Лекция 4. Опр. 17.1. Голография (от греч

Опр. 17.1. Голография (от греч. «полная запись») — особый способ записи и последующего восстановления волнового поля, основан­ный на регистрации интерференционной картины. Она обязана своим возникновением законам волновой оптики — законам интерференции и дифракции.

 

Этот принципиально новый способ фиксирования и воспроизведения про­странственного изображения предметов изобретен английским физиком Д. Габором (1900—1979) в 1947 г. (Нобелевская премия 1971 г.). Экспериментальное во­площение и дальнейшая разработка этого способа (советским ученым 0. Н. Денисюком в 1962 г. и американскими физика­ми Э. Лейтом и Ю. Упатниексом в 1963 г.) стали возможными после появления в 1960 г. источников света высокой степе­ни когерентности—лазеров.

Лекция 3

Климат

Умеренно-континентальный климат Рязанской области определяется четырьмя факторами: радиационным, циркуляционным, влиянием подстилающей поверхности, антропогенным.

1. Радиационный фактор.

Показатель суммарной солнечной радиации в пределах области с севера на юг меняется от 90 до 95 ккал/см²*год. (На полярном круге – 70 ккал/см²*год, на Северном Кавказе – 120 ккал/см²*год).

Радиационный баланс изменяется с севера на юг от 30 до 35 ккал/см²*год. (На полярном круге – 15 ккал/см²*год, на Северном Кавказе – 45-50 ккал/см²*год).

С ноября по апрель радиационный баланс отрицательный (поверхность Земли отдает больше тепла, чем получает). Таким образом, весь радиационный баланс складывается с середины апреля по середину октября. В июне-июле месячная величина радиационного баланса составляет 8 ккал/см²*год. (На Северном Кавказе – 8 ккал/см²*год, в Ливийской пустыне только – 11-12 ккал/см²*год. Причина: продолжительность дня в Ливийской пустыне 13 часов, а у нас – 17 часов). Максимальная высота солнца над горизонтом: 59,5⁰ на севере, 60⁰ на юге.

Средняя температура июля +19⁰С. В северо-западной части области +18,5⁰С, в юго-восточной - +19,5⁰С. Распределение изотерм температур геометрически неправильное из-за неровностей рельефа. На северо-востоке температуры минимальны на возвышенности, где высоты больше на 60 м. В среднем температура с высотой снижается на 0,6⁰С на каждые 100 м. Абсолютный максимум температур был зарегистрирован в Ряжске +40⁰С.

Зимой в условиях отрицательного радиационного баланса распределение температур определяется адвекцией тепла с Атлантики. Изотермы температур понижаются с севера-запада на юго-восток от -10,5⁰С до -12⁰С. То есть, чем восточнее, тем холоднее – проявляется эффект континентальности. На Среднерусской возвышенности температуры ниже -11⁰С -11,2⁰С, что связано с высотой. Абсолютный минимум температур был зарегистрирован в Елатьме -43⁰С.

Среднегодовая температура воздуха положительная. С северных районах области она равна +3,9⁰С (Елатьма), в южных - +4,6⁰С (Ряжск).

2. Циркуляционный фактор.

Рязанская область попадает в область западного переноса воздушных масс. Этот перенос постоянен на высотах свыше 3 км, у поверхности земли – западный перенос не преобладает. Изменения направлений ветров происходят вследствие прохождения через территорию области циклонов и антициклонов, а также сезонных изменений положения областей высокого и низкого давления.

За циклоническую деятельность в границах области ответственны два климатических фронта – арктический и полярный, имеющие различное положение в разные сезоны года. В зимнее время наибольшее влияние оказывает арктический фронт, в летнее – полярный, который проходит примерно над Рязанской областью (в отдельные отрезки лета оказывает влияние арктический фронт).

Арктический и полярный фронты генерируют в среднем по четыре циклона в месяц. Скорости перемещения циклонов достигают 30-60 км/ч. Бывают стационарные циклоны с маленькими скоростями перемещения и диаметром до 2 000 км. За месяц в среднем насчитывается до 12 суток с циклонами.

Зимой в области преобладают ветры южных румбов. На их долю приходится 48% всех дней с ветром. Причин этого две: над Баренцевым морем атмосферное давление ниже, чем на юге Русской равнины; кроме того, арктический фронт располагается несколько севернее, и поэтому Рязанская область обычно находится во власти теплого сектора или теплого фронта циклона. Нередки ветры западного и северо-западного направления, на долю которых приходится 24% всех дней с ветром. Обычно они приурочены к прохождению холодного фронта или холодного сектора.

Летом над Русской равниной атмосферное давление ниже, чем над западным сектором Арктики, а над территорией области проходит полярный фронт. (Арктический фронт в это время размещается над Баренцевым морем). Летом преобладают ветры северо-западного, северного и западного направлений. На их долю приходится около 60% дней с ветром.

Основная часть осадков – адвективная (с Атлантики), меньшая (до 10%) внутримассовая, выпадающая в летнее время в основном в антициклональных условиях. Большая часть осадков выпадает на холодных и теплых фронтах. Среднегодовое количество осадков около 500 мм, хотя в последние годы их количество возросло до 650 мм.

Доля зимних осадков меньше, чем летних. На их долю приходится 25-35% среднегодового количества осадков – это 120-160 мм. Мощность снежного покрова колеблется от 30 см на юге до 40 см в северных районах. Устойчивый снежный покров формируется в конце ноября и сохраняется до конца марта. Это 145 дней на севере, 136 дней на юге.

В теплый период выделяются более влажные и более сухие периоды. Большая часть осадков выпадает в конце апреля – начале мая, конец июля – август. В осенние месяцы осадков выпадает несколько больше. Относительно сухой период приходится на конец мая – июль.

С конца сентября до середины мая увлажнение избыточное (К до 1,5). С конца мая до конца августа увлажнение недостаточное. В середине-конце мая и в сентябре коэффициент увлажнения около 1.

Затоки теплого воздуха зимой с юго-запада приводят к оттепелям. Причем температура в январе может повышаться до +6⁰С (например, январь 2007 года) и полностью сходит снежный покров. Максимальное количество оттепелей регистрируется во второй половине ноября, в начале декабря и в марте – здесь половина дней с оттепелями. В холодные месяцы количество дней с оттепелями 6-8.

В отдельные годы происходит резкое смещение полярного фронта к северу (примерно 1 раз в 30 лет). На территорию области приходит тропическая воздушная масса, с которой связано почти полное таяние снегов.

Зимой в отдельные годы (тоже, примерно, 1 раз в 30 лет) происходит смещение арктического фронта в предгорья Кавказа. В области устанавливаются температуры ниже -30⁰С. В такие годы регистрируются 10-20 дней сильного холода.

3. Фактор влияния подстилающей поверхности.

Как уже отмечалось выше зимние температуры на Среднерусской возвышенности ниже, чем на соседней Окско-Донской равнине на одной широте. Фактор рельефа сказывается и на распределении осадков. В целом в границах возвышенности осадков выпадает больше на 50-60 мм, чем на Окско-Донской равнине (при этом возвышенность повыше на 50-60 м). Однако основным фактором выпадения здесь осадков скорее является не барьерная функция Среднерусской возвышенности, а ее резкая расчлененность, которая способствует интенсивному перемешиванию воздуха. Поэтому основной «излишек» осадков здесь выпадает летом.

4. Антропогенный фактор.

Сейчас 6% территории области занимают различные антропогенные образования: населенные пункты, поля фильтрации, гидромелиоративные системы и пр. Примерно 14 000 км² распахивается. Влияние человека существенно поменяло естественный режим поверхности – как тепловой, так и гидротермический. Вследствие этого поменялись характерные сто лет назад условия увлажнения поверхности, среднегодовые температуры, среднегодовое количество осадков. (При этом не стоит преувеличивать значение локальных антропогенных изменений, так же как и приуменьшать значение глобальных факторов изменения климата).

Вспашка производится весной и осенью. Формируются обширные пространства, лишенные растительности, имеющие темную (почти черную) поверхность. Это ведет к увеличению доли поглощенной радиации и сильному прогреву пахотного слоя. Увеличивается испарение и эффективное излучение от поверхности земли за счет длинноволновой радиации. Несколько увеличивается количество осадков.

В границах населенных пунктов значительные по площади пространства заняты асфальтом. Они нагреваются сильнее, чем естественные грунты. Эта причина, а также выбросы тепла предприятиями и транспортом, ведут к тому, что над крупными населенными пунктами формируется так называемый климатический купол – городской «остров» тепла. Внутри рязанского купола температуры на 1,5⁰С выше, чем в окружающей сельской местности. Зимой разница в температурах между пиковой частью купола и сельской местностью может достигать 2-3⁰С. Над городом формируется область пониженного давления, что спасает от смога.

С одной стороны, наличие асфальта и строений препятствует фильтрации вод в грунты – увеличивается доля поверхностного стока, который выносит вод за пределы поселений. С другой стороны, в городских коммуникациях всегда происходят водопотери, что несколько повышает уровень грунтовых вод и приводит к подтоплению ряда участков.

В целом в регионе за последние 50 лет существенно возросла неустойчивость погод (ранее можно было прогнозировать одиннадцатилетние и тридцатилетние циклы засухи и влажности). Сейчас распределение погод происходит незакономерно и многие местные приметы, использовавшиеся на метеостанциях для косвенного прогноза погоды, перестают действовать. С другой стороны, в проявившихся неустойчивостях проявляется тенденция к упорядочиванию, что позволило С.А. Тобратову выявить новый, ранее не фиксировавшийся, девятилетний цикл, начавший проявляться с 1990-ых гг.

Умеренный климат характеризуется четко выраженными сезонами года.

Зима. За начало и конец зимы принимают устойчивый переход среднесуточных температур через 0⁰С или -5⁰С. В первом случае продолжительность зимнего периода почти совпадает с существованием снежного покрова. Однако в начало и конец этого периода включают дни с переходом температур через 0⁰С, что более характерно для весны и осени. Во втором случае, зима – это период с устойчивыми морозами.

Если брать за начало зимы переход среднесуточных температур через -5⁰С (что делают чаще), то зима оказывается короче на 2-4 недели. В среднем через -5⁰С температура переходит в первой декаде декабря и в конце второй – начале третьей декады марта. Самый холодный месяц – январь, хотя в отдельные годы им может быть и февраль. Декабрь каждый третий год оказывается теплым. Количество дней с оттепелями может достигать 12-18, но в среднем их обычно 3-6. Наибольшее количество дней с оттепелями в марте (до 18 дней) и в ноябре (до 12 дней).

В это время температура держится около 0⁰С или положительная. Вплоть до марта оттепели адвективные, связанные с выносом тепла с Атлантики, и только в марте – оттепели радиационные.

Весна. Начинается с перехода среднесуточных температур через 0⁰С и продолжается до прекращения ночных заморозков. Она длится с конца марта до конца мая, хотя в отдельные годы заморозки регистрируются и в июне. Весной при +10⁰С начинается активная вегетация растений, при +15⁰С вегетация достигает своего максимума.

Лето. За начало лета принимают дату прекращения ночных заморозков и активного роста среднесуточных температур или дату перехода среднесуточных температур через +15⁰С. За окончание зимы – среднюю дату интенсивного падения среднесуточных температур и появления ночных заморозков. С учетом этих критериев лето начинается в конце мая и заканчивается вначале сентября. Особенно в июне нередки возвраты холодов, что связано с затоками арктического воздуха в тыловых частях циклонов, и температуры падают ниже +10⁰С. В целом по области начинается период с дефицитом влаги (исключение составляют районы Тумы и бассейна Пры). Самым теплым месяцем по обыкновению является июль, но в отдельные годы этим месяцем может быть август (обычно начало августа такое же теплое, как и июль) и совсем редко – июнь. За лето обычно насчитывается 30-40 дней с дождями.

Осень. Наступает постепенно. В начале сентября температуры держатся в промежутке +10-15⁰С, однако, уже к концу месяца они падают ниже +10⁰С. Заканчивается период активной вегетации. Теплая и сухая погода меняется на пасмурную и дождливую в конце второй – начале третьей декады сентября. Эта смена обычно сопровождается заморозками. В октябре идут затяжные моросящие дожди, с утра по понижениям нередки обильные туманы, по ночам отмечаются заморозки.

Так называемое «бабье лето» – трех-пятидневный возврат тепла (днем температуры достигают +12-18⁰С) обычно приходится на начало октября, реже на конец сентября.

В ноябре погода также пасмурная – дожди перемежаются со снегопадами.

В области в разные годы наблюдаются экстремальные погодные явления:

1. Ветры ураганной силы возникают тогда, когда скорости перемещения воздушных масс увеличиваются до 20 м/с и более. Это происходит летом, когда на чрезвычайно нагретую поверхность поступает холодный воздух. Большая разница в атмосферном давлении как раз и ведет к образованию ветров ураганной силы. Обычно ураганы возникают при прохождении циклонов на холодных фронтах. Проявления ураганных ветров обычно локальны.

2. Грозы возникают в теплое время года при прохождении холодных фронтов. С ними также связан град, который выбивает растительность. Масса градин достигает 100 г, а величина – размером с куриное яйцо.

3. Гололед образуется зимой. Бывает зимой, когда на охлажденную поверхность приходит теплый воздух с юга. Гололед проявляется в накоплении льда на ветвях деревьев, обледенении проводов ЛЭП и пр.

4. Шаровые молнии. Наиболее непонятное из экстремальных явлений. Изредка приводят к пожарам или гибели людей. Условия их образования, развития и прекращения существования непонятны. Нередко они наблюдаются примерно в одних и тех же местах, например, в селе Малинищи.

 

 

Лекция 4.