» Решение практических задач (слайд 8-9) Выполнение задание 13, 25 в рабочей тетради «Мой тренажер» на стр.63, 67. -Обсудите полученные ответы.	Учатся рассчитывать относительную и абсолютную влажность. Выполняют практикум, демонстрируя знания (П) Решают проблему, демонстрируя знания (К)	10 мин
6	Закрепление	— В разделе учебника на стр. 142 «Я знаю» ответить на вопросы №1- 4 — Приведите примеры, где пригодятся полученные знания в вашей жизни?	Формулируют ответ, применяя полученные знания (Р) Рассуждение учеников (Л) выявление причинно-следственных связей (Р)	8 мин
7	Рефлексия Подведение итогов урока.	(слайд 10) Итог: Вопрос: — Какие цели мы ставили перед собой вначале урока? Как мы с ними справились? Где вам может пригодиться изученный материал? «На какой ступеньке я?» Поместите себя на ту ступеньку, которую вы достигли в результате работы на уроке. Рекомендации: -все удалось, все было понятно — 4-5 -встречались затруднения — 3 -2 -все было не понятно — 1 Комментирует, выставляет оценки за урок. (слайд 11) Объяснение д/з §43, Решение тестов ЭОР (диск) (слайд 12)	Оценивают свою работу на уроке. (Л) Записывают домашнее задание в дневник (К)	5 мин

Используемые материалы:

Линия учебно-методических комплектов «Полярная звезда»:

1. География. 5-6 классы: учебник для общеобразовательных учреждений. Под ред. А.И. Алексеев, Е.К.Липкина, В.В.Николина, и др. – М.: Просвещение, 2012. – 192 с.: ил., карт.

2.Рабочая тетрадь для учащихся к учебнику География. Мой тренажер. 5-6 классы: пособие для учащихся общеобразовательных учреждений / В.В.Николина; Рос. Акад. Образования, издательствово Просвещение. – М.: Просвещение. 2012. – 95 с.

3. География. Поурочные разработки. 5-6 классы: пособие для учителей общеобразовательных учреждений /В.В. Николина. – М.: Просвещение, 2012. – 160 с.

4. Мультимедийная презентация «Влага в атмосфере» (1).

Влага в атмосфере
PPT / 1.48 Мб

Урок 10. влага в атмосфере — География — 6 класс

География, 6 класс

Урок 10. Влага в атмосфере

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

Урок посвящён изучению влаги в атмосфере и связанных с ней важнейших характеристик погоды.
В ходе урока школьники познакомятся с закономерностями содержания водяного пара в атмосфере.
Узнают о влажности воздуха, как образуются облака, почему выпадают осадки.
Узнают о закономерностях распределения осадков по поверхности Земли.

Тезаурус

Абсолютная влажность – количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м³ воздуха.

Относительная влажность воздуха – отношение количества водяного пара, которое содержится в атмосфере к максимальному количество водяного пара, который может вместить себя воздух при данной температуре.

Облако – скопление водяных капель или кристаллов льда, находящихся на значительной высоте над поверхностью Земли.

Атмосферные осадки – вода в жидком или твёрдом состоянии, выпавшая на землю.

Основная и дополнительная литература по теме

География. 5 – 6 класс / А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина и др. – М.: Просвещение, 2019.

Сайт: Научно – популярная энциклопедия. Вода России. http://water-rf.ru/.
Сайт: География. https://geographyofrussia.com/mirovoj-okean-i-ego-chasti/.
Сайт: Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru.
Сайт: Издательство «Просвещение» www.prosv.ru.
Сайт: Российская версия международного проекта Сеть творческих учителей www.it-n.ru.
Сайт: Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru.
Сайт: Федерация Интернет-образования, сетевое объединение методистов www.som.fio.ru.
Сайт. Мир океана. http://www.seapeace.ru.
Сайт. Гидрометцентр России. https://meteoinfo.ru

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Что происходит с водой в атмосфере? Как вы считаете, одинаково ли чувствует себя человек, находясь в экваториальном лесу и пустыне? При примерно одинаковых температурах человек по-разному себя ощущает в экваториальных широтах и тропиках. Всё дело во влажности воздуха. Каждый раз, перед выходом на улицу, вы смотрите за окно. Вам важно знать, не идёт ли на улице дождь или снег.

Влага в атмосфере постоянно переходит из одного состояния в другое – превращается то в пар, то в воду или даже лёд. Количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м³ воздуха, называют абсолютной влажностью. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться. Влажный воздух насыщен водяным паром, а сухой не насыщен. У них разная относительная влажность.

При подъёме вверх воздух охлаждается, пар превращается в капли воды. Капли не выпадают на землю, а «плавают» в воздухе – образуются облака. Облака бывают: кучевые, слоистые, перистые. Если капель воды в облаке много – выпадают осадки. Атмосферные осадки вода в жидком или твёрдом состоянии, выпавшая на землю. Количество осадков измеряется в миллиметрах (мм). Больше всего осадков выпадает у экватора и на склонах гор, стоящих на пути влажных ветров.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Расставьте подписи к изображениям.

Варианты ответов:

Дождь

Туман

Облака

Правильный вариант ответа:


Туман	Дождь	Облака

Задание 2. Установи соответствие между осадками их определением.

Дождь, снег, град	Атмосферные осадки, которые выделяются из насыщенного водяным паром воздуха при соприкосновении с охлаждёнными поверхностями (землёй, стенами домов и др.)
Иней, роса, гололёд	Атмосферные осадки, выпадающие из облаков

Правильный ответ:

Дождь, снег, град	Атмосферные осадки, выпадающие из облаков
Иней, роса, гололёд	Атмосферные осадки, которые выделяются из насыщенного водяным паром воздуха при соприкосновении с охлаждёнными поверхностями (землёй, стенами домов и др.)

Влага в атмосфере презентация powerpoint география 6 класс

Эта презентация по географии, можно сказать, что очень подходит для проведения урока на тему водяной пар и облака, так в ее структуре есть немало достаточной информации по теме этой.

В итоге получается такая нормальная ситуация, когда при подходе к подготовке занятия, учитель видит, что есть материалы, которые вполне могут послужить материалом дополнительным для проведения урока, и этот материал, тем более, что скачать бесплатно можно в сети. Вследствие этого непреодолимое желание получить материал сталкивается с его уникальной доступностью, что и приводит к тому, что на тему водяной пар и облака презентацию скачать непременно решает учитель!

Постановка вопроса в таком ключе показывает, что не только презентация на тему водяной пар и облака по географии 6 класса, но и другие материалы по этой и многочисленным другим темам учителю доступны сегодня абсолютно бесплатно. Это образовательные сайты и порталы предлагают такую возможность, использование которой говорит не только о том, что теперь уроки для учащихся более интересными будут, но и о том, что учитель сможет проводить их эффективнее при минимальных затратах труда и времени, что, естественно, положительным фактором в обучении является.

Принятие решения по выбору материала обучающего, это всегда прерогатива учителя, но и он сегодня очень разборчив, и поэтому старается выбирать только лучшие методические и раздаточные материалы, которые скачать бесплатно в Интернете есть возможность. В итоге получается, что такие разработки уроков географии, как водяной пар и облака по географии 6 класса для учителя нужны, и потому он их берет для улучшения своего урока.
А уроки географии тем лучше получаются, чем больше информации о странах мира, особенностях климата, рельефе, о том, что такое влажность воздуха, а также об органическом мире местности во время занятия учащиеся узнают. А для этого есть презентации powerpoint, использование которых, это правильный и актуальный вопрос на сегодняшнем уровне развития системы образования в целом, и преподавания уроков географии в средней школе, в частности!

Вот и эта презентация на тему водяной пар и облака должна способствовать такой активизации учебной деятельности за счет применения графических образов, актуальной текстовой информации, и расширенной возможности для проявления самостоятельной активности обучаемыми.

Влага в атмосфере презентация powerpoint география 6 класс скачать бесплатно

Вода в атмосфере

В любое время атмосферный воздух содержит водяные пары в небольшой концентрации. Они образуются в ходе испарения влаги с поверхности суши и океанов. Скорость испарения определяется температурой и наличием ветра. Чем более высокая температура и больше емкость пара, тем быстрее происходит испарение.

Объем воды, который может испариться с какой-либо поверхности, называют испаряемостью. Величина испаряемости тесно связана с количеством водяного пара в воздухе и его температурой. Эта величина увеличивается, чем выше температура воздуха, и чем менше в нем содержится водяного пара.

Испаряемость предельно низкая в полярных регионах при низкой температуре. В экваториальном поясе, где в воздухе содержится малое количество воды в атмосфере, эта величина также низкая. Максимальных величин испаряемость достигает в пустынных областях тропиков (до 2000 м в год).

Вода в атмосфере смешивается с воздухом до определенного предела, пока воздух не становится насыщенным. При нагревании насыщенного воздуха он снова приобретает способность впитывать водяной пар, то есть опять превращается в ненасыщенный. Если ненасыщенный воздух охладить, то он становится ближе к насыщенному. Это подтверждает тот факт, что свойство воздуха содержать большее или меньшее количество водяных паров определяется его температурой.Абсолютная влажность равна количеству водяного пара, который содержится в единице объема воздуха в данный момент. Эта величина измеряется в граммах на 1 м3. Относительная влажность – это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе в данный момент, к максимальному количеству, которое он способен принять при данной температуре. Этот параметр измеряется в процентах.

Переход воздуха из ненасыщенного состояния в насыщенное определятся точкой росы. С понижением температуры воздуха, количество водяного пара, которое он способен принять становится меньше и, соответственно, выше относительная влажность, а точка росы фиксируется быстрее.

Точка росы

Когда отмечается точка росы, то есть происходит полное насыщение воздуха водяным паром, а относительная влажность достигает 100%, наступает конденсация водяных паров – переход воды из газообразного состояния в жидкое.

Так, к конденсации водяных паров приводит интенсивное испарение влаги с земной поверхности и насыщение воздуха водяными парами либо снижение температуры воздуха и уменьшение относительной влажности. Если температура воздуха ниже 0 градусов, водяной пар трансформируется в кристаллы снега или льда, не пребывая в жидком состоянии. Процесс перехода воды из газообразного состояния в твердое называется сублимацией водяного пара.

Атмосферные осадки появляются именно в ходе конденсации и сублимации водяных паров.

Похожие материалы:

Влажность воздуха. 6-й класс

Цель: сформировать представление о влажности воздуха.

Задачи:

сформировать понятия «абсолютная влажность», «относительная влажность», «облака»;
выявить зависимость между изменением температуры воздуха и влажностью;
раскрыть процесс образования тумана и облаков.

Оборудование: презентация к уроку, учебник, атлас, гигрометр.

ХОД УРОКА

І. Организационный момент

II. Актуализация знаний

– Вспомните, в каких состояниях встречается вода в природе? (Твердом, жидком, газообразном).
– При каких условиях вода может переходить из одного состояния в другое? (При изменении температуры).
– При каких температурах происходит переход воды из одного состояния в другое? (При понижении температуры в твердое состояние. При повышении температуры в газообразное состояние).

ІIІ. Изучение нового материала

Слайд 1. У нас на планете снова гости. Профессор Путавка и его ученик Хнося.

Слайд 2.

Хнося: Профессор, у меня пропала вода! Я вчера налил воды в тарелочку, чтобы она нагрелась, а ее теперь нет! Куда она делась? Вы ее не видели?

Профессор: Нет, Хнося. Я ее не трогал. А ты подумай, куда она могла деться.

Учитель: Ребята, давайте поможем Хносе. Куда делась вода? (Она испарилась).
– Где она теперь находится? (В воздухе).
– А в виде чего? (В виде пара).
– А мы можем ее видеть? (Нет).
– А как же можно узнать, сколько воды находится в воздухе? (Дети могут затрудняться ответить).
– Для этого есть прибор – гигрометр. Он определяет влажность воздуха.
– Что же такое влажность воздуха? (Определение на доске. Записывают в тетрадь).

Слайды 3-4.

Учитель: Как вы думаете, в каком воздухе будет содержаться больше водяных паров в теплом или холодном? (В теплом).

Работа с таблицей в учебнике.

Слайд 5.

Хнося: Профессор!!! Я в лесу. Ранним, прохладным утром на траве было много капелек воды, но прошло немного времени как они исчезли!!! Почему это произошло?

Решение задачи (Приложение)

Слайды 6-7.

Учитель: А всегда ли в воздухе, например при температуре +30°С может содержаться 30 гр. водяного пара? (Нет. может содержаться и меньше).

Вернуться к схеме и дополнить ее.

Решение задачи (Приложение)

Слайд 8.

Хнося пропадает в тумане.

Хнося: Я ничего не вижу! Помогите! Что это?

Ответы детей: Это туман.

Учитель: А как же образуется туман? Когда он образуется? (Туман мы можем видеть вечером. Образуется при понижении температуры воздуха, конденсации).

Решение задачи (Приложение)

Слайд 9.

Хнося на шаре поднимается вверх. Исчезает в облаках.

Хнося: Я опять в тумане!

Учитель: Ребята, а как мы называет такой туман? (Облака)
– А чем отличаются туман и облака? Что общего?

Типы облаков.

ІV. Подведение итогов

Учитель: Итак, с чем мы сегодня познакомились на уроке?
– Что такое влажность воздуха? Абсолютная? Относительная?
– От чего зависит влажность воздуха?
– Как образуется туман?

V. Тест

1. Туман – это скопление в воздухе:

а) водяного пара
б) капелек воды
в) частичек пыли
г) частичек промышленных газов.

2. Для образования капелек воды из водяного пара необходимо, чтобы воздух, в котором он находится:

а) поднялся и нагрелся
б) поднялся и охладился
в) опустился и нагрелся.

3. Количество влаги, которое может содержаться в определенном объеме воздуха, зависит:

а) от температуры
б) от давления
в) от влажности.

4. Установите соответствие между количеством водяного пара в воздухе и температурой.

1. 0°С                                  а)1 гр/м³
2. – 20°С                             б) 5 гр/м³
3. + 20°С                             в)17 гр/м³

VI. Домашнее задание: §32. т/т: стр.60 № 5-6, стр.61 № 1-2, стр.66 № 2, стр.71 № 3, стр.72 № 4-6 (по учебнику Лобжанидзе А.А.).

Приложение

Задачи.

Посчитайте, сколько воды может поместиться в воздухе комнаты, если ее объем 200м³, а температура +20°С. (Подсказка. При температуре +20°С в 1м³ – 17гр.)
Произойдет ли конденсация водяного пара при охлаждении 1м³ воздуха, содержащего 7гр водяного пара, до t +10°С? t 0°С? (Подсказка. При +10°С в 1м³ – 9гр. При t 0°С в 1м³ – 5 гр)
Является ли воздух насыщенным, если при t +20°С 1 м³ его содержит 7 гр водяного пара?
Определите относительную влажность, если при t +10°С в воздухе содержалось 1 гр воды. (Подсказка. При +10°С в 1м³ – 9гр.)

География Примечания к главе 6 — География Примечания к главе 6 Атмосферная влажность 1. Природа воды:

География Примечания к главе 6

Атмосферная влажность

1. Природа воды: обычное дело, но уникальное

a. Гидрологический цикл — бесконечная циркуляция водных ресурсов Земли

i. Вода меняет формы, легко влияя на гидрологический цикл.

ii. Важно при определении климата

b. Молекула воды — атом элемента кислорода обычно имеет восемь протонов

и восемь электронов, а также восемь электрически нейтральных нейронов.

и. Водородные связи — два атома водорода и один атом кислорода

удерживаются вместе ковалентными связями.

г. Важные свойства воды

i. Жидкость — вода существует в виде жидкости при температурах не более

точек на Земле.

ii. Расширение льда — когда вода замерзает, она увеличивается в размерах и может иметь очень сильную силу

1. Лед менее плотный, чем вода

2. Водоемы замерзают сверху вниз.

iii. Поверхностное натяжение — тенденция молекул воды к слипанию из-за

ее электрической полярности.

iv. Капиллярность — способность воды подниматься вверх по тесным пространствам; камни, почва,

и т. д .:

v. Способность к растворению — вода может растворять практически любое вещество благодаря прочности

отдельных водных связей.

1. Вот почему вода легко переносит другие вещества.

vi. Удельная теплоемкость — требует большого количества энергии для повышения температуры воды на

градуса.

2. Фазовые переходы воды

a. Испарение — фазовый переход жидкой воды в газовую воду.

г. Конденсация — фазовый переход воды из газа в жидкость.

г. Сублимация — процесс, при котором вещество превращается из твердого вещества непосредственно в газ

, не проходя через жидкое состояние.

г. Скрытое тепло — энергия, передаваемая во время фазового перехода… энергия, используемая для разрыва или образования связей.

и. Плавление и замораживание

1.Скрытая теплота таяния — количество энергии, необходимое для таяния льда.

2. Скрытая теплота плавления — энергия, выделяемая при замерзании воды

ii. Испарение и конденсация

1. Скрытая теплота парообразования — энергия, необходимая для преобразования жидкой

воды в водяной пар.

2. Скрытая теплота конденсации — энергия, выделяемая при конденсации

влажность | атмосфера | Britannica

влажность , количество водяного пара в воздухе.Это наиболее изменчивая характеристика атмосферы и главный фактор климата и погоды. Далее следует краткое описание влажности. Полный курс: см. Климат : атмосферная влажность и осадки.

Атмосферный водяной пар является важным погодным фактором по нескольким причинам. Он регулирует температуру воздуха, поглощая тепловое излучение как от Солнца, так и от Земли. Более того, чем выше паросодержание атмосферы, тем больше скрытой энергии доступно для генерации штормов.Кроме того, водяной пар является основным источником всех форм конденсации и осадков.

Британская викторина

Какая сегодня погода? Факт или вымысел

Улучшите свою светскую игру, узнав, что на самом деле происходит с погодой, и узнайте то, что вы уже знаете, с помощью этой викторины.

Водяной пар попадает в атмосферу в основном в результате испарения воды с поверхности Земли, как с суши, так и с моря. Содержание водяного пара в атмосфере меняется от места к месту и время от времени, потому что влагоемкость воздуха определяется температурой. Например, при 30 ° C (86 ° F) объем воздуха может содержать до 4 процентов водяного пара. Однако при -40 ° C (-40 ° F) он может удерживать не более 0,2 процента.

Когда объем воздуха при заданной температуре содержит максимальное количество водяного пара, считается, что воздух насыщен. Относительная влажность — это содержание водяного пара в воздухе по отношению к его содержанию при насыщении.Насыщенный воздух, например, имеет относительную влажность 100 процентов, а около Земли относительная влажность очень редко опускается ниже 30 процентов. Ненасыщенный воздух может стать насыщенным тремя способами: испарением воды в воздух; смешиванием двух масс воздуха разной температуры, изначально ненасыщенных, но насыщенных в виде смеси; или, чаще всего, путем охлаждения воздуха, что снижает его способность удерживать влагу в виде водяного пара, иногда до такой степени, что удерживаемого водяного пара достаточно для насыщения. Это атмосферное охлаждение может быть вызвано несколькими способами, например, за счет прихода более холодной воздушной массы или за счет движения воздушной массы вверх по склону горы. Если охлаждение продолжается после точки насыщения и при наличии достаточного количества ядер конденсации в воздухе, вокруг которых могут образовываться крошечные облака или капли тумана, избыточная влага будет конденсироваться из воздуха в виде облаков или капель тумана или различных форм осадков при температуре окружающей среды. поверхность Земли. Однако процесс конденсации высвобождает скрытое тепло, которое может помочь облаку расти вверх, нагревая влажный воздух, заставляя его подниматься, или, наоборот, может испарять облака, когда нагретый воздух опускается ниже точки насыщения и может для поглощения большего количества водяного пара.Однако когда образуются облака, они блокируют часть солнечной радиации и, таким образом, в конечном итоге охлаждают воздух.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы различать относительную влажность воздуха и его влажность или плотность, известную как абсолютная влажность. Воздушные массы над тропическими пустынями, такими как Сахара и мексиканские пустыни, содержат огромное количество влаги в виде невидимого водяного пара. Однако из-за высоких температур относительная влажность очень низкая. И наоборот, воздух в очень высоких широтах из-за низких температур часто бывает насыщенным, даже если абсолютное количество влаги в воздухе невелико.

Состав атмосферы (пыль и вода), доктор Родриг

Лекция: Состав атмосферы (пыль и вода), доктор Родриг. Родриг

География 140

Введение в физическую географию

II. Химический состав нижних слоев атмосферы (продолжение)
Б. Твердые составляющие гомосферы:
1. Помимо газов (воздуха), в атмосфере также есть небольшие количества
материал в твердом состоянии (твердотельная атмосфера - теперь есть
концепция!)
2.В совокупности эти материалы известны впечатляющими
научное название «пыль». Иногда их еще называют
"твердые частицы".
3. Они включают:
а. Почвы, вздыбленные пыльными бурями, вспашка, бегающие животные
б. Соль из морских брызг
c. Пыльца и споры, как многие из вас с болью осознают
d. Пепел, как от извержений вулканов
е. Сажа от горения
4. Они представляют собой небольшой и очень изменчивый компонент атмосферы.
а.Над океанами кубический сантиметр может вместить от 500 до 2000 единиц.
этих частиц; по городу, это может быть больше 100000!
б. Большая часть атмосферной пыли сосредоточена в нескольких нижних слоях.
километров атмосферы, хотя вулканы могут
он поднимается на высоту более 20 км, и сгорание метеоров в атмосфере может
добавить пыль еще выше.
5. Несмотря на то, что пыль является относительно небольшой составляющей
атмосферы, очень важны погода и климат: Без
частицы пыли, водяной пар не может конденсироваться или замерзать с образованием тумана,
облака и осадки из облаков. Вода требует поверхности на
которые конденсируются или замораживаются, что и дает пыль:
«ядра конденсации».
6. Пыль также вызывает озабоченность у ученых, поскольку
усиливается отличительное воздействие человека на атмосферу
запыленность. Этот эффект возник примерно 1,5 миллиона лет назад, когда
Homo erectus начал манипулировать огнем. Помимо огня, мы
поднимать пыль во время вспашки и позволять нашим животным перевыпасывать пастбища.Чрезмерный выпас может вызвать опустынивание или создание пустыни в
еще раз густо заросшие районы. Фактически, пыль исходит
из Сахары и ее окраин (Сахель) исходили огромные шлейфы
пыли, видимой на спутниковых снимках, которые распространяются на запад до
Карибы!
7. Запыленность влияет на погоду и климат, вызывая конденсацию влаги.
ядра и охлаждение, которое его микротени отбрасывают в воздух и
земля под ним. а. Больше пыли может пропускать больше облаков, которые отражают больше
солнечное излучение в космос.
б. Большее количество пыли также создает ощутимое охлаждение внизу за счет ее
Эффект тени, поскольку он отражает и рассеивает свет в пространстве.
c. Пыль также поглощает энергию, но это согревание происходит выше в
Атмосфера.
d. Как бы вы ни смотрели, доступно меньше излучения.
поглощается землей, и это может создавать более стабильный воздух меньше
склонен к выпадению осадков (подробнее о нестабильности и осадках
в более поздней лекции)
8.Фактически, некоторых ученых больше беспокоит общий баланс
человеческая деятельность - ледниковый период!
а. Мнения ученых разделились между обеспокоенными
о глобальном потеплении из-за углекислого газа и тех, кто обеспокоен
о ледниковом периоде из-за образования пыли, это примерно до 20
много лет назад.
б. В настоящее время мнение большинства в научном сообществе благоприятствует
большее беспокойство по поводу глобального потепления, и даже те, кто обеспокоен
о запыленности опасаются, что в краткосрочной перспективе чистое воздействие
деятельность человека приведет к потеплению атмосферы, а, возможно, в
в долгосрочной перспективе (от столетий до тысячелетий) чистый эффект будет
охлаждение за счет пыли.c. В тени дискуссии остаются неизвестные о светских изменениях.
в климате Земли из-за изменений орбиты и других причин.
C. Помимо газообразных и твердых компонентов атмосферы, существуют
также вода, которая, как и пыль, является очень изменчивым компонентом.
1. Водяной пар составляет от 0 до 4 процентов атмосферы, в зависимости от
где и когда измеряется
2. Однако атмосферная вода существует во всех трех состояниях вещества:
а.Газообразный, как водяной пар
б. Жидкость, как и вода
c. Твердый, как лед
3. Самое главное в атмосферной воде - это то, что она
постоянно меняет состояние.
а. Вода добавляется в атмосферу и покидает гидросферу.
(океаны и другие водоемы) и поверхности суши на
испаряется в воздух.
б. Водяной пар может конденсироваться или замерзать, превращаясь в облака и туманы.
c.Часть воды или льда в облаках покинет атмосферу в виде
осадки (дождь, снег, мокрый снег или град) над землей или
океан.
d. Водяной пар также может улетучиваться в атмосферу при конденсации.
или замерзает на поверхности на земле (капает роса и туман или
мороз).
4. Очевидно, что одной из причин, по которой такое изменение состояния воды важно, является
что он управляет облачностью, туманом и осадками (и
раздача пресной воды).5. Менее очевидно, что критическим аспектом этого изменения состояния является его
влияние на температуру: это главный регулятор температуры воздуха.
температуры.
а. Всякий раз, когда лед тает в воду или вода испаряется в пар или
лед непосредственно сублимируется в пар, лучистая энергия поглощается
и спрятан в воде (без изменения
температура воды). Короче говоря, вода сохраняет тепло всякий раз, когда она
меняет состояние в этом направлении и, поскольку влияние на его
собственная температура скрыта от наших приборов в точке
переходное время, это накопленное тепло называется "скрытой (скрытой) теплотой".
испарения."В вашем
Учебник на стр. 70-72.
я. Для нагрева льда требуется 330 000 Джоулей (или 78 820 калорий).
на один килограмм воды, то есть 330 Дж / г или 79 кал / г.
а. калория - это энергия, необходимая для нагрева одного грамма (около
масса скрепки) воды 1 ° C, от 14,5 до
15,5 ° C.Возможно, вам известны килокалории.
- это «большие калории», которые люди используют для отслеживания
потребление пищи во время диеты.б. джоуль составляет 0,2388 калории; есть 4.1868 Джоулей
на калорию.
II. Для испарения воды требуется гораздо больше энергии:
2480000 Джоулей (то есть 592340 калорий): 2480 Дж / г или
592 кал / г.
iii. Таким образом, для возгонки льда в пар потребуется
2,810,000 Дж / кг (2,810 Дж / г) или 671,157 кал / кг (671 кал / г).
б. Когда вода меняет свое состояние в противоположном направлении, она
отдает свое скрытое тепло, которое затем становится явным теплом в
воздух.я. Итак, всякий раз, когда пар конденсируется в жидкую воду, он отказывается
примерно 600 кал / г, что нагревает воздух.
II. Всякий раз, когда вода замерзает и превращается в лед, она примерно сдается.
80 кал / г, чтобы почувствовать тепло в воздухе.
iii. И когда пар прямо замерзает, он не сдается.
вполне 680 кал / г для ощутимого нагрева воздуха.
6. Этот процесс накопления и выделения скрытого тепла замедляется.
скорость изменения температуры при достаточном количестве воды
настоящее время.а. Если температура падает, скажем, ночью, и атмосферный
вода начинает конденсироваться и / или замерзать, она отдает часть
его скрытое тепло как явное тепло в воздухе. Имейте в виду, воздух
не становится теплее: просто не становится так холодно, как было бы
иметь иначе. Выделение скрытой теплоты частично компенсирует
падение температуры.
б. Если температура повышается, скажем, утром, когда солнце
поднимается, и вода и / или лед испаряются, он впитает немного
этого увеличивающегося тепла и замедлить подъем в
температуры. Это частично компенсирует потепление. Так,
температура не становится такой высокой, как в противном случае, когда вода
или лед вокруг.
7. Вот почему в пустынях днем так жарко, что
опасно для жизни холодно по ночам. Слишком мало воды для
мешают солнечным колебаниям температуры. Это также то, почему
влажные тропические районы, такие как Пуэрто-Рико или Гавайи, никогда не получают
ужасно жарко (да и ночью они не сильно остывают):
Атмосферная вода препятствует проникновению солнечной радиации
температуры.Теперь вы можете понять, почему такие места, как Сан
Долина Фернандо намного экстремальнее Лонг-Бич: жарче
днем / летом и холоднее ночью / зимой. Длинный пляж
beaucoup вода доступна из удобного расположения
против Тихого океана, в то время как долина изолирована от влажного океана
воздух у гор Санта-Моника. Вы даже можете увидеть этот контраст
(хотя и не так сильно) из Даунтауна Л. А. и Лонг-Бич.

Уходите с этой лекции, зная источники атмосферной пыли и ее
влияние на климат и действительно сосредоточить внимание на изменениях состояния воды и
понятие скрытого тепла и его связь с явным теплом.

В следующей лекции я «расскажу» о вертикальной структуре давления и
вертикальная температурная структура атмосферы.

Документ и © поддерживаются Dr. Родриг
Впервые размещено в сети: 08.10.00 Последняя редакция: 17.02.01

круговорот воды | Управление научной миссии

Земля поистине уникальна своим обилием воды.Вода необходима для поддержания жизни на Земле и помогает связать земли, океаны и атмосферу Земли в единую систему. Осадки, испарение, замерзание, таяние и конденсация — все это части гидрологического цикла — бесконечного глобального процесса циркуляции воды от облаков к суше, к океану и обратно к облакам. Этот круговорот воды тесно связан с обменом энергией между атмосферой, океаном и сушей, которые определяют климат Земли и вызывают большую часть естественной изменчивости климата. Воздействие изменения и изменчивости климата на качество жизни человека происходит главным образом за счет изменений в круговороте воды. Как сказано в отчете Национального исследовательского совета о путях исследований на следующее десятилетие (NRC, 1999): «Вода находится в центре как причин, так и следствий изменения климата».

Значение океана в круговороте воды

Океан играет ключевую роль в этом жизненно важном круговороте воды. Океан содержит 97% всей воды на планете; 78% глобальных осадков выпадает над океаном, и это источник 86% глобального испарения.Помимо влияния на количество водяного пара в атмосфере и, следовательно, на количество осадков, испарение с поверхности моря играет важную роль в перемещении тепла в климатической системе. Вода испаряется с поверхности океана, в основном в теплых безоблачных субтропических морях. Это охлаждает поверхность океана, а большое количество тепла, поглощаемого океаном, частично сдерживает парниковый эффект от увеличения углекислого газа и других газов. Водяной пар, переносимый атмосферой, конденсируется в виде облаков и выпадает в виде дождя, в основном в ITCZ, вдали от места его испарения. Конденсация водяного пара высвобождает скрытое тепло, которое приводит в движение большую часть атмосферной циркуляции в тропиках.Это скрытое тепловыделение является важной частью теплового баланса Земли и связывает энергетический и водный циклы планеты.

Основные физические компоненты глобального водного цикла включают испарение с поверхности океана и суши, перенос водяного пара атмосферой, осадки на поверхность океана и сушу, чистый атмосферный перенос воды с суши в океан и обратный поток пресной воды с суши обратно в океан. Дополнительных компонентов океанического переноса воды немного, включая перемешивание пресной воды через океанический пограничный слой, перенос океанскими течениями и процессы морского льда.На суше ситуация значительно сложнее и включает выпадение дождя и снега на сушу; сток воды в сток; проникновение воды в почву и грунтовые воды; хранение воды в почве, озерах и ручьях, а также грунтовых водах; полярный и ледниковый лед; и использование воды в растительности и деятельности человека. Иллюстрация круговорота воды, показывающая, как океан, земля, горы и реки возвращаются в океан. Обозначенные процессы включают: осадки, конденсацию, испарение, эвапортранспирацию (с дерева в атмосферу), радиационный обмен, поверхностный сток, грунтовые воды и речной сток, инфильтрацию, просачивание и влажность почвы.

Испарение («E») контролирует потерю пресной воды, а осадки («P») регулируют большую часть притока пресной воды. Ученые отслеживают взаимосвязь между этими двумя основными процессами в Мировом океане. Ресурсы рек и таяние льда также могут способствовать увеличению запасов пресной воды. Испарение за вычетом осадков обычно называют чистым потоком пресной воды или всего пресной воды в океане или из океанов. E-P определяет соленость поверхности океана, что помогает определить устойчивость водной толщи.Соленость и температура определяют плотность воды в океане, а плотность влияет на циркуляцию. E-P определяет соленость поверхности океана, что помогает определить устойчивость водной толщи. Осадки также косвенно влияют на высоту поверхности океана через соленость и плотность.

Поверхность океана постоянно встряхивается из-за ветра и изменения плотности или плавучести. Океан, естественно, имеет разные физические характеристики в зависимости от глубины. По мере увеличения глубины температура понижается, потому что солнце нагревает только поверхностные воды.Теплая вода легче или более плавучая, чем холодная, поэтому теплая поверхностная вода остается у поверхности. Однако поверхностные воды также подвержены испарению. Когда морская вода испаряется, вода удаляется, остается соль и остается относительно соленая вода. Эта относительно соленая вода может плавать на поверхности; например, в тропиках он плавает, потому что он такой теплый и плавучий.

В более высоких широтах морская вода имеет тенденцию быть соленой из-за переноса тропической воды к полюсу и, в меньшей степени, образования морского льда.Когда образуется морской лед, соль не кристаллизуется во льду, оставляя оставшуюся воду относительно соленой. Также около полюсов морская вода холодная и плотная. Взаимодействие между температурой и соленостью воды влияет на плотность и плотность, определяя термохалинную циркуляцию, или глобальную конвейерную ленту. Глобальная конвейерная лента — это процесс обращения в глобальном масштабе, который происходит на протяжении столетия. Вода тонет в Северной Атлантике, путешествует на юг вокруг Африки, поднимается в Индийском океане или далее в Тихом океане, затем возвращается к Атлантическому океану на поверхности и снова погружается в Северную Атлантику, снова начиная цикл.

Обобщенная модель термохалинной циркуляции: «Глобальная конвейерная лента» На этом рисунке показаны холодные глубокие течения с высокой соленостью, циркулирующие от северной части Атлантического океана к южной части Атлантического океана и на восток до Индийского океана. Глубокая вода возвращается на поверхность в Индийском и Тихом океанах в результате апвеллинга. Затем теплое мелкое течение возвращается на запад, мимо Индийского океана, вокруг Южной Африки и до Северной Атлантики, где вода становится более соленой и холодной и опускается, начиная процесс снова.

НАСА и круговорот воды

Вода — неотъемлемая часть жизни на этой планете, и НАСА играет важную роль в исследованиях круговорота воды. В настоящее время существует множество миссий НАСА, которые одновременно измеряют множество переменных водного цикла Земли; Испарение, конденсация, осадки, поток подземных вод, скопление льда и сток. Исследовательские миссии НАСА по водному циклу можно разделить на 3 основные категории; Водный цикл, энергетический цикл и миссии водного и энергетического цикла.Изучая каждую переменную водного и энергетического циклов Земли, «насколько это может сделать только НАСА», в настоящее время происходит решающее понимание влияния водного цикла на глобальный климат.

Цель НАСА состоит в том, чтобы улучшить / поддержать следующие глобальные измерения: осадки (P), испарение (E), P-E и гидрологическое состояние суши, такое как почва-вода, замораживание / оттаивание и снег. Благодаря исследованиям водного цикла НАСА, мы можем понять, как вода движется через систему Земли в гидрологическом цикле, и мы будем в лучшем положении, чтобы эффективно управлять этим жизненно важным возобновляемым ресурсом и помогать согласовывать естественные запасы воды с потребностями человека. НАСА — единственное национальное агентство, которое имеет возможность поддерживать полный спектр исследований водного цикла, от крупномасштабного дистанционного зондирования до полевых наблюдений на месте, сбора и анализа данных, а также разработки систем прогнозирования.

Запланировано еще несколько миссий и инструментов НАСА, чтобы помочь лучше понять работу круговорота воды. В течение следующего десятилетия экспериментальная глобальная система наблюдения за водным и энергетическим циклами, объединяющая экологические спутники и потенциальные новые исследовательские миссии — i.е. передовые системы дистанционного зондирования твердых осадков, влажности почвы и запасов грунтовых вод — могут быть осуществимы. Эти предлагаемые новые подходы очень соблазнительны, поскольку знание глобальной доступности пресной воды под воздействием изменения климата приобретает все большее значение по мере роста населения. Космические измерения являются единственным средством систематического наблюдения за всей Землей при сохранении точности измерений, необходимых для оценки глобальной изменчивости.

Морская поверхностная соленость (SSS) является ключевым индикатором для понимания круговорота пресной воды в океане.Это потому, что в то время как некоторые части круговорота воды увеличивают соленость, другие части ее уменьшают. Глобальные модели SSS регулируются географическими различиями в «водном бюджете». Как и на континентах, на одних широтах океана «дождливо», а на других — засушливых и «пустынных». В целом широтные зоны, в которых преобладают осадки, имеют низкое НДС, а зоны с преобладанием сильного испарения — высокие. Самый низкий SSS наблюдается в умеренных широтах (40-50 градусов северной и южной широты), у берегов и в экваториальных регионах, а самый высокий SSS наблюдается примерно на 25-30 градусах северной и южной широты, в центрах океана и в закрытых морях.

Чтобы отслеживать изменения в моделях SSS с течением времени, ученые отслеживают взаимосвязь между испарением и осадками в океанах. После запуска Aquarius в 2008 году ученые смогут создавать точные карты мира (E — P). Таким образом, мы впервые увидим, как океан реагирует на изменчивость круговорота воды от сезона к сезону и от года к году.

Вклад миссии NASA Aqua в мониторинг воды в окружающей среде Земли будет включать все шесть инструментов Aqua: атмосферный инфракрасный зонд (AIRS), усовершенствованный модуль микроволнового зондирования (AMSU), зонд влажности для Бразилии (HSB), усовершенствованное микроволновое сканирование. Радиометр-система наблюдения за Землей (AMSR-E), спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) и облака и система радиантной энергии Земли (CERES).Комбинация AIRS / AMSU / HSB обеспечит более точные измерения температуры атмосферы и водяного пара из космоса, чем когда-либо ранее, а также с самым высоким вертикальным разрешением на сегодняшний день. Поскольку водяной пар является основным парниковым газом Земли и вносит значительный вклад в неопределенность прогнозов будущего глобального потепления, очень важно понимать, как он изменяется в системе Земли.

Замерзшая вода в океанах в виде морского льда будет исследоваться с использованием данных AMSR-E и MODIS, первые из которых позволяют проводить регулярный мониторинг морского льда с грубым разрешением, а вторые обеспечивают более высокое пространственное разрешение, но только в условиях облачности. бесплатные условия.Морской лед может изолировать нижележащую жидкую воду от потерь тепла в зачастую холодную вышележащую полярную атмосферу, а также отражает солнечный свет, который в противном случае был бы доступен для обогрева океана. Измерения AMSR-E позволят в обычном порядке определять концентрацию морского льда в обоих полярных регионах, используя заметный контраст в микроволновом излучении морского льда и жидкой воды. Это продолжит с улучшенным разрешением и точностью 22-летнюю спутниковую запись изменений протяженности полярных льдов.MODIS с его более высоким разрешением позволит идентифицировать отдельные льдины, когда они не закрыты облаками.

Эссе об атмосфере: 6 лучших эссе об атмосфере

Вот подборка эссе по теме «Атмосфера» для 6, 7, 8, 9 и 10 класса. Найдите абзацы, длинные и короткие эссе по теме «Атмосфера», специально написанные для школы ученики.

Очерк об атмосфере

Очерк Содержание:

Очерк «Введение в атмосферу»
Очерк о значении атмосферы
Очерк о составе атмосферы
Очерк строения атмосферы
Очерк о нагревании атмосферы
Очерк химии атмосферы Земли

Очерк № 1.

Введение в атмосферу:

Атмосфера представляет собой турбулентное газовое одеяло, окружающее Землю. Масса этой окружающей атмосферы составляет менее одной миллионной части массы всей Земли, но ее деятельность и влияние имеют далеко идущие последствия. В среднем каждый человек вдыхает 15 кг воздуха в день. Наличие атмосферы необходимо для поддержания всех видов жизни на Земле.

Именно атмосфера играет свою роль в выравнивании температуры поверхности земли.С его помощью создается погода, которая вызывает выветривание горных пород. Погода имеет жизненно важное значение при выполнении инженерных проектов. Многие строительные работы были отложены из-за неблагоприятных погодных условий.

Многие строительные работы можно вести только в определенное время года или при благоприятной погоде. Атмосфера играет свою роль в качестве среды для переноса воды, поскольку вода непрерывно испаряется в атмосферу, а затем выпадает на землю в виде дождя или снега, который собирается в ручьи и ледники и способствует износу камней. и транспортировать отложения в море.Инженерное внимание хорошо сосредоточено на ветрах в случаях повреждения или разрушения мостов и зданий.

Атмосфера — важный геологический агент. Атмосфера химически реагирует с горными породами, окисляя их, с образованием новых минералов. Обычно он разбивает горные породы на более мелкие фрагменты, что приводит к разрушению.

Атмосфера действует как тепловое одеяло, которое не только распределяет тепло, полученное от солнца, но и предотвращает утечку тепла из земли.Солнечный свет рассеивается газовыми молекулами и взвешенными частицами пыли.

Кроме того, газовая оболочка, окружающая Землю, защищает Землю от чрезмерного ультрафиолетового излучения и от сильной бомбардировки метеоритами. Можно понять, что миллионы метеоритов падают в атмосферу Земли каждый день, но все они разрушаются под воздействием сильного тепла, вызванного трением.

Распавшиеся осколки оседают на поверхности Земли в виде мелкой космической пыли.В исключительных случаях некоторые крупные метеориты могут пройти сквозь атмосферу и упасть на землю, а также могут проникнуть в землю на несколько метров.

Под суточной погодой в каком-либо месте мы понимаем временное состояние преобладающих атмосферных условий, таких как температура, давление воздуха, влажность ветра, облачность и осадки. Климат — это совокупный эффект погоды в течение длительного периода времени. Почвы и растительность в регионе в значительной степени определяются климатом региона.На геологические процессы, особенно выветривание горных пород и минералов и эрозию земель, влияет климат.

Эссе № 2. Значение атмосферы:

Воздух толщиной в несколько сотен километров, окутывающий всю Землю, называется атмосферой. Он состоит из различных газов. Большая часть жизни на Земле существует в нижней части атмосферы, в зоне около твердой Земли.

Он действует как оранжерея и поддерживает среднюю температуру земли около 35 ° C, а также защищает землю от вредного излучения солнца.Атмосфера является хранилищем водяного пара и служит средством более быстрого воздушного транспорта.

Эссе № 3. Состав атмосферы :

Атмосфера представляет собой толстую газовую оболочку, которая окружает Землю со всех сторон и прикреплена к земной поверхности силой тяжести. Атмосфера является важным компонентом биосферной экосистемы, потому что жизнь на поверхности Земли происходит из-за этой атмосферы, иначе Земля стала бы бесплодной, как Луна.

Помимо обеспечения всеми необходимыми газами для существования всех форм жизни в биосфере, он также фильтрует поступающее солнечное излучение и, таким образом, не позволяет волнам ультрафиолетового солнечного излучения достигать поверхности земли и, таким образом, защищает землю от перегрева.

Высота атмосферы оценивается от 16 до 29 тысяч километров над уровнем моря. Подсчитано, что 97 процентов эффективной атмосферы находится на высоте до 29 км. По сути, воздух — это механическая смесь нескольких газов.

Атмосфера состоит из:

(i) газов,

(ii) пара и

(iii) твердых частиц.

и. Газы:

Азот (78%) и кислород (21%) являются основными газами, которые составляют 99% от общего газового состава атмосферы. Оставшийся один процент представлен арганом (0,93%), диоксидом углерода (0,03%), неоном (0,0018%), гелием (0,0005%), озоном (0,00006%), водородом (0,00005%), криптоном (следы), ксенон (след), метан (след) и т. д.

Кислород — самый важный газ с точки зрения живых организмов, потому что они вдыхают его для своего выживания. Кислород также необходим для сжигания горючего. Азот действует как разбавитель и обычно химически неактивен.

Двуокись углерода используется зелеными растениями для фотосинтеза. Он поглощает большую часть лучистой энергии Земли и повторно излучает ее обратно на Землю. Таким образом, двуокись углерода, парниковый газ, повышает температуру нижних слоев атмосферы и поверхности земли.

Концентрация углекислого газа в атмосфере постепенно увеличивается из-за сжигания ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа) и вырубки лесов. Озон поглощает большую часть ультрафиолетовых лучей, излучаемых солнцем, и тем самым предотвращает перегрев Земли.

ii. Водяной пар:

Содержание пара в атмосфере колеблется от нуля до 5 процентов по объему. В климатическом отношении водяной пар является очень важной составляющей атмосферы.Атмосферный пар поступает в результате испарения влаги и воды из водоемов (например, морей и океанов, озер, резервуаров и прудов, рек и т. Д.), Растительности и почвенного покрова. Пар зависит от температуры, и поэтому он уменьшается от полюса к экватору в ответ на понижение температуры к полюсам.

Содержание пара в приземном воздухе во влажных тропических районах на широтах 50 ° и 70 ° составляет 2,6%, 0,9% и 0,2% (по объему) соответственно. Содержание пара уменьшается вверх.Более 90% всего атмосферного пара находится на высоте до 5 км. Если происходит одновременная конденсация всего атмосферного пара, вокруг земли образуется слой воды толщиной в один дюйм.

Даже такое скудное количество водяного пара в атмосфере отвечает за различные типы погодных явлений. Содержание влаги в атмосфере создает несколько форм конденсации и выпадения осадков, например, облака, туман, роса, осадки, иней, град, лед, снегопад и т. Д.

Пар почти прозрачен для приходящего коротковолнового солнечного излучения, так что волны электромагнитного излучения достигают поверхности земли без особых препятствий, но пар менее прозрачен для исходящего коротковолнового земного излучения и, следовательно, помогает нагревать поверхность земли и нижнюю часть атмосферы, потому что он поглощает земное излучение.

iii. Твердые частицы:

Твердые частицы, присутствующие в атмосфере, включают частицы пыли, частицы соли, пыльцу, дым и сажу, вулканический пепел и т. Д.Большинство твердых частиц остается в атмосфере во взвешенном состоянии. Эти частицы помогают рассеивать солнечное излучение, которое придает разнообразный очаровательный красный и оранжевый цвет на восходе и закате.

Небо кажется голубым из-за избирательного рассеяния солнечного излучения частицами пыли. Частицы соли становятся гигроскопичными ядрами и, таким образом, способствуют образованию водяных капель, облаков и различных форм конденсации и осадков.

По химическому составу атмосфера делится на две широкие зоны, а именно.:

(1) Гомосфера.

(2) Гетеросфера.

(1) Гомосфера представляет собой нижнюю часть атмосферы и простирается до высоты 90 км от уровня моря. Основными составляющими газами являются кислород (20,946%) и азот (78,084%). Другие газы: арган, углекислый газ, неон, гелий, криптон, ксенон, водород и т. Д.

Эта зона называется гомосферой из-за однородности пропорций различных газов. Другими словами, пропорции разных газов одинаковы на разных уровнях в этой зоне.Можно отметить, что человек все больше нарушает естественные пропорции газов благодаря своей постоянно расширяющейся экономической деятельности и современным технологиям. Например, доля углекислого газа быстро увеличивается из-за сжигания ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа) и вырубки лесов.

Концентрация углекислого газа в атмосфере в начале промышленной революции (1860 г. н.э.) была зафиксирована на уровне от 280 до 290 ppm (частей на миллион) по объему, но теперь она увеличилась до 350-360 ppm (1988 A.D.), таким образом, зарегистрировав общий рост на 25 процентов по сравнению с доиндустриальным уровнем.

С другой стороны, доля газообразного озона быстро уменьшается из-за постоянно растущего производства и потребления CFC (хлорфторуглеродов) и галогенированных газов.

На основе тепловых условий гомосфера была разделена на три слоя, а именно:

(i) тропосфера,

(ii) стратосфера и

(iii) мезосфера.

(2) Гетеросфера простирается от 90 км до 10 000 км.Различные слои этой сферы различаются по своим химическим и физическим свойствам.

В этой сфере есть четыре различных слоя газов:

(i) Молекулярный азот В 4-м слое преобладает молекулярный азот и простирается вверх до высоты 200 км (от 90 до 200 км),

(ii) Атомный кислородный слой простирается от 200 до 1100 км.

(iii) Далее вверх находится слой гелия, простирающийся до высоты 3500 км.

(iv) Слой атомарного водорода — это самый верхний слой атмосферы и простирается до самой внешней границы атмосферы.

Очерк № 4. Структура атмосферы :

Современные знания об атмосфере основаны на информации, полученной с помощью ракет, радаров и спутников. Эффективная высота атмосферы оценивается между 16 и 29 тысячами километров над уровнем моря, но наиболее важна высота атмосферы до 800 км. Около 50 процентов атмосферы находится ниже высоты 5,6 км, а 97 процентов атмосферы находится на высоте всего 29 км.

Верхний предел атмосферы, хотя и неизвестен, считается 10 000 км от уровня моря. Атмосфера Земли состоит из нескольких зон или слоев, похожих на сферические оболочки.

На основе характеристик температуры и давления воздуха существует четыре слоя от поверхности земли вверх, например:

(1) тропосфера,

(2) стратосфера,

(3) мезосфера и

(4) Термосфера (рис. 32.1).

(1) Тропосфера :

Самый нижний слой атмосферы известен как тропосфера и является наиболее важным слоем, потому что почти все погодные явления (например,g., туман, облако, роса, мороз, ливень, град, шторм, облако-гром, молния и т. д.) встречаются в этом слое. Таким образом, тропосфера имеет первостепенное значение для всех форм жизни, включая человека, в биосферной экосистеме, поскольку они сосредоточены в самой нижней части атмосферы.

Температура снижается с увеличением высоты со скоростью 6,5 ° C на 1000 м. Эта скорость снижения температуры называется нормальной скоростью понижения температуры. Высота тропосферы подвержена сезонным колебаниям.Другими словами, высота тропосферы изменяется от экватора к полюсам (уменьшается) и от одного сезона в году к другому сезону (увеличивается летом, а уменьшается зимой).

Средняя высота тропосферы составляет около 16 км над экватором и 6 км над полюсами. Верхняя граница тропосферы называется тропопаузой и имеет толщину около 1,5 км. Высота тропопаузы составляет 17 км над экватором и от 9 до 10 км над полюсами. Существует также сезонная изменчивость высоты тропопаузы.

Его высота составляет 17 км в январе и июле над экватором, а температура на этой высоте составляет -70 ° C. Высота тропопаузы в июле и январе над 45 ° северной широты составляет 15 км (температура -60 ° C) и 12,5 км (температура -58 ° C) соответственно. Далее к полюсу высота уменьшается и составляет 10 км в июле (температура -45 ° C) и 9 км в январе (температура -58 °) над Северным полюсом.

Очевидно, что температура в верхней части тропопаузы самая низкая над экватором (-70 ° C) и относительно высокая над полюсами.Так как температура понижается вверх со скоростью 6,5 ° C на 1000 м и, следовательно, естественно, что температура на высоте 17 км над экватором становится намного ниже, чем на высоте 9-10 км над полюсами. Слово тропосфера буквально означает «зона или область смешения», тогда как слово «тропопауза» означает «место, где смешение прекращается».

(2) Стратосфера :

Слой чуть выше тропосферы называется стратосферой, но существует противоположное мнение о высоте и толщине этого слоя.Средняя высота над средними широтами определена в 25-30 км, тогда как другие оценивают ее в 80 км. В среднем верхняя граница стратосферы принимается равной 50 км.

Существует также противоположное мнение об изменении или отсутствии изменения температуры с увеличением высоты в этой сфере. Некоторые ученые считают, что стратосфера изотермична, то есть температура не меняется с увеличением высоты, в то время как другие считают, что температура постепенно повышается и становится ⁰ C или 32 ° F на высоте 50 км, верхний предел. стратосферы, известной как стратопауза.

Хотя стратосфера более или менее лишена основных погодных явлений, в нижних слоях стратосферы наблюдается циркуляция приятных ветров и перистых облаков. Нижняя часть этого слоя очень важна для форм жизни в биосферной экосистеме высотой 15-30 км, хотя озон был обнаружен, потому что концентрация озона находится на высоте до 80 км.

Нижняя часть стратосферы с максимальной концентрацией озона называется озоносферой, которая ограничена высотой от 15 км до 35 км от уровня моря, хотя верхний предел установлен на уровне 55 км.Озон (O ₃), определяемый как «трехатомный изотоп кислорода или просто трехатомная форма кислорода (O ₃)», представляет собой раздражающий газ слабого синего цвета с характерным резким запахом. Озоновый газ нестабилен, потому что образование и разрушение этого газа — постепенный и непрерывный естественный процесс.

Он действует как защитное прикрытие для биологических сообществ в биосфере, поскольку поглощает почти все ультрафиолетовые лучи солнечного излучения и, таким образом, защищает поверхность земли от перегрева.Недавно исследователи показали, что в результате деятельности человека происходит постепенное истощение газообразного озона в атмосфере. Можно указать, что сочетание атмосферного кислорода (O ₂) с отдельными молекулами кислорода приводит к образованию озона (O ₂ + O → O ₃), тогда как разрушение озона (O ₃) в O ₂ и O приводит к истощению или разрушению озона.

Основными виновниками разрушения озона являются галогенированные газы, называемые хлорфторуглеродами, галонами и оксидами азота.Хлорфторуглероды, широко известные как ХФУ, относятся к категории синтетических химикатов и представляют собой относительно простые соединения элементов хлора, фтора и углерода и изначально являются стабильными соединениями, которые не оказывают какого-либо токсического воздействия на жизненные процессы в биосфере на уровне земли.

Эти синтетические химические вещества широко используются в качестве пропеллентов в распылителях баллончиков, в качестве жидкостей в кондиционерах, холодильниках и т. Д. Хлорфторуглероды при использовании в качестве пропеллентов выбрасываются в воздух и переносятся в стратосферу за счет вертикальной циркуляции атмосферы.Хлор при отделении от хлорфторуглеродов вступает в реакцию с водой и, таким образом, истощает озон, а разлагает озон на O ₂ и O.

Кроме того, оксиды азота, выделяемые сверхзвуковыми струями, летящими на высоте 18-22 км, также разрушают озон. Истощение озона приведет к повышению температуры поверхности земли и нижних слоев атмосферы. Это вызовет глобальное потепление, кислотные дожди, таяние континентальных ледников и повышение уровня моря, рак кожи у людей с белой кожей, ядовитый смог, снижение фотосинтеза, экологическую катастрофу и нестабильность экосистемы.

(3) Мезосфера :

Мезосфера простирается от 50 до 80 км. Температура снова понижается с увеличением высоты.

Фактически, рост температуры с увеличением высоты в стратосфере останавливается на стратопаузе. На самой верхней границе мезосферы (80 км) температура достигает -80 ° C. Этот предел называется мезопаузой, выше которой температура увеличивается с увеличением высоты.

(4) Термосфера :

Часть атмосферы за пределами мезопаузы известна как термосфера, в которой температура быстро увеличивается с увеличением высоты.Подсчитано, что температура на ее верхнем пределе (высота не определена) становится 1700 ° C.

Следует отметить, что эту температуру нельзя измерить обычным термометром, потому что газы становятся очень легкими из-за чрезвычайно низкой плотности. Вот почему не чувствуешь тепла, когда вытягиваешь руку в воздухе.

Термосфера разделена на два слоя, а именно:

(1) лоносфера и

(2) экзосфера.

(1) Ионосфера простирается от 80 км до 640 км.В этой сфере есть несколько ионных слоев (с увеличивающейся высотой), например, слой D, слой E, слой F и слой G. Слой D (высота от 60 до 99 км) отражает сигналы низкочастотных радиоволн, но поглощает сигналы средних и высоких частот.

Этот слой исчезает с заходом солнца, потому что он связан с солнечным излучением. Слой E, также известный как слой Kennelly — Heaviside, находится на высоте от 99 до 130 км. Этот слой отражает обратно на землю радиоволны средней и высокой частоты.Этот слой образуется из-за взаимодействия фотонов солнечного ультрафиолета с молекулами азота и азота, поэтому он также исчезает с заходом солнца. Спорадический слой E связан с высокоскоростными ветрами и создается при особых обстоятельствах.

Этот слой отражает радиоволны очень высокой частоты. Слой E ₂ обычно находится на высоте 150 км и образуется в результате реакции ультрафиолетовых солнечных фотонов с молекулами кислорода, поэтому этот слой также исчезает в ночное время.Слой F состоит из двух подслоев, например Слои F ₁ и F ₂ (150–380 км), вместе называемые «слоем Аплтона». Эти слои отражают обратно на землю радиоволны средних и высоких частот. Слой G (400 км и выше), скорее всего, сохраняется днем и ночью, но не обнаруживается.

(2) Экзосфера представляет собой самый верхний слой атмосферы. Фактически, мы очень мало знаем об атмосфере, простирающейся на высоту более 640 км от уровня моря.Плотность становится чрезвычайно низкой, и атмосфера напоминает туманность, потому что она очень разреженная. Температура достигает 5568 ° C на ее внешнем пределе, но эта температура полностью отличается от температуры воздуха на поверхности земли, так как никогда не ощущается.

Очерк № 5. Нагрев атмосферы:

Солнце — главный источник энергии и тепла. Он обеспечивает солнечную энергию (инсоляцию) или топливо для погодных и климатических процессов. Энергия, излучаемая солнцем, известна как солнечное излучение.Поступающее на Землю солнечное излучение известно как инсоляция.

Подсчитано, что Земля получает около двух калорий тепла на квадратный сантиметр в минуту. Это фиксированное количество тепла известно как солнечная постоянная. Из поступающей солнечной радиации почти 50 процентов может достигать поверхности земли, а остальные 50 процентов отражаются обратно в космос из атмосферы и от земли.

Уровень инсоляции отличается от места к месту и зависит от:

(a) Расстояние от Солнца и его высоты,

(b) Количество пересекаемой атмосферы,

(d) Энергия, выделяемая солнцем.

Перпендикулярные лучи должны проходить через меньшую часть атмосферы и распространяться по небольшой части поверхности. Поэтому регионы, получающие прямые и перпендикулярные лучи, теплее других. Точно так же инсоляция напрямую связана с продолжительностью солнечного света.

Поскольку продолжительность солнечного света зависит от широты и времен года, то же самое и с инсоляцией. Кроме того, выход солнечной энергии варьируется в пределах 5-10% с увеличением или уменьшением солнечных пятен.Это приводит к изменению солнечной постоянной почти на 2%.

Атмосфера нагревается четырьмя способами:

(1) конвекция,

(2) проводимость,

(3) радиация и

(4) сжатие.

(1) Конвекция:

Передача тепла атмосферы из одного места в другое называется конвекцией. Когда поверхность земли нагревается больше, чем верхние слои атмосферы, воздух у поверхности земли также нагревается и поднимается вверх из-за уменьшения плотности.

За счет непрерывного восходящего движения горячего воздуха создается вакуум, и в него поступает более холодный воздух из окружающих областей. Таким образом, возникает конвекционный ток, и тепло передается верхним слоям атмосферы. Конвекция — главный процесс нагрева атмосферы.

(2) Проводимость:

Проводимость — это процесс передачи тепла посредством молекулярной активности. Когда два тела с неравной температурой соприкасаются, происходит поток энергии от более теплого тела к более холодному.Нижний слой атмосферы, особенно тот, который вступает в прямой контакт с поверхностью земли, нагревается в процессе теплопроводности.

(3) Излучение:

Радиация — это прямое нагревание за счет передачи тепловых волн. Верхний слой атмосферы поглощает некоторое количество тепла солнечных лучей, когда они проходят через атмосферу. Излучение Земли называется земным излучением. Благодаря определенным химическим и физическим свойствам элементов атмосферы они поглощают больше тепла от земного излучения, чем от солнечного.

(4) Сжатие:

Другой метод нагрева — это сжатие. Когда холодный воздух опускается, его вес сжимает воздух внизу, а воздух нижнего слоя нагревается за счет давления сверху, и температура повышается.

Тепловой баланс:

Установлено, что существует баланс приходящей солнечной радиации и количества земной радиации, возвращенной в космос. Баланс входящей и исходящей радиации называется тепловым балансом.

Global Warming:

Глобальное потепление означает повышение температуры земли. Различные газы, присутствующие в атмосфере, поглощают и излучают солнечный свет в результате парниковых процессов. Этот процесс увеличивает температуру земли. Есть разные факторы, ответственные за нагрев земли.

Это:

1. Действия человека:

В результате деятельности человека метан и углекислый газ попадают в атмосферу в основном за счет сжигания ископаемого топлива и различных видов сельскохозяйственной деятельности.Двуокись углерода позволяет поступающей солнечной радиации проникать на поверхность земли, но она поглощает земную радиацию и отправляется обратно на Землю. Процесс способствует повышению температуры поверхности земли.

2. Индустриализация:

Быстрая индустриализация, технологические изменения, революция в развитии сельского хозяйства и транспорта привели к значительному притоку в атмосферу двуокиси углерода, метана и хлорфторуглеродных газов. Часть этих газов потребляется растительностью, а часть растворяется в океанской воде.

Около 50 процентов остается в атмосфере. Эти газы поглощают земное излучение и отправляются обратно на Землю. Процесс способствует повышению температуры поверхности земли.

Ученые предсказали, что к 2020 году температура над Землей будет выше, чем в течение последних 1000 лет. Следовательно, очень важно уменьшить парниковый эффект и снизить количество углекислого газа, который в основном ответственен за глобальное потепление.

Солнечная энергия, полученная земной поверхностью, включая как поверхность земли, так и водную поверхность (морей и океанов), преобразуется в тепловую энергию в виде явного тепла (тепла, которое можно измерить термометром) и временно сохраняется. Эта накопленная энергия излучается с поверхности земли и воды в виде длинных волн в атмосферу.

Процесс излучения тепловой энергии от поверхности земли называется излучением земли (включая излучение как от поверхности земли, так и от поверхности воды). Часть этого земного излучения после поглощения атмосферой снова излучается обратно на поверхность Земли. Этот процесс излучения земной тепловой энергии из атмосферы обратно на поверхность земли называется встречным излучением.Противодействие излучению осуществляется в основном водяным паром и атмосферным углекислым газом.

Нагрев атмосферы прямым солнечным излучением :

Тепловая энергия излучается от внешней поверхности Солнца (фотосферы) в виде длинных волн. Атмосфера поглощает 14 процентов приходящей коротковолновой солнечной радиации за счет присутствующих в ней озона, водяного пара и т. Д. Семь процентов этой энергии распространяется в нижних слоях атмосферы на высоту до 2 км.Очевидно, что это количество слишком мало для значительного нагрева атмосферы.

Проводимость :

Передача тепла через молекулы вещества в любом теле называется проводимостью.

Передача тепла в процессе теплопроводности может осуществляться двумя способами, а именно:

(i) от одной части тела к другой части того же тела и

(ii) от одной тело к другому касающемуся телу.

Электропроводность может быть эффективной только тогда, когда существует разница температур в разных частях одного или двух тел, и процесс продолжается до тех пор, пока температуры всех частей тела или двух соприкасающихся тел не станут одинаковыми.

Очевидно, что тепло передается от более теплого тела к более холодному за счет движения молекул. Скорость передачи тепла за счет движения молекул зависит от теплопроводности вещества. Вещество или тело, которое позволяет передавать тепло за счет проводимости с очень высокой скоростью, называется хорошим проводником тепла, в то время как вещество или тело, которое замедляет теплопроводность, называется плохим или плохим проводником тепла. Металл является хорошим проводником тепла, а воздух — очень плохим проводником тепла.

Поверхность земли в дневное время нагревается после получения солнечной радиации. Воздух, соприкасающийся с более теплой поверхностью земли, также нагревается из-за передачи тепла (теплопроводности) от поверхности земли через молекулы к воздуху. Поскольку воздух очень плохо проводит тепло, и, следовательно, передача тепла от поверхности земли посредством теплопроводности эффективна только на расстоянии до нескольких метров в нижних слоях атмосферы.

Зимними ночами поверхность земли становится холоднее, чем воздух над ней, и, таким образом, тепло передается от нижней части атмосферы к поверхности земли, и, таким образом, атмосфера охлаждается.

Земное излучение :

Процесс передачи тепла от одного тела к другому без помощи материальной среды (например, твердой, жидкой или газообразной) называется излучением.

Существуют два основных закона, которые определяют природу потока тепловой энергии через излучение:

(a) Закон смещения Вина «гласит, что длина волны излучения обратно пропорциональна абсолютной температуре излучающего тела».

(b) Закон Стефана-Больцмана «утверждает, что поток или поток излучения пропорционален четвертой степени абсолютной температуры излучающего тела».

Поверхность Земли после получения солнечной инсоляции посредством коротковолнового электромагнитного излучения нагревается и излучает тепло в атмосферу в виде длинноволнового или инфракрасного излучения в течение 24 часов. Следует помнить, что атмосфера более или менее прозрачна для приходящей коротковолновой солнечной радиации, но она поглощает более 90 процентов уходящей длинноволновой земной радиации через водяной пар, углекислый газ, озон и т. Д.

Таким образом, земная радиация является важнейшим источником нагрева атмосферы. Процесс излучения тепла от поверхности земли называется излучением земли. Часть этого земного излучения после поглощения атмосферой излучается обратно на поверхность Земли. Этот процесс излучения земной тепловой энергии из атмосферы обратно на поверхность земли называется встречным излучением, которое осуществляется в основном водяным паром и атмосферным углекислым газом.

Этот механизм, известный как парниковый эффект, поддерживает относительно теплые нижние слои атмосферы и поверхность земли. Таким образом, атмосфера действует как оконное стекло, которое пропускает коротковолновую солнечную радиацию и предотвращает утечку длинноволновой земной радиации в космос.

Очевидно, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере приведет к усилению парникового эффекта и, следовательно, к повышению температуры поверхности земли. Можно отметить, что углекислый газ также поглощает длинноволновое земное излучение и помогает поддерживать теплоту нижних слоев атмосферы и поверхности земли.Водяной пар поглощает как приходящую коротковолновую солнечную радиацию, так и уходящую длинноволновую земную радиацию.

Поскольку большая часть водяного пара сконцентрирована в нижних слоях атмосферы (90 процентов всего водяного пара в атмосфере находится на высоте до 5 км в нижних слоях атмосферы) и, следовательно, как приходящая солнечная радиация, так и исходящая земная радиация увеличиваются с увеличением высоты. . По этой причине высокие горы называют радиационными окнами.

Конвекция :

Передача тепловой энергии посредством движения массы вещества из одного места в другое называется конвекцией.Процесс конвекции становится эффективным только в жидкостях или газах, поскольку движение их внутренней массы активирует конвекцию тепловой энергии. Поверхность земли нагревается после получения тепловой энергии (инсоляции) от солнца.

Следовательно, воздух, соприкасающийся с более теплой поверхностью земли, также нагревается и расширяется в объеме. Таким образом, более теплый воздух становится легче и поднимается вверх, и возникает вертикальная циркуляция воздуха. И наоборот, относительно более холодный воздух наверху становится тяжелее из-за сжатия в объеме и, таким образом, опускается, чтобы достичь поверхности земли.Нисходящий воздух нагревается за счет сухой адиабатической скорости и теплой поверхности земли.

Этот теплый воздух снова поднимается вверх из-за увеличения объема и уменьшения плотности. Весь механизм подъема более теплого воздуха и опускания более холодного воздуха порождает конвекционные потоки в нижних слоях атмосферы. Этот конвективный механизм переносит тепло от поверхности земли в атмосферу и, таким образом, способствует нагреванию нижних слоев атмосферы. Точно так же на поверхности земли возникают горизонтальные конвекционные потоки.

Кроме того, атмосфера также нагревается за счет скрытой теплоты конденсации, расширения и сжатия воздуха.

Очерк № 6. Химия атмосферы Земли:

Атмосфера Земли на 99,9% состоит из азота, кислорода и аргона, из оставшихся 0,1% примерно половина (0,04%) приходится на три переходных газа. CO ₂, Ne и He.

Оставшаяся мельчайшая часть атмосферы (0,66%) состоит из сложной смеси сотен газовых примесей, наиболее распространенной из которых является метан при 1.7 частей на миллион. Многие газы на уровне частей на триллион (10-¹² об / об) полностью созданы руками человека, но все же могут оказывать значительное влияние на окружающую среду.

Некоторые следовые газы контролируют или влияют на климат и стабильность Земли. Долгоживущие газы, количество которых увеличивается со значительными темпами из-за деятельности человека, представляют особый интерес в настоящее время, поскольку они в конечном итоге приводят к истощению стратосферного озона, глобальному потеплению и нарушениям химического состава атмосферы, которые, по мнению многих, будут вредными для жизни человека.

Состав атмосферных газов согласно настоящей оценке представлен в таблице 10.1. Существенное влияние деятельности человека на глобальные циклы следовых газов возникло только в прошлом веке.

С 1800 года человеческое население увеличилось с 1 до 7 миллиардов, что привело к быстрым изменениям на поверхности земли и нарушению глобального баланса газовых примесей, изменения в составе атмосферы, которые произошли, являются беспрецедентными за последние несколько тысяч. годы.

Скорость изменения сейчас намного выше, чем это может происходить в результате естественных климатических циклов, хотя трудно доказать, что не было периодов, когда концентрации газовых примесей не поднимались быстро, а затем падали. Происходящие сейчас изменения происходят из промышленной революции (с 1760 г.) и развития технологий.

Эти изменения напрямую связаны с человеческими событиями и деятельностью. Распространено мнение, что изменения, которые человек вызывает в атмосферной среде, неестественны и вредны для здоровья.

Существовали различные типы природных процессов, такие как вулканические, землетрясения, разложения и климатические преобразования, которые привели к изменениям в глобальном составе атмосферы в дополнение к антропогенной деятельности, такой как индустриализация, урбанизация и модернизация сельскохозяйственной деятельности.

Атмосферная стабильность — атмосферные процессы и явления

Элисон Ньюджент и Дэвид ДеКу

Цели обучения

К концу этой главы вы должны уметь:

Интерпретация стабильности на основе значений адиабатического градиента в сухой и влажной среде
Понять, как устойчивость соотносится с вертикальным движением атмосферы
Опишите и различите множество линий на диаграмме Skew-T log-P
Найдите LCL, области CAPE и CIN и тропопаузу на диаграмме Skew-T log-P

Кучево-дождевое облако поднимается и расширяется в результате нестабильности атмосферы (общественное достояние).

Когда вы думаете о слове «стабильный», вы обычно думаете об объекте, который вряд ли изменится, или о чем-то сбалансированном. Противоположное верно для чего-то «нестабильного». Неустойчивый объект со временем может упасть или поменять положение. То же самое и с облаками. Когда вы видите пушистое кучевое облако, вы можете заметить, что оно меняет форму каждую минуту. Такие облака находятся в состоянии постоянного изменения и, таким образом, представляют атмосферу в нестабильном состоянии.

Идеальное кучевое облако к западу от Волшебного острова (фото Сары Уильямсон).

Неустойчивость атмосферы — это понятие, тесно связанное с грозами, развитием кучевых облаков и вертикальным движением. Чтобы визуализировать концепцию стабильности , вы можете представить себе валун, сидящий на дне каньона, окруженный крутыми холмами, как показано на рисунке ниже синим кружком. Если бы вы были достаточно сильны, чтобы толкнуть валун из исходного положения на полпути вверх по одному из холмов, он откатился бы вниз, как только вы отпустите его. Несмотря на то, что на валун действует сила и вызывается начальное смещение, он вернется в исходное положение, а чистое смещение будет равно нулю.Чтобы визуализировать концепцию нестабильности , представьте тот же валун на вершине холма (красный кружок внизу). Если бы вы могли немного толкнуть валун в любом направлении, он начал бы катиться вниз и ускоряться от исходного положения. Однако, если бы тот же валун был помещен на ровную поверхность (зеленый кружок ниже), и вы должны были толкнуть его, он изменит положение, но останется в своем новом положении. Это пример нейтральной стабильности .

Каждая из этих концепций может быть применена к движению частиц воздуха в атмосфере.Тема стабильности в атмосферной науке важна, потому что образование облаков тесно связано со стабильностью или нестабильностью в атмосфере. В этой главе мы свяжем эти концепции с плавучестью частиц воздуха и научимся использовать термодинамические диаграммы для визуализации движения.

Примеры стабильности и нестабильности по отношению к температуре воздуха и посылок (создано Бриттом Зайфертом).

Адиабатические процессы

Обсуждая стабильность в атмосферных науках, мы обычно думаем о частицах воздуха или воображаемых пузырьках воздуха, которые могут свободно расширяться и сжиматься, но не смешиваются с окружающим их воздухом и не распадаются на части.Ключевой частью информации является то, что движение воздушных частиц в атмосфере можно оценить как адиабатический процесс. Адиабатические процессы не имеют теплообмена и являются обратимыми.

Представьте, что у вас есть кусок воздуха на поверхности Земли. Воздушный пакет имеет ту же температуру и давление, что и окружающий воздух, который мы будем называть окружающей средой. Если бы вы подняли пакет с воздухом, он оказался бы в месте, где давление окружающего воздуха ниже, потому что мы знаем, что давление уменьшается с высотой.Поскольку давление окружающего воздуха снаружи посылки ниже, чем давление внутри посылки, молекулы воздуха внутри посылки будут эффективно толкаться наружу на стенки посылки и адиабатически расширяться. Молекулы воздуха внутри посылки должны использовать часть своей собственной энергии для расширения стенок воздушной посылки, поэтому температура внутри посылки снижается по мере уменьшения внутренней энергии. Подводя итог, можно сказать, что поднимающиеся частицы воздуха расширяются и охлаждаются адиабатически, не обмениваясь теплом с окружающей средой.

А теперь представьте, что вы перемещаете ту же посылку с воздухом обратно на поверхность Земли. Воздушный пакет перемещается в среду с более высоким давлением воздуха. Более высокое давление окружающей среды будет толкать стенки посылки внутрь, вызывая их сжатие и повышая внутреннюю температуру.

Процесс является адиабатическим, поэтому теплообмен с окружающей средой опять же отсутствует. Однако изменения температуры в воздушной посылке все же могут происходить, но не из-за перемешивания, а из-за изменений внутренней энергии воздушной посылки.

Сухая адиабатическая скорость

Пока воздушный пакет является ненасыщенным (относительная влажность <100%), скорость изменения его температуры будет постоянной. Уменьшение температуры с высотой называется периодом отклонения , и хотя температура снижается с высотой, оно определяется как положительное, потому что это период отклонения . Вспомните из главы 3, что скорость адиабатического градиента , Γ _d , равна 9.8 К · км ^-1 = 9,8 ° C · км ^-1 . Это падение температуры связано с адиабатическим расширением и уменьшением внутренней энергии.

Воздух поднимается, расширяется и охлаждается со скоростью сухого адиабатического градиента, приблизительно равной уменьшению на 10 ° C на км (создано Бриттом Зайфертом).

Вернемся к теме стабильности атмосферы. Стабильность в атмосфере относится к состоянию равновесия. Как обсуждалось в примере с валуном на холме или в долине, некоторое начальное движение приводило к большему (нестабильность), меньшему (стабильность) или отсутствию изменений (нейтральное).При некотором начальном изменении высоты посылки с воздухом, если воздух находится в стабильном равновесии, посылка будет иметь тенденцию возвращаться в исходное положение после того, как она будет вынуждена подняться или опускаться. В нестабильном равновесии воздушная посылка будет ускоряться от своего исходного положения после того, как ее толкнут. Движение может быть восходящим или нисходящим, но обычно нестабильная атмосфера способствует вертикальным движениям. Наконец, в нейтральном равновесии некоторое начальное изменение высоты посылки воздуха не приведет к дополнительному перемещению.

Определение устойчивости

Как узнать, будет ли воздушная посылка стабильной после первоначального перемещения? Стабильность определяется путем сравнения температуры поднимающегося или опускающегося воздушного пучка с температурой окружающего воздуха. Представьте себе следующее: в какой-то момент у воздушной посылки такие же температура и давление, как и у окружающей среды. Если поднять воздушную посылку на некоторое расстояние, ее температура упадет на 9,8 К · км ^-1, что соответствует скорости сухого адиабатического градиента.Если воздушная посылка холоднее окружающей среды в ее новом положении, она будет иметь более высокую плотность и будет иметь тенденцию опускаться в исходное положение. В этом случае воздух стабилен, потому что вертикальному движению препятствует. Если поднимающийся воздух теплее и менее плотен, чем окружающий воздух, он будет продолжать подниматься, пока не достигнет нового равновесия, при котором его температура будет соответствовать температуре окружающей среды. В этом случае из-за усиления начального изменения посылка будет нестабильной. Чтобы выяснить, является ли воздушный пакет нестабильным или нет, мы должны знать температуру поднимающегося воздуха и окружающей среды на разных высотах.

Один из способов сделать это на практике — использовать метеозонд. Мы можем получить вертикальный профиль градиента окружающей среды, выпустив радиозонд, прикрепленный к метеозонду. Радиозонд отправляет обратно данные о температуре, влажности, ветре и местоположении, которые отображаются на термодинамической диаграмме. Этот вертикальный график температуры и других переменных известен как зондирование .

Устойчивость в сухом состоянии

Если пакет с воздухом сухой, то есть ненасыщенный, стабилизация относительно проста. Атмосфера, в которой градиент окружающей среды такой же, как и скорость сухого адиабатического градиента, что означает, что температура в окружающей среде также падает на 9,8 К · км ^-1, будет считаться нейтрально стабильной. После некоторого начального вертикального смещения температура воздушной посылки всегда будет такой же, как и в окружающей среде, поэтому дальнейших изменений положения не ожидается.

Если градиент окружающей среды меньше, чем скорость адиабатического градиента в сухом состоянии, некоторое начальное вертикальное смещение воздушной посылки приведет к тому, что воздушная посылка будет либо холоднее, чем окружающая среда (если ее поднять), либо теплее, чем окружающая среда (если толкать вниз) .Это связано с тем, что при поднятии температура воздушной посылки упадет больше, чем температура окружающей среды. Это стабильная ситуация для пакета с сухим воздухом и типичный сценарий в атмосфере. Глобальная средняя скорость градиента тропосферы в г. составляет 6,5 тыс. Км ^-1 , что является стабильным для работы без подъема.

Наконец, если погрешность окружающей среды больше, чем скорость адиабатического градиента в сухом состоянии, некоторое начальное вертикальное смещение воздушной посылки приведет к тому, что воздушная посылка будет либо теплее, чем окружающая среда (если ее поднимают), либо холоднее, чем окружающая среда (если толкать ее). вниз).Это связано с тем, что при поднятии температура воздушной посылки упадет меньше, чем температура окружающей среды. Это нестабильная ситуация для посылки с сухим воздухом.

В целом для посылок с сухим воздухом верно следующее.

Влажная адиабатическая задержка

С добавлением влаги все усложняется. В главе 4 мы узнали, что насыщенность воздушной посылки зависит в первую очередь от ее температуры и, конечно же, от содержания влаги.График зависимости Клаузиуса-Клапейрона показывает нам, что при одинаковом количестве влаги воздух с большей вероятностью будет насыщен при более низкой температуре.

Мы знаем, что при подъеме посылки с воздухом ее температура падает в соответствии с величиной адиабатического градиента в сухом состоянии. Так что же происходит, когда воздушный пакет становится достаточно холодным, чтобы воздух стал насыщенным по отношению к водяному пару? Короткий ответ заключается в том, что если он продолжает охлаждаться, водяной пар конденсируется в жидкую воду, образуя облако.

Когда водяной пар конденсируется, он переходит из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией.Энергия никогда не создается и не разрушается, особенно при фазовых переходах, так что же происходит со всей этой избыточной энергией? Энергия выделяется в виде скрытого тепла. Скрытая теплота конденсации приблизительно равна 2,5 * 10 ⁶ Дж · кг ^-1, что означает, что на каждый кг водяного пара, который конденсируется с образованием жидкой воды, выделяется 2,5 * 10 ⁶ Дж энергии. .

Это имеет большие последствия для градиента воздушной посылки и отличает сухую адиабатическую градиентную скорость от влажной адиабатической градиентной скорости. Поскольку скрытая теплота добавляется в процессе конденсации, она частично компенсирует адиабатическое охлаждение от расширения. Из-за этого воздушный шарик больше не будет охлаждаться с адиабатическим градиентом в сухом состоянии, а будет охлаждаться с меньшей скоростью, известной как влажный адиабатический градиент . Подводя итог, посылка будет охлаждаться с адиабатической скоростью в сухом состоянии до тех пор, пока не станет насыщенной, после чего она не будет остывать так быстро из-за конденсации. Влажная адиабатическая скорость немного меняется в зависимости от температуры, но для простоты в этом классе мы будем считать ее постоянной: Γ _m = 4.5 К · км ^-1 = 4,5 ° C · км ^-1

Устойчивость к влаге

Воздействие влаги изменяет скорость движения воздушной посылки и, следовательно, влияет на стабильность. Тем не менее, концепции остаются прежними, и мы по-прежнему сравниваем температуру воздуха в пакете с температурой окружающей среды. У нас есть только одна дополнительная проблема, о которой нужно беспокоиться — нам нужно знать, сухая или влажная воздушная посылка. Ниже приведены некоторые определения, в которых учитываются как сухие, так и влажные адиабатические градиенты.

Термодинамическая диаграмма, показывающая стабильность атмосферы на основе сухой (Γ _d = 9,8 K · км ^-1) и влажной (Γ _m = 4,5 K · км ^-1) адиабатических градиентов (Создано Britt Зайферт).

Атмосфера считается абсолютно стабильной , если градиент окружающей среды меньше, чем влажный адиабатический градиент. Это означает, что поднимающийся воздушный пакет всегда будет охлаждаться быстрее, чем окружающая среда, даже после того, как достигнет насыщения.Если воздушный пакет холоднее на всех уровнях, он не сможет подняться даже после насыщения (когда скрытый нагрев будет противодействовать некоторому охлаждению).

Атмосфера считается абсолютно нестабильной , если погрешность окружающей среды больше, чем скорость адиабатической погрешности в сухом состоянии. Это означает, что поднимающийся воздушный пакет всегда будет охлаждаться медленнее, чем окружающая среда, даже если он ненасыщен. Это означает, что он будет теплее (и менее плотным), чем окружающая среда, и ему будет позволено подняться.

Атмосфера считается условно нестабильной , если градиент окружающей среды находится между влажным и сухим адиабатическим градиентом. Это означает, что плавучесть (способность воздушной посылки подниматься) зависит от того, насыщена она или нет. В условно нестабильной атмосфере частицы воздуха будут сопротивляться вертикальному движению, когда они ненасыщены, потому что они будут охлаждаться быстрее, чем окружающая среда, при сухой адиабатической градиентной скорости. Однако, если его заставляют подниматься и он может стать насыщенным, он остынет с влажной адиабатической скоростью.В этом случае он будет охлаждаться медленнее, чем окружающая среда, станет теплее окружающей среды и будет подниматься.

Гавайская коробка фокусировки

Атмосфера вокруг Гавайев почти всегда условно нестабильна, что означает, что погрешность в окружающей среде находится где-то между адиабатической погрешностью в сухой и влажной среде. По этой причине на Гавайях почти всегда наблюдаются конвективные облака. Конвективные облака — это облака, края которых неровные и кумулистые, как у цветной капусты. Облака конвективны, потому что атмосфера устойчива при сухом подъеме и нестабильна при подъеме влаги.Как только воздух насыщается, возникает нестабильность и начинается вертикальное движение. Это особенно часто бывает, когда над нашими горными островами поднимается воздух. Принудительный подъем с местности создает облака и дождь прямо над горами! С научной точки зрения, первоначальный подъем стабильного низкого уровня сухого воздуха землей заставляет воздух адиабатически расширяться и достигать насыщения, в результате чего среда становится нестабильной для подъема влаги, и в результате возникает конвекция.

Существует много различных типов термодинамических диаграмм, но основным из них, который мы обсудим, являются диаграммы Skew-T Log-P, названные так потому, что изотермы (линии равной температуры, T) на диаграмме наклонены (перекошены), а изобары (линии равного давления, P) на диаграмме находятся в логическом пространстве. Здесь мы сосредоточимся на том, как читать и использовать диаграммы Skew-T Log-P (часто сокращенные до диаграммы Skew-T) для определения плавучести участка и атмосферной устойчивости.

Пример диаграммы Skew-T Log-P из Лихуэ 31 августа 2018 г. Результаты зондирования были получены из раздела «Верхние аэрологические зондирования» на веб-сайте Погода Университета Вайоминга: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (Авторское право 2018 г., Департамент атмосферных наук Университета Вайоминга, используется с разрешения.)

Зондирование радиозонда с аэростата, представленное здесь, было запущено из Лихуэ на острове Кауаи (см. Верхний левый угол, обозначенный как «91165 PHLI Lihue»).Вы можете увидеть вертикальный профиль температуры окружающей среды (T) в виде черной зубчатой линии справа. Температура точки росы (T _d) с высотой отображается черной зубчатой линией слева. Хотя поначалу этот рисунок может показаться сложным для чтения, мы рассмотрим его вместе. По горизонтальной оси отложена температура в ° C, при этом температура увеличивается вправо. По вертикальной оси отложено давление воздуха в гПа, убывающее с высотой, поэтому более высокие значения относятся к верхней части диаграммы.Когда линии T и T _d расположены близко друг к другу, окружающая среда имеет высокую относительную влажность, а воздух ближе к насыщению. В этом конкретном звучании у поверхности много влаги, но она высыхает на средних уровнях.

Воздушные шары с радиозондами запускаются дважды в день (00Z и 12Z) из многих мест по всему миру. Широта и долгота для станции указаны в верхней части списка справа, где широта станции (SLAT) задана как 21,99 градуса северной широты, а SLON равна -159.34 градуса з.д. Высота станции SELV — 30 м. Время и дата зондирования указаны в нижнем левом углу, а в правом нижнем углу написано «Университет Вайоминга», потому что в этом конкретном примере Университет Вайоминга является организацией, которая собрала и заархивировала набор данных. Вы можете найти результаты зондирования для других мест и дат на этом веб-сайте: http://weather. uwyo.edu/upperair/sounding.html.

Давайте пройдемся по строкам одну за другой.

Изобары (горизонтальные, линии постоянного давления) и изотермы (наклонные, линии постоянной температуры) (CC BY-NC-SA 4.0).

Горизонтальные линии на Skew-T представляют собой изобары или линии равного давления воздуха. Обычно вы видите их в гПа, но линии на рисунке выше указаны в кПа. По мере приближения к верхнему краю диаграммы изобары имеют большее пространство, потому что они логарифмичны с высотой. Сплошные равномерно расположенные линии, которые наклонены вверх и вправо, представляют собой изотермы или линии равной температуры (T). Это позволяет отображать на диаграмме более низкие температуры.

Изогуммы (наклонные пунктирные линии), линии постоянного соотношения смешивания (CC BY-NC-SA 4.0).

Пунктирные линии, которые бегут вверх и вправо, представляют собой изогуммы или линии с постоянным соотношением компонентов смеси. Обычно они выражаются в г · кг ^–1. Если вы используете Skew-T, где эти линии не обозначены пунктиром и не имеют цветовую кодировку, помните, что они расположены ближе друг к другу, чем изотермы, и более крутые. Они также не совпадают с отметками температуры на оси абсцисс.

Сухие эталонные линии адиабатического градиента, также известные как линии постоянной потенциальной температуры (CC BY-NC-SA 4.0).

Равномерно расположенные изогнутые сплошные линии, идущие снизу справа вверх слева, представляют собой сухие адиабаты и изображают скорость сухого адиабатического градиента (9,8 К · км ^-1). Скорость сухого адиабатического градиента считается постоянной, но здесь вы можете видеть, что при больших изменениях температуры и давления она немного меняется. Не беспокойтесь об этих вариациях — мы по-прежнему считаем их константой. Сухие опорные линии адиабатического градиента также называют линиями постоянной потенциальной температуры (θ). Сухие адиабаты всегда вогнуты вверх справа налево.

Влажные реперные линии адиабатического градиента. (CC BY-NC-SA 4.0).

Неровные пунктирные линии, изгибающиеся вверх и влево, представляют собой влажные адиабаты. Скорость адиабатического градиента влажности изменяется в зависимости от температуры и влажности, но близка к скорости адиабатического градиента в сухом состоянии на больших высотах из-за низких температур и небольшого содержания влаги. Эти линии параллельны сухим адиабатам выше на диаграмме Skew-T Log-P. Это также линии постоянной эквивалентной потенциальной температуры (θ _e).

Полная диаграмма Skew-T Log-P, используемая для визуализации изменений в атмосфере с высотой. (CC BY-NC-SA 4.0).

Вот полная диаграмма Skew-T Log-P. Все линии в сочетании выглядят запутанными и сложными, но каждая представляет собой постоянное изменение одной переменной.

Давайте посмотрим, как звучит еще один настоящий воздушный шар. На этот раз запущен из Хило во время урагана Лейн.

Зондирование воздушного шара было запущено из Хило, когда ураган-лейн обрушился на Большой остров. Зондирование было получено из раздела «Верхние аэрологические зондирования» на веб-сайте Погода Университета Вайоминга: http: // weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html. (Авторское право 2018 г., Департамент атмосферных наук Университета Вайоминга, используется с разрешения.)

На этой диаграмме Skew-T присутствуют все те же линии. Горизонтальные синие линии — это изобары, наклонные синие линии — изотермы, наклонные фиолетовые линии — это изомы, зеленые линии — это сухие адиабаты, а синие изогнутые линии — влажные адиабаты. Черные линии T (справа) и T _d (слева) расположены близко друг к другу и иногда перекрываются в самых низких 500 гПа атмосферы, потому что нижние уровни невероятно влажные, а глубокий слой облаков простирается до высоты почти 6 км.

Определение уровня конденсации при подъеме (LCL)

При нанесении зондирования на диаграмму Skew-T у вас может быть набор данных, аналогичный приведенному ниже примеру. Скорее всего, у вас будут давление, температура (T) и температура точки росы (T _d) с высотой.

Образцы атмосферных данных для нанесения на T-образные диаграммы (CC BY-NC-SA 4.0).

Чтобы построить график зондирования, проще всего начать с определения уровня давления, а затем перейти вправо, чтобы построить график температуры и температуры точки росы. Обратите особое внимание на то, что изотермы имеют перекос. Вращайте ось в уме, когда строите график температуры и точки росы. После того, как вы нанесете на график все свои температуры и точки росы, у вас будет вертикальный профиль температуры и влажности атмосферы.

Образец примера нанесен на график (CC BY-NC-SA 4.0).

Теперь, когда мы построили график зондирования, полезно знать, как поднимающийся воздушный пакет будет вести себя, помещенный в эту среду. Атмосфера стабильна, нестабильна или условно нестабильна? Мы можем определить это, оценив скорость, с которой поднимающийся участок будет охлаждаться, и проведя его путь вверх.Поднимающийся воздушный поток будет охлаждаться с адиабатическим градиентом влажности до тех пор, пока он не станет насыщенным, после чего он охладится со скоростью влажного адиабатического градиента. Как узнать, когда посылка будет насыщена? Сначала нам нужно найти Подъемный уровень конденсации (LCL) .

Уровень конденсации при подъеме (LCL) — это уровень, при котором водяной пар в воздушном пакете, который поднимается адиабатически всухую, будет насыщен.

Красная точка — это температура воздуха, а синий кружок — температура точки росы.Эта диаграмма является примером пакета ненасыщенного воздуха. Рисунок 5.7 Стулла (CC BY-NC-SA 4.0).

Чтобы определить LCL, начните с поверхности (или ближайшего к поверхности уровня давления, обычно 1000 гПа) и нанесите на график температуру и температуру точки росы. В случае приведенного выше примера уровень поверхностного давления должен быть повышенным с P _surf = 90 кПа или 900 гПа, T = 30 ° C и T _d = -10 ° C. Сначала представьте, что воздушный пакет имеет ту же температуру и температуру точки росы, что и окружающая среда.Вначале он будет охлаждаться с адиабатическим градиентом при повышении температуры. Во-первых, проследите за температурой поверхности вверх по сухой адиабате. По всей вероятности, температура не будет находиться прямо вдоль отмеченной линии сухой адиабаты, как в примере, поэтому следуйте линии вверх, параллельной сухой адиабате. Точно так же начните с точки росы на поверхности и следуйте по изохуме (линия постоянного соотношения смешивания) вверх, потому что влажность воздушной посылки не меняется при сухом подъеме. Проведите эти линии вверх, пока они не пересекутся.Это пересечение даст вам уровень подъема уровня конденсации (LCL).

Следуйте сухим линиям адиабаты и изохумы, пока они не пересекутся (CC BY-NC-SA 4.0).

Место пересечения двух линий — это подъемный уровень конденсации (CC BY-NC-SA 4.0).

В этом примере температура поверхности и температура точки росы хорошо совпадают с линией изогума и сухой адиабаты, но обычно этого не происходит с реальным зондированием. Однако процедура будет такой же.LCL отмечает приблизительную высоту нижней границы облаков для конвективных облаков (кучевого типа), когда поднимающийся воздух сначала становится насыщенным.

После адиабатического подъема воздушной посылки до LCL она становится насыщенной. Как мы знаем, пакет с насыщенным воздухом охлаждается с меньшей скоростью адиабатического градиента влажности . От LCL проследуйте вверх по линии, параллельной влажной адиабате, чтобы получить приблизительную скорость отклонения вашей посылки при ее подъеме. В показанных ранее примерах зондирования из Хило и Лихуэ эта же линия нанесена светло-серым цветом от поверхности на всем протяжении атмосферы.Он показывает температуру, которую должен был бы иметь земной участок при прохождении через тропосферу.

По мере того, как вы отслеживаете адиабатически восходящую влажную температуру посылки, точка, в которой она пересекает профиль температуры окружающей среды (где ваш участок становится теплее, чем окружающая среда), называется уровнем свободной конвекции или LFC .

По мере того, как вы продолжаете следовать по пути воздушной посылки вверх влажно адиабатически от LFC, точка, где она снова пересекает зону зондирования (точка, где ваша посылка становится холоднее, чем ее окружающая среда), называется уровнем равновесия ( EL ).

Правило Норманда для температуры влажного термометра

Вы можете оценить температуру поверхности по влажному термометру, продвинувшись на один шаг дальше в примере LCL. Правило Норманда используется для расчета температуры по влажному термометру на основе температуры воздуха и температуры точки росы. Температура по влажному термометру всегда находится между точкой росы и температурой по сухому термометру (T _d ≤ T _w ≤ T). Чтобы найти температуру по влажному термометру на диаграмме Skew- T Log- P , проследите поверхность T вверх по сухой адиабате и поверхность T _d вверх по изогуме.Как только что было объяснено, они встречаются в LCL. Затем вернитесь на поверхность по влажной адиабате. В месте пересечения влажной адиабаты с поверхностью находится значение температуры по влажному термометру.

КЕЙП И ЦИН

«Положительная зона» между траекторией посылки и температурным профилем окружающей среды, проведенная между LFC и EL (где участок теплее окружающей среды) дает меру доступной потенциальной энергии конвективной энергии или CAPE , выражено в Дж · кг ^–1. Это оценка выталкивающей энергии посылки, которая может служить средством оценки силы любой возможной конвекции. CAPE также может предоставить оценку максимальной интенсивности восходящего ветра во время грозы.

w _max — расчетное максимальное вертикальное перемещение в результате CAPE.

Конвективное ингибирование или CIN является по существу отрицательным CAPE, также в Дж · кг ^–1. Это отрицательная область между траекторией посылки и кривой температуры окружающей среды, где посылка холоднее окружающей среды.Чем больше значение CIN, тем больше отрицательная энергия плавучести, которая действует против CAPE. CIN иногда действует как «крышка» конвекции. Если у вас большой CAPE, но также большой CIN, ваш CAPE может не полностью реализовываться как плавучая энергия, и у вас может отсутствовать конвекция. Однако, если ваша посылка может пробить крышку, то есть подняться и стать теплее окружающей среды, конвекция может быть сильной.

На рисунке ниже показано расположение LFC и EL, а также заштрихованы как положительные, так и отрицательные области между трактом посылки и профилем температуры окружающей среды.

Показаны положения LFC и EL при вертикальном зондировании, найденные как положительные и отрицательные области между траекторией участка и профилем температуры окружающей среды (общественное достояние).

В показанных ранее зондированиях Lihue и Hilo значения CAPE и CIN даны в Дж · кг ^–1 в столбце с правой стороны. Обратите внимание, что CIN записывается как «CINS» и обозначается как отрицательное значение.

Обнаружение тропопаузы

Напомним, что стандартная температура уменьшается с высотой внутри тропосферы, но становится изотермической с высотой внутри тропопаузы и увеличивается с высотой в стратосфере.Обладая этими знаниями, местоположение тропопаузы, определяемое уровнем ее давления, может быть определено путем изучения нанесенного на график зондирования. В верхней части вашего зондирования найдите, где температурный профиль становится изотермическим (параллельно вашим наклонным изотермам) или для инверсии (где температура увеличивается с высотой, которая будет наклонена вправо больше, чем ваши изотермы). Основа изотермического слоя в вашем зондировании — тропопауза.

Построенное зондирование с двумя изотермическими слоями и температурной инверсией обозначено (CC BY-NC-SA 4.0).

Есть много вещей, которые мы можем узнать об атмосфере из диаграмм Skew-T Log-P. Здесь мы рассказали только об основах, которые помогут вам начать работу.

Глава 5: Вопросы для рассмотрения

Перетащите термины в их правильное положение на приведенной ниже диаграмме стабильности атмосферы:
Что означает подъемный уровень конденсации (LCL)? Как его найти на диаграмме Skew-T?
Что такое CAPE? Как его найти на диаграмме Skew-T?

Ответы на избранные практические вопросы:

Знакомство с землей, воздухом и водой {дошкольная география}

Это сообщение может содержать бесплатные партнерские объявления.См. Мои раскрытия для получения дополнительной информации.

В образовании Монтессори обычно есть вводный урок географии, посвященный земле, воздуху и воде. В этом посте я рассказываю, как я познакомил своих детей с понятиями земли, воздуха и воды в рамках наших дошкольных уроков географии.

Примечание: вы можете найти больше занятий по географии для детей на моей странице изучения географии.

Наполнение контейнеров землей, воздухом и водой

Чтобы представить этот урок, я собрал поднос со следующими материалами:

Маленький глобус
3 пустых стеклянных контейнера с пометками «земля», «воздух» и «вода»

Я объяснил своим детям, что Земля состоит из земли, воздуха и воды.Я показал им этикетки на стеклянных контейнерах и спросил, помогут ли они мне наполнить каждый контейнер предметом, указанным на этикетке.

Мы вышли на улицу, чтобы собрать мусор для контейнера с надписью «земля».

Воздух собирать было легко, потому что он повсюду вокруг нас. 🙂

И мы использовали воду из раковины, чтобы наполнить емкость с надписью «вода».

Затем мы собрали наши наполненные контейнеры, чтобы посмотреть на них.

3-х частные карты земли, воздуха и воды

Мои дети также работали над сортировкой коллекции карт из трех частей: земля, воздух и вода.

Набор карточек включает одну карточку заголовка плюс шесть дополнительных карточек для каждой категории. Мои дети рассортировали карточки по каждому из наших трех стеклянных контейнеров.

Прочтите книги о земле, воздухе и воде

Есть также несколько книг, которые вы можете почитать вместе с детьми, когда вы изучаете воздух, землю и воду. Вот пару, которую я бы порекомендовал:

«Воздух вокруг тебя» Фрэнклина М. Бранли.

Дамбо: «Земля на море в воздухе» Джерри Уолтерса — эта книга распродана, но ее стоит прочитать, если вы ее найдете.

ОБНОВЛЕНИЕ : Я создал две печатные формы, которые идеально подходят для ваших начальных уроков географии! Возьмите копию моих карточек сортировки наземных, воздушных и водных животных и моих карточек сортировки наземного, воздушного и водного транспорта в качестве прекрасного ресурса для ваших уроков.

Влага в атмосфере 6 класс география презентация: 1) абсолютная влажность.». Скачать бесплатно и без регистрации.

Влага в атмосфере. 6 класс

«Атмосфера – воздушная оболочка Земли» (6 класс)

Урок 10. влага в атмосфере — География — 6 класс

Дождь, снег, град

Иней, роса, гололёд

Дождь, снег, град

Иней, роса, гололёд

Влага в атмосфере презентация powerpoint география 6 класс

Вода в атмосфере

Точка росы

Влажность воздуха. 6-й класс

География Примечания к главе 6 — География Примечания к главе 6 Атмосферная влажность 1. Природа воды:

влажность | атмосфера | Britannica

Состав атмосферы (пыль и вода), доктор Родриг

География 140

круговорот воды | Управление научной миссии

Значение океана в круговороте воды

НАСА и круговорот воды

Эссе об атмосфере: 6 лучших эссе об атмосфере

Очерк № 1.

Атмосферная стабильность — атмосферные процессы и явления

Цели обучения

Гавайская коробка фокусировки

КЕЙП И ЦИН

Обнаружение тропопаузы

Глава 5: Вопросы для рассмотрения

Знакомство с землей, воздухом и водой {дошкольная география}

Наполнение контейнеров землей, воздухом и водой

3-х частные карты земли, воздуха и воды

Прочтите книги о земле, воздухе и воде

Добавить комментарий Отменить ответ