что понимается под микроструктурой тропосферы

Микроструктура тропосферы

Помимо рассмотренных процессов в тропосфере, приводящих к различным видам атмосферной рефракции, с точки зрения распространения радиоволн представляет интерес тонкая структура тропосферы и распределение в ней значений индекса преломления. Господствующие в тропосфере ветры и восходящие и нисходящие потоки воздуха, о которых упоминалось выше, приводят к интенсивному перемешиванию воздуха. В соответствии с законами гидродинамики такое перемешивание сопровождается вихревым (турбулентным) движением воздушных масс. Поскольку в равновесном состоянии индекс преломления обычно уменьшается с высотой, то захваченный вихревым движением небольшой объем воздуха со значением индекса описывая замкнутую траекторию, может оказаться по соседству с тоже небольшим объемом. Так возникают в атмосфере местные или локальные неоднородности в распределении значений. Поскольку вихри существуют всевозможных размеров и весьма различной ориентировки, то во всей массе тропосферы рядом оказываются небольшие массы воздуха с различными значениями индекса преломления. Это обстоятельство и создает зерна неоднородности, непрерывно возникающие, перемещающиеся и исчезающие (всё это не помешает связи, если у Вас МТС Безлимитный!). Мгновенная картина распределения в тропосфере глобул неоднор­одностей рассмотрена ниже. Отдельные глобулы здесь заштрихованы. Пунктирная линия показывает вертикальную линию, по которой перемещается сквозь тропосферу чувствительный измерительный прибор (радиорефрактометр), определяющий зависимость индекса преломления от высоты.

Если бы глобул неоднородностей не существовало, то прибор зарегистрировал бы плавную зависимость индекса преломления от высоты. При прохождении сквозь глобулы возникают отступления от плавного хода. На кривой возникают мелкие зубчики, свидетельствующие о наличии микроструктуры. Реальная форма зависимости индекса преломления от высоты Л, полученная с помощью рефрактометра, описана ниже. На кривой ясно видны отдельные зубчики и отступления от плавного хода, обусловленные пересечением измерительным прибором отдельных глобул. Ясно, что повторение измерений через некоторый промежуток времени приведет к совершенно иному распределению зубчиков на кривой, поскольку глобулы непрерывно перемещаются. Отметим в заключение, что помимо неоднородностей глобулярного характера, в тропосфере возникают слоистые неоднородности, вызываемые формированием в атмосфере инверсионных слоев, образованием облаков, метеорологическими фронтами и другими процессами. В реальных условиях глобулярные и слоистые неоднородности существуют одновременно и в своей совокупности делают тропосферу с точки зрения распределения в ней индекса преломления оптически неоднородной. Важно отметить, что при любой погоде, в любых метеорологических условиях всегда имеет место неоднородность тропосферы. Как мы увидим, это обстоятельство очень существенно для понимания некоторых особенностей распространения радиоволн.

Источник

Тропосфера, свойства, строение и структура

Тропосфера, свойства, строение и структура.

Тропосфера – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км, в котором происходят все процессы, определяющие погоду и климат планеты.

Тропосфера и ее свойства:

Тропосфера (др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + σφαῖρα «шар») – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км. Общая средняя высота тропосферы составляет 13 км.

Слово тропосфера происходит от греческих слов, что отражает тот факт, что вращательное турбулентное перемешивание играет важную роль в структуре и поведении тропосферы. Большинство явлений, связанных с повседневной погодой, происходят в тропосфере.

Помимо воздуха тропосфера содержит 99% от общей массы водяного пара и аэрозолей, содержащихся в атмосфере.

Тропосфера прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации.

Тропосфера нагревается так как поглощает космическое излучение за счет водяного пара, углекислого газа и озона. Нагревание тропосферы является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков.

При подъёме в тропосфере температура понижается на 0,5-0,7 (в среднем на 0,65) градуса Цельсия через каждые 100 м. Атмосферное давление в тропосфере максимально на уровне моря и уменьшается с высотой.

Строение, структура, слои тропосферы:

Нижний слой тропосферы именуется планетарным пограничным слоем, пограничным слоем атмосферы, слоем трения. Планетарный пограничный слой подвержен суточным вариациям. При обычных условиях на Земле толщина планетарного пограничного слоя составляет примерно от нескольких сотен метров до 3 км. Толщина тропосферы зависит от рельефа местности и времени суток. Свойства и динамика планетарного пограничного слоя в значительной мере определяются его взаимодействием с твёрдой (или жидкой) поверхностью планеты (так называемой «подстилающей поверхностью »). Распределение температур в планетарном пограничном слое является причиной формирования климата и его осадков.

Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется хионосферой.

Источник

Что такое атмосфера — слои, строение и состав атмосферы Земли

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Атмосфера имеется у многих небесных тел (почти всех планет солнечной системы), но нас больше интересует атмосфера Земли, ибо мы в ней живем.

Давайте сегодня поговорим, что такое атмосфера, из чего она состоит, какова ее структура, а также рассмотрим каждый из выделенных в ней слоев в отдельности. Будет интересно, не переключайтесь.

Атмосфера — это.

Слово «атмосфера» имеет древнегреческие корни: «атмос» (пар) и «сфера». В простейшем понимании оно обозначает газовую оболочку любого небесного тела, которая удерживается вокруг него силой гравитации.

Чёткой границы между атмосферой планеты и космическим пространством не существует, поэтому под атмосферой понимается газовая среда, которая вращается вместе с небесным телом как единое целое.

Атмосфера Земли простирается на высоту до 800 км над уровнем моря. Однако условная граница с космосом по определению международной авиационной федерации (ФАИ) проходит на высоте 100 км над уровнем моря и носит название «Линия Кармана».

О существовании земной атмосферы известно каждому (о ней пойдёт речь ниже).

А вот о том, что помимо Земли атмосфера есть также у Солнца (это как?) и у восьми (из девяти) планет солнечной системы («обделённым» остался лишь Меркурий), знают, скорее всего, немногие.

Если же «копнуть» ещё глубже, то к этой плеяде нужно добавить спутник Сатурна Титан, обладающий достаточно плотной атмосферой (у других спутников, в том числе у Луны, газовая оболочка настолько разрежена, что её нельзя считать полноценной атмосферой).

У каждой атмосферы свой химический состав и особенности поведения.

Например, атмосфера околоземных планет (Венеры и Марса) состоит главным образом из двуокиси углерода (СО₂) с вкраплениями азота, кислорода, аргона и других газов.

Состав атмосферы Земли

Состав земной атмосферы, по данным википедии, приведен в нижеследующей таблице:

» alt=»»>

Структура и слои земной атмосферы

Атмосферная толща нашей планеты делится на следующие слои:

Тропосфера распространяется на высоту от 8 до 18 км в зависимости от географической широты и времени года. Самый тонкий слой находится в полярных широтах, самый толстый – в тропических. Зимой толщина тропосферы сокращается, летом – увеличивается.

Нижний (пограничный) слой, простирающийся в высоту на 1-2 км, содержит порядка 80% общей массы атмосферного воздуха и почти 90% водяного пара.

В тропосфере из-за разности температур (она может достигать 100 о С) и давления постоянно образуются турбулентные и конвекционные воздушные потоки, возникают облака, формируются циклоны, антициклоны и другие атмосферные явления, формирующие погодные условия.

Стратосфера располагается на высоте 12-50 км. Её характерной особенностью является тот факт, что в нижнем слое (на участке 12-25 км) температура меняется незначительно, а далее начинается её рост (от – 50 до 0 о С).

В средних слоях стратосферы находится озоновый слой, защищающий Землю от ультрафиолетовых лучей.

Газовая оболочка, расположенная ниже озонового экрана, составляет биосферу (это что?), состав и строение которой в значительной степени определяют живые организмы. В стратосфере сосредоточено около 20% массы атмосферы. В ней время от времени формируются тонкие перламутровые облака, которые иногда можно увидеть на закате.

Мезосфера начинается с высоты 45-50 км и заканчивается на отметке 85-90 км. В мезосфере наблюдается устойчивое понижение температуры (от 0 до – 100 о С) при среднем градиенте 0,3 о С на каждые 100 м, а также активный лучевой теплообмен и фотохимические процессы.

В этом слое, как и в стратосфере, всё ещё присутствует небольшое количество водяного пара, которого хватает для образования самых высоких облаков – серебристых.

Мезосфера малопригодна для полётов: для самолётов воздух слишком разреженный, а для космических летательных аппаратов – слишком плотный.

Термосфера – её верхний предел находится на высотах 500 — 800 км. Этот слой характеризуется устойчивым ростом температуры (от – 100 до + 1200 о С!) на протяжении пятисоткилометровой толщи, после чего она стабилизируется и остаётся практически постоянной на большом участке.

В тропосфере расположена основная часть ионосферы, где происходит ионизация воздуха, а на больших высотах преобладает атомарный кислород.

При низкой активности Солнца (циклическая активность составляет 11 лет) размер термосферы заметно уменьшается.

Переход от слоя к слою протекает плавно, в этой связи выделяют промежуточные этапы:

Загрязнение атмосферы

На состав и поведение земной атмосферы сильное влияние оказывает хозяйственно-экономическая деятельность человека, что влечёт за собой ухудшение экологической обстановки, изменение климата и другие отрицательные явления.

Проблема загрязнения атмосферы всё больше волнует не только учёных, но и простого обывателя.

Обществом принимаются меры по исправлению ситуации в лучшую сторону (сокращение вредных выбросов, строительство очистных сооружений, переход на возобновляемые источники энергии и многое другое). Удастся ли радикально переломить тревожную тенденцию, покажет время.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (1)

Хорошо, что наша планета достаточно крупная, чтобы удерживать свою атмосферу, да и ядро Земли генерирует магнитное поле, которое так же защищает нашу атмосферу от воздействия солнечного ветра, который сдул практически всю атмосферу Марса.

Источник

Конспект по теме «Тропосфера»

Тропосфера – самой нижняя часть атмосферы Земли, которая составляет около 75 % массы атмосферы и 99 % ее водяного пара и аэрозолей. В этом слое атмосферы температура понижается с высотой. Название «тропосфера» происходит от греческого

«trоpos», что означает поворот, изменение, сфера. Большинство явлений, происходящих в тропосфере, оказывают огромное влияние на ежедневную погоду на Земле.

В тропосфере сосредоточено 80% всего атмосферного воздуха, притом свыше 50% пригодного для дыхания находится до пяти километров над землей. По этой причине на этом уровне нетренированному человеку становится тяжело дышать.

При относительно небольшой высоте данного слоя на него очень влияют процессы, происходящие на земле. Это отдача в атмосферу тепловой энергии Земли, а также влаги и взвесей (пыль, морская соль, споры растений и так далее). Здесь находится почти весь пар, формируются облака, несущие дождь, снег и град и возникает ветер.

Состав тропосферы

В состав нижнего слоя атмосферы, который плотно примыкает к земной поверхности, входят жизненно важные химические элементы. К ним относятся:

Этих веществ в тропосфере большое количество, которые вступают во взаимодействие с водородом, инертными газами, в частности, неоном, гелием, ксеноном, озоном, аммиаком, радоном. Общая масса тропосферы составляет почти 80% от общего объема атмосферы. Здесь сосредоточено 80% воздуха Земли и практически весь пар.

Физические параметры

Высота, состав и температура тропосферы, а также влажность и давление являются ее важнейшими физическими параметрами.

Высота рассматриваемого слоя равна:

• над полюсами 8-12 километров

• в средних широтах 10-12 км

• на экваторе примерно 18 км

В данном интервале осуществляется непрерывное движение потоков воздуха, которые могут перемещаться как по горизонтали, так и по вертикали. Толщина уменьшается по направлению от экватора к полюсам. Состав атмосферного газа не изменяется и представлен кислородом и азотом. Давление и плотность воздуха, а также концентрация в нем влаги с высотой уменьшаются. Водяные пары появляются вследствие улетучивания жидкости из морей и океанов.

Движение воздушных масс

Среди явлений, какие происходят в тропосфере, одним из самых обычных можно назвать ветер – поток воздуха, быстро движущийся вдоль земной поверхности. Источник появления ветра заключается в неравномерном распределении атмосферного давления. Когда скорость воздушных потоков усиливается, могут образовываться смерчи, торнадо и ураганы.

Колоссальные объѐмы воздуха тропосферы, которые обладают одинаковыми характеристиками, называются воздушными массами. Они зависимы от участков, где формируются. При передвижении воздушные массы длительное время не меняют свои характеристики. Соприкасаясь, разные потоки воздуха вступают друг с другом в реакции. Эти две особенности предопределяют погодные условия в различных местностях. Воздействие воздушных потоков друг на друга порождает появление в вышине движущихся атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов.

Циклоном называется огромный вихрь с низким атмосферным давлением в центре. Диаметр циклона может достигать нескольких тысяч километров. При циклоне обычно ненастье с сильными ветрами и осадками. Антициклон — это гигантский вихрь с высоким атмосферным давлением, несущий хорошую погоду: мало облаков, небольшой ветер, без осадков.

Парниковый эффект

Парниковый эффект возникает вследствие задержки солнечной радиации, отраженной от земли в инфракрасном низкочастотном диапазоне, нижними слоями атмосферы.

Источником явления служит накопление газа — водяного, углекислого, метана, озона.

Атмосферная «подушка безопасности» защищает от недопустимой жары и холода, сглаживает разницу дневных и ночных температур.

Выбросы углекислого газа

Явление парникового эффекта возникает в результате накопления в атмосфере не только водяных паров, но и двуокиси углерода. Увеличивающаяся концентрация углекислого газа — решающий фактор, приводящий к повышению средней температуры.

Причины образования СО2:

• эксплуатация природных месторождений горючих ископаемых

• внедрение новых технологий

В результате развития энергоемких промышленных предприятий, сжигания природных углеводородов, возрастает концентрация СО2, что приводит к увеличению плотности воздуха, изменению его давления. Как следствие, тепловая энергия, излучаемая землей, удерживается в большем количестве, чем нужно.

Продолжительность эффективного пребывания диоксида углерода в атмосфере длится от 50 лет до двух веков. Этим объясняется значимость углекислого газа для парникового эффекта. Двуокись углерода уменьшает объем кислорода в составе воздуха, так как замещает химический элемент, а не дополняет.

Облака

Скорость падения кристаллов еще меньше. Это относится к неподвижному воздуху. Но турбулентное движение воздуха приводит к тому, что столь малые капельки и кристаллы вовсе не выпадают, а длительное время остаются взвешенными в воздухе.

Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащем облака, убывает, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется и утяжеляется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.

При конденсации непосредственно у земной поверхности скопления продуктов конденсации называют туманами. Принципиальной разницы в строении облаков и туманов нет.

Отдельные облака существуют подчас очень короткое время. Например, индивидуальное существование кучевых облаков иногда исчисляется всего 10-15 минутами. Это значит, что недавно возникшие капельки, из которых состоит облако, снова быстро испаряются. Но даже когда облако наблюдается очень долго, это не означает, что оно есть неизменное образование, длительное время, состоящее из одних и тех же частичек, В действительности облака находятся в процессе постоянного новообразования и исчезновения. Одни элементы облака испаряются, другие возникают заново.

Это особенно ясно при образовании облаков над горами. Если воздух непрерывно перетекает через гору, то на некоторой высоте он адиабатически охлаждается при подъеме настолько, что возникают облака. Эти облака кажутся неподвижно привязанными к гребню хребта. Но в действительности они, перемещаясь вместе с воздухом, все время испаряются в передней части, где перетекающий воздух начинает опускаться, и все время заново образуются в тыловой части из нового водяного пара, приносимого поднимающимся воздухом.

Микроструктура и водность облаков

По своему строению облака делятся на три класса.

Водяные (капельные) облака, состоящие только из капелек. Они могут существовать не только при положительных температурах, но и при температурах ниже нуля; в этом случае капельки будут находиться в переохлажденном состоянии, что в атмосферных условиях вполне обычно.

Смешанные облака, состоящие из смеси переохлажденных капелек и ледяных кристаллов при умеренных отрицательных температурах.

Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных кристаллов при достаточно низких температурах.

При более низких температурах в облаке наряду с капельками встречаются и кристаллы, т. е. облако является смешанным.

Водностью облаков называют содержание в них воды в жидком или твердом виде.

Опасные атмосферные явления

Какие явления происходят в тропосфере можно рассмотреть также на примере опасных погодных феноменов. Опасность заключается в том, что они могут нанести значительный ущерб аграрным угодьям, благополучию стран и природной среде в целом. Кроме того, стихийные бедствия угрожают жизни и здоровью людей и животных. Например, опасным атмосферным феноменом является гроза.

Это явление, при котором среди облаков или между тучей и поверхностью земли появляются электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом.

Молния – это искровой разряд электричества, скопившийся в воздухе. Гром же образуется в результате процесса, когда очень нагретый и моментально расширяющийся около молнии воздух провоцирует рождение звуковых волн. Отражаясь от разных препятствий (туч и объектов на земле), эти волны создают эхо – громовой раскат. Обычно гроза возникает в массивных кучевых облаках и опасна сильным ливнем, градом, штормовым усилением ветра, молниями.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

Тропосфера

Слово « тропосфера» происходит от греческого « тропос» (что означает «поворот, поворот, изменение») и сфера (как на Земле), что отражает тот факт, что вращательное турбулентное перемешивание играет важную роль в структуре и поведении тропосферы. Большинство явлений, связанных с повседневной погодой, происходит в тропосфере. [3]

СОДЕРЖАНИЕ

Структура давления и температуры [ править ]

Состав [ править ]

Давление [ править ]

Атмосферное давление максимально на уровне моря и уменьшается с высотой. Это потому, что атмосфера почти находится в гидростатическом равновесии, так что давление равно весу воздуха над данной точкой. Изменение давления с высотой можно приравнять к плотности с помощью уравнения гидростатики [4]

Поскольку температура в принципе также зависит от высоты, необходимо второе уравнение для определения давления как функции высоты, как обсуждается в следующем разделе.

Температура [ править ]

ELR предполагает, что атмосфера неподвижна, но когда воздух нагревается, он становится плавучим и поднимается вверх. Скорость адиабатического градиента в сухом состоянии учитывает эффект расширения сухого воздуха по мере его подъема в атмосфере, а скорости адиабатического градиента во влажном состоянии включают влияние конденсации водяного пара на скорость градиента.

Когда пакет воздуха поднимается, он расширяется, потому что давление ниже на больших высотах. По мере того, как воздушный пакет расширяется, он выталкивает окружающий воздух наружу, передавая энергию в виде работы от этого пакета в атмосферу. Поскольку передача энергии частицу воздуха посредством тепла происходит очень медленно, предполагается, что обмен энергией посредством тепла с окружающей средой не происходит. Такой процесс называется адиабатическим.(нет передачи энергии за счет тепла). Поскольку поднимающийся пакет воздуха теряет энергию, поскольку он воздействует на окружающую атмосферу, и никакая энергия не передается ему в виде тепла из атмосферы, чтобы восполнить потерю, этот пакет воздуха теряет энергию, что проявляется в ее уменьшении. по температуре воздушной посылки. Обратное, конечно, будет верно для пакета воздуха, который тонет и сжимается. [3]

Тропопауза [ править ]

Атмосферный поток [ править ]

Поток атмосферы обычно движется с запада на восток. Однако это часто может прерываться, создавая поток с севера на юг или с юга на север. Эти сценарии часто описываются в метеорологии как зональные или меридиональные. Эти термины, однако, обычно используются для обозначения локализованных областей атмосферы (в синоптическом масштабе ). Более полное объяснение потока атмосферы вокруг Земли в целом можно найти в трехъячеечной модели.

Источник