docAtmosfera
download 
Reklamacja 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
