Atmosfera

Komentarze

Transkrypt

Atmosfera
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera
W. Debski
,
[email protected]
Plan wykładu z geofizyki - (Atmosfera)
1. Fizyka atmosfery:
F
F
F
F
F
F
struktura atmosfery
skład chemiczny atmosfery
meteorologia - chmury
atmosfera a kosmos (zorze polarne)
fale elektromagnetyczne
atmosfera a klimat
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 1
Atmosfera Ziemi
Atmosfera to cienka otoczka gazowa otaczajaca
,
Ziemie.
, Cecha, atmosfery jest nieustanna
zmienność w czasie i przestrzeni jej parametrów
fizycznych. Zjawiska i procesy wystepuj
ace
w
,
,
atmosferze dokonuja, sie, pod wpływem
promieniowania słonecznego oraz charakteru
powierzchni Ziemi. (IMGW)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 2
Atmosfera Ziemi
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 3
Atmosfera Ziemi - własności
grubość atmosfery:
≈ 100 km (Rz = 6370 km)
masa atmosfery:
≈ 105 t
skład chemiczny:
azot
78%
tlen
21 %
argon 1%
CO2
0.03 %
H2O
0 - 4 % (poziom morza)
Skład atmosfery (cześci
stałej) nie zmienia sie, do wysokości około 80 km.
,
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 4
Atmosfera Ziemi - struktura
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 5
Budowa atmosfery
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 6
Budowa atmosfery
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 7
Równowaga hydrostatyczna
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 8
Równowaga hydrostatyczna
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 9
Równowaga hydrostatyczna
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 10
Chmury - rodzaje
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 11
Chmury - tworzenie
F konwekcja
F adwekcja
F rzeźba terenu
F Front atmosferyczny - strefa kontaktu różnych mas powietrza
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 12
Chmury (konwekcja)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 13
Gazy i areosole
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 14
Gazy i areosole
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 15
Gazy i areosole
Miejsce pomiaru Koncentracja (czasteczek
/ cm3) (IMGW)
,
średnia
minimalna
maksymalna
940
2
39 800
do 2 km n.p.m.
950
6
27 000
0,5-1 km n.p.m.
6 000
30
155 000
obszar wiejski
9 500
180
336 000
miasto
34 300
620
400 000
duże miasto
147 000
500
4 000 000
Ocean
Lad:
,
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 16
Gazy i areosole
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 17
Gazy i areosole
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 18
Powstawanie ozonu
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 19
Dziura ozonowa
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 20
Dziura ozonowa
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 21
Ozon - COG Belsk
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 22
Jonosfera
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 23
Zorze polarne
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 24
Obserwacje satelitarne (POES)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 25
Promieniowanie kosmiczne
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 26
Fale EM w atmosferze
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 27
Fale EM w atmosferze - podstawy
~
∂B
~
∇ × E − ∂t = 0
~
∂D
~
~
∇×H = j+
∂t
~ = 4πρ + ∇ · ~j
∇·D
~ =0
∇·B
~ = µ(~r, t)H
~
B
~ = (~r, t)E
~
D
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 28
Przybliżenie - front falowy
∂T
∂x
2
∂T
+
∂y
2
∂T
+
∂z
2
1
= 2
V (~r)
T - czas propagacji frontu falowego
√
V - predkość
fal EM (V = 1/ µ )
,
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 29
Propagacja fal - symulacje
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 30
Przybliżenie - promienie
d
1 d~x
ds v(~x) ds
1
= ∇
v(~x)
s - odległość wzdłóż promienia
V - predkość
fal
,
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 31
Propagacja fal - promienie (II)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 32
Dyfrakcja (I)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 33
Dyfrakcja (II)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 34
Dyfrakcja (Front Falowy)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 35
Dyfrakcja (promienie)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 36
Odbicie fal (Front Falowy)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 37
Odbicie fal (Promienie)
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 38
Fale EM w atmosferze
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 39
Fale EM w atmosferze - pochłanianie
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 40
Wyładowania elektryczne
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 41
Globalny obwód elektryczny
F Przewodnictwo elektryczne:
F Gestość
pradu
piomowego:
,
,
≈ 10−16 Ω−1 · cm−1 (poziom Ziemi)
≈ ·10−12 A/m2
F Nateżenie
pola elektrycznego:
,
100 − 150 V /m
F Różnica potencjałów 0 - 50 km:
ELEMENTY GEOFIZYKI
≈ 400000V
Atmosfera- 42
Dlaczego niebo jest ... niebieskie
Kolor nieba wyznaczony jest przez widmo światła
słonecznego rozproszonego na składnikach (gazach
i areozolach) atmosfery. Gdyby promieniowanie to
nie ulegało rozpraszeniu, to niebo byłoby czarne
i w dzień moglibyśmy ogladać
gwiazdy, bowiem
,
fale elektromagnetyczne nie interferuja, ze soba, i w
każdej chwili oprócz światła słonecznego dociera do
nas światło od wszystkich gwiazd bed
ponad
,
, acych
horyzontem. W dzień nie widzimy gwiazd bo intensywność ich świecenia jest mniejsza niż intensywność rozproszonego światła rozproszonego.
Rozpraszanie światła słonecznego na czastkach
gazu opisuje wzrór
,
Rayleigha.
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 43
Dlaczego niebo jest ... niebieskie
Założenia: rozproszanie na małych obiektach ( d << λ). Rozpraszanie
nastepuje
w wyniku pobudzenia do drgań czastki
naładowanej, która w
,
,
efekcie wypromieniowuje fale EM (jak antena dipolowa) z
intensywnościa, zależna, od kierunku wzgledem
dipola.
,
Intensywność światła rozproszonego na kulistym dyfraktorze:
2
(1 + cos θ) 2π
I = I0
2R2
λ
ELEMENTY GEOFIZYKI
4 2 6
n −1
d
n2 + 2
2
2
Atmosfera- 44
Obieg wody i klimat
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 45
Bilans energetyczny
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 46
Bilans energetyczny
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 47
Zmiany temperatury
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 48
Temperatura - rekonstrukcja
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 49
Koniec
ELEMENTY GEOFIZYKI
Atmosfera- 50

Podobne dokumenty