Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 12
Текст из файла (страница 12)
При этом е/Е(т) =!. Отсюда получаем следующую связь между давлением водяного пара н точкой росы: е = Е(т). Наряду с точкой росы введем также понятие точки льда (' инея). Она представляет собой такую температуру, при которой находящийся в воздухе водяной пар при неизменных общем атмосферном давлении и доле пара достигает состояния насыщения по отношению к плоской поверхности чистого льда. Дефицит точки росы Л вЂ” разность между температурой воздуха Т и точкой росы т: Обшне еведенна о воздушной оболочке Зенлн строенне атноейзерш Глава 2 Строение атмосферы 1 Основные сведения о Земле как планете Венера — 244 225 Марс Юпитер Солнце 1,02 0,41 25 — 30 687 4339 Земля ! 365 Планета .. Меркурий П.....
5Я т..... 88 В последние десятилетия было обнаружено, что угловая скорость суточного вращения Земли и продолжительность суток несколько изменяются в течение года. Тщательная обработка астро- Земля представляет собой одну из девяти больших планет, входящих в состав Солнечной системы.
Солнце — звезда средней величины — служит единственным источником энергии, благодаря которой существует жизнь на Земле. Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите со средней скоростью 29,8 км/с, одновременно вращаясь вокруг своей оси с запада на восток. Плоскость вращения Земли вокруг Солнца носит название плоскости эклиптики.
Земная ось наклонена к плоскости эклиптики под углом 66'34'. Благодаря вращению Земли вокруг Солнца и наклону земной оси по отношению к плоскости эклиптики происходит смена времен года. В астрономии введено понятие о звездных (зв.) и солнечных (соли.) сутках.
Год содержит около 365,25 соли. сут. Это означает, что за один год Земля совершает 365,25 оборота вокруг своей оси по отношению к Солнцу. Кроме того, пройдя за год всю орбиту, Земля сделает еше один оборот вокруг своей оси по отношению к неподвижным звездам. Поэтому один год равен 365,25 соли. сут, или 366,25 зв. сут. Отсюда 1 зв.
сут. равны 365,25/366,25 соли. сут. Угловая скорость суточного вращения Земли определяется как скорость вращения по отношению к неподвижным звездам: 2я 366,25 2я 366,25 1 зв. сут 1 соли. сут 365,25 86400 365,25 так как 1 соли. сут равны 24Х 60Х60 с =86 400 с. Приведем для сравнения значения периода (П) вращения вокруг своей оси и периода (т) обращения вокруг Солнца (в земных сутках) для некоторых планет солнечной системы и Солнца: номических наблюдений на нескольких обсерваториях за продолжительностью звездных суток, которые оцениваются при помощи независимых хранителей времени (ныне кварцевых часов, калибруемых по атомным стандартам частоты), позволила обнаружить годовые колебания длины суток с амплитудой порядка 5 10 ' с (относительные колебания порядка 10 — '), а затем и более короткопериодные колебания (с периодами 0,85; 0,60; 0,50; 0,48; 0,33; 0,25; 0,20 и 0,18 года).
Такие изменения скорости вращения Земли обусловлены колебаниями в течение года скорости воздушных течений, горизонтальный масштаб которых сравним с размерами материков, океанов и всего полушария. Совокупность таких воздушных течений носит название общей циркуляции атмосферы. При движении воздуха относительно поверхности Земли возникает сила трения, которая может или ускорять, или замедлять вращение твердой оболочки Земли.
Согласно оценкам, момент количества относительного движения атмосферы (до уровня 100 гПа) меняется в течение года от 16,0 10" кгХ Хме/с в январе до 11,8 10" кг ме/с в июле (главным образом из-за того, что момент количества движения в январе в южном полушарии, равный 6,5 10'о кг и'/с, вдвое больше, чем в июле в северном полушарии). Этими колебаниями скорости ветра объясняется примерно '/з наблюдаемых изменений продолжительности суток в течение года.
Возможно, оставшуюся '/з можно объяснить сезонными колебаниями сильных ветров в стратосфере. Известную роль в изменении угловой скорости вращения Земли играет также сезонное перераспределение масс воздуха между материками и океанами. Зимой избыточные массы воздуха скапливаются над материками, а летом — над океанами.
Поскольку материки и океаны распределены по земному шару неравномерно, перераспределение масс воздуха между ними приводит к изменению момента вращения Земли, а вместе с этим и угловой скорости. Несмотря на большое научное значение изменения то, при построении теории атмосферных процессов и явлений угловую скорость вращения Земли можно считать постоянной: изменения ьз ничтожно малы и их влияние совершенно несравнимо с влиянием других (метеорологических) факторов. Если бы Земля была вполне однородной или состояла из концентрических однородных слоев, то прн отсутствии вращения вокруг своей оси она имела бы форму шара.
Так как в действительности Земля вращается вокруг своей оси, то она деформировалась в сферонд, т. е. в малосплюснутый эллипсоид вращения. Однако истинная форма Земли несколько отлична от сфероида, что обусловлено неоднородностью земной поверхности и неравномерным распределением плотности во внутренних частях Земли. Вследствие этого теоретическая уровенная поверхность Земли, т. е. по- 55 Сввооооо атмосфеРы Обмов соояоии» ° вовдумиой оболочке Зомли верхность, в каждой точке которой сила тяжести перпендикулярна к ней, имеет особую форму; эта сложная поверхность называется геоидом. При решении подавляющего большинства метеорологических проблем оказывается возможным совершенно пренебречь малыми отклонениями геоида от эллипсоида вращения и, более того, пренебречь отклонением Земли от сферической формы.
Данные о размерах земного сфероида (по Ф. Н. Красовскому) и Солнца приведены в табл. 2.1. Таблица 2.!. Основные длиные земного сфвроидв Большая цолупсь (эквзторизльиый радиус) Малая полуось (поляриый радиус) Сжатие (Йв — Йо) /(7в Длина: меридизиз эквзторз Поверхность Объем Радиус шара, имеющего такой же объем Масса Земли Средиия плотность Земли Расстояние Земли от Солицз: изибольшее (оиоло 4 июля) наименьшее (околп 3 января) среднее Рздиус Солнца 6378,245 км 6356,830 им 1/298,3 40009,!53 им 40075,693 им 5!0,098 1Ов кмз !083'3!4, 1Ов кмз 6371,210 им 5,9737 !(Р' иг 5,517 г!смв !52,00 !Ов им 147,01 1О' им !49,53 !Ов км 695 600 км Из 510,! млн.
кмз земной поверхности 70,8 % (т. е. 360,8 млн. км') приходится на долю водной поверхности Мирового океана, причем эта доля составляет 60,7 % в северном полушарии и 80,9 % в южном. В широтных зонах по 5' площадь, занятая водой, неуклонно возрастает от 70' с. ш. до 60' ю. ш., а именно от 28,7 % на 65 — 70' с, ш, до 99,9 % на 55 — 60' ю. ш.
Вертикальная протяженность атмосферы составляет 60 — 70тыс. км, Резкой верхней границы атмосферы не существует. Атмосфера постепенно переходит в межпланетную среду. Общая масса атмосферы приближенно оценивается в 5,15 1О" кг, что составляет примерно одну миллионную массы Земли. Толщина всей атмосферы сравнима с размерами Земли, однако большая часть массы атмосферы сосредоточена в тонком (по сравнению с радиусом Земли) слое, прилегающем к земной поверхности. Примерно 50 % всей массы атмосферы заключено в слое от земной поверхности до высоты 5 км, 75% — до высоты 1О км, 90 % — до 16 км, 95 % — до 20 км, около 99 % — до высоты 30— 35 км.
Незначительная толщина основного (по массе) слоя атмосферы по сравнению с ее горизонтальной протяженностью приводит к тому, что и вертикальные масштабы наблюдаемых в атмосфере явлений и процессов оказываются значительно меньше их горизонтальных размеров: воздушные массы, циклоны и антициклоны, фронтальные поверхности по горизонтали занимают области в сотни и тысячи километров, а по вертикали распространяются лишь на несколько километров.
2 Принципы деления атмосферы на слои. Краткие сведения о методах исследования атмосферы в Более точно экзосферз выделяется по признаку распределения плотиости (здесь оив ничтожно мзлз). Из этой сферы молекулы и зто- мы могут выбрасываться в межплз.
иетиую среду и навсегда покидать Землю. Атмосфера по своим физическим свойствам неоднородна как по вертикали, так и по горизонтали. Изменяются такие физические величины, как температура, давление, плотность, состав и влажность воздуха, содержание твердых и жидких примесей, скорость ветра. Наиболее резко оии изменяются по вертикали. Так, температура при подъеме на каждый километр поннжается в среднем на 6,5'С (в тропосфере). В то же время в горизонтальном направлении на столько же температура изменяется на расстоянии 500 — 600 км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
