Стандартное давление

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление ровно 100 кПа. Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 б (1013,25 мб) или 101325 Па в системе СИ.

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z. Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.

В каждой точке атмосферы имеется определенное атмосферное давление, или давление воздуха.

Распределение атмосферного давления по высоте зависит от давления у земной поверхности и от распределения температуры воздуха с высотой. Давление убывает примерно в геометрической прогрессии, если высота возрастает в арифметической прогрессии. Действительно, на уровне 5 км давление почти вдвое ниже, чем на уровне моря; на уровне 10 км — почти в четыре раза и т.д.

Давление меняется не только с высотой. Оно меняется и от места к месту на одном и том же уровне, т. е. оно не везде одинаково.. Непрерывно меняется и распределение его во всей атмосфере. Ясно, что изменения давления в любой точке связаны с изменениями всей массы воздуха над этой точкой. А изменения массы воздуха, в свою очередь, обусловлены движением воздуха.

Атмосферное давление в каждой точке земной поверхности и в любой точке свободной атмосферы все время
меняется, т. е. либо растет, либо падает. Эти изменения имеют сложный характер, так как слагаются из периодической составляющей — суточного хода, и непериодических изменений. В умеренных и высоких широтах непериодические изменения выражены значительно сильнее и затушевывают суточный ход. В тропических широтах ярче выражен суточный ход давления, а непериодические изменения давления малы в сравнении с такими же изменениями в умеренных и высоких широтах.
Периодические изменения давления определяются его суточным ходом. Кривая суточного колебания давления имеет два максимума и два минимума. Максимальные значения наблюдаются перед полуднем и перед полуночью), а минимальные — рано утром и после полудня Как указывалось, суточный ход давления хорошо выражен в тропиках, От тропиков к полюсам размах суточного хода убывает.

 

29.Стандартная атмосфера.Тропосфера.

 

 

Международная стандартная атмосфера (сокр. МСА, англ. ISA) — условное вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли. Основой для расчёта параметров МСА служит барометрическая формула, с определёнными в стандарте параметрами.

Для МСА принимают следующие условия: давление воздуха на среднем уровне моря при температуре 15 °C равно 1013 мб (101,3 кН/м² или 760 мм рт. cт.), температура уменьшается по вертикали с увеличением высоты на 6,5 °C на 1 км до уровня 11 км (условная высота начала тропопаузы), где температура становится равной −56,5 °C и почти перестаёт меняться.

Тропосфе́ра — нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе — 16—18 км.

При подъёме в тропосфере температура понижается в среднем на 0,65 градуса через каждые 100 м. Верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой прекращается, называют тропопаузой. Следующий, расположенный выше тропосферы, слой атмосферы называетсястратосфера.

В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха, сильно развитытурбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат. Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.

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

 

30.Дать анализ циркуляции в атмосфере.

 

атмосферы циркуляция

Основными факторами, влияющими на формирование климата Земли, является солнечная радиация, циркуляция атмосферы и характер подстилающей поверхности. При их совместном влиянии формируется климат в различных районах земного шара. Количество поступающего солнечного тепла зависит от ряда факторов. Определяющим является угол падения солнечных лучей. Поэтому на низких географических широтах поступает значительно больше солнечной энергии, чем на средних и тем более высоких широтах.
Общей циркуляцией атмосферы называют замкнутые течения воздушных масс в масштабах полушария или всего земного шара, приводящие к широтному и меридиональному переносу вещества и энергии в атмосфере. Главной причиной возникновения воздушных течений в атмосфере служит неравномерное распределение тепла на поверхности Земли, что приводит к неодинаковому нагреванию почвы и воздуха в различных поясах земного шара. Таким образом, солнечная энергия является первопричиной всех движений в воздушной оболочке Земли. Кроме притока солнечной энергии к важнейшим факторам, вызывающим возникновение ветра, относятся также вращение Земли вокруг своей оси, неоднородность подстилающей поверхности и трение воздуха о почву. В земной атмосфере наблюдаются воздушные движения самых различных масштабов – от десятков и сотен метров (местные ветры) до сотен и тысяч километров (циклоны, антициклоны, муссоны, пассаты, планетарные фронтальные зоны). Простейшая схема глобальной циркуляции атмосферы была составлена более 200 лет назад. Ее основные положения не потеряли своего значения и до сих пор.

 

31.Пассаты и и погода пассатов.Антипассаты.

Пасса́т (от исп. viento de pasada — ветер, благоприятствующий переезду, передвижению) — ветер, дующий между тропиками круглый год, в Северном полушарии с северо-восточного, в Южном — с юго-восточного направления, отделяясь друг от друга безветренной полосой. На океанах пассаты дуют с наибольшей правильностью; на материках и на прилегающих к последним морям направление их отчасти видоизменяется под влиянием местных условий. В Индийском океане, вследствие конфигурации берегового материка, пассаты совершенно меняют свой характер и превращаются в муссоны.

Благодаря своему постоянству и силе в эпоху парусного флотапассаты наряду с западными ветрами были основным фактором для построения маршрутов движения судов в сообщении между Европой и Новым Светом.

Погода пассатов
В нижнем слое пассатов воздух вследствие влияния трения течет с составляющей, направленной к экватору. На восточной периферии каждого субтропического антициклона эта составляющая, направленная к экватору, значительно усиливается уже независимо от трения. Здесь в субтропики поступают относительно холодные воздушные массы из умеренных широт. Двигаясь на все более теплую поверхность моря, пассатное течение в нижних слоях приобретает неутойчuвую стратификацию. Устанавливаются большие вертикальные градиенты температуры, часто превышающие сухоадиабатический в нижних сотнях метров, и развивается оживленная конвекция со скоростями восходящих токов порядка 2,5-4 м/с и с образованием кучевых облаков.

Конвекция не достигает больших высот. Уже на высотах 11200-2000 м в области пассатов обнаруживается задерживающий слой в несколько сотен метров толщиной с инверсией температуры или, по крайней мере, с изотермией (рис. 5). Эта пассатная инверсия образуется при оседании воздуха, характерном для всякого хорошо развитого антициклона не только в тропиках. Инверсия и задерживает развитие конвекции на сравнительно низком уровне. Облака не получают большого вертикального развития, нередко принимают характер слоисто-кучевых и не достигают уровня оледенения, который в тропиках, лежит выше 5 км. Поэтому из облаков, как правило, не выпадает осадков. В исключительно редких случаях из пассатных кучевых облаков могут выпадать незначительные мелкокапельные и очень кратковременные дожди, обусловленные взаимным слиянием капель без посредства ледяной фазы.

 

Антипасса́т — название западных ветров над пассатами

Вертикальная мощность пассатов увеличивается к экватору. Под 20-й параллелью она порядка 2 – 4 км. Вблизи экватора, особенно в летнем полушарии, восточные ветры захватывают уже всю тропосферу и стратосферу. Там, где пассаты простираются на всю тропосферу, ветры над ними имеют преобладающее западное направление, то же самое, которое господствует в средней и верхней тропосфере во внетропических широтах.

Прежде считали, что антипассаты дуют противоположно приземному направлению пассатов, т. е. в северном полушарии с юго-запада и в южном с северо-запада. Наблюдения этого не подтвердили. Антипассаты — вообще западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях. Меридиональные составляющие в них малы и могут быть различны по направлению. Однако преобладают всё же составляющие, направленные от экватора к высоким широтам.

 

32.Внутретропическая зона конвекции.

Внутритропическая зона конвергенции

промежуточная зона примерной ширины в несколько сотен км между пассатами (См.Пассаты) Северного и Южного полушарий. Большую часть года В. з. к. располагается к С. от экватора; зимой Северного полушария она приближается к экватору (иногда может проникать в Южное полушарие), а летом удаляется от него. Над Атлантическим и Тихим океанами сезонные смещения В. з. к. невелики. Над Африкой и Южной Америкой они больше, но особенно значительны в бассейне Индийского океана, где пассатная циркуляция на обширных территориях заменена муссонной. Нередко существенные перемещения В. з. к. наблюдаются и от одного дня к другому. В. з. к. в общем совпадает с экваториальной депрессией, т. е. с поясом низкого давления, расположенным между субтропическими зонами высокого давления Северного и Южного полушарий. В этой зоне наряду со слабыми переменными ветрами наблюдаются и шквалы, и ветры с хорошо выраженным общим как восточным, так и западным направлением. Характер погоды во В. з. к. резко отличается от погоды в пассатах. Конвекция здесь усилена сходимостью линий тока; облачность увеличена, облака достигают больших высот и из них выпадают обильные ливневые осадки. В. з. к., как правило, неоднородна по ширине и свойствам; в ней возникают волновые и вихревые возмущения, приводящие к образованию отдельных облачных скоплений. В ней же образуется преобладающая часть тропических циклонов со штормовыми ветрами и катастрофическими последствиями.

 

 

33.Муссоны.Тропические и внетропические муссоны.

Муссо́н (от араб. موسم («маусим») — время года, посредством фр. mousson)^[1] — устойчивые ветры, периодически меняющие свое направление; летом дуют с океана, зимой - с суши; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса (Дальний Восток). Муссонный климат характеризуется повышенной влажностью в летний период.

Тропические муссоны - муссоны тропических широт. Они обусловлены сезонными различиями в нагревании и охлаждении Северного и Южного полушарий. В результате зоны давления смещаются по сезонам относительно экватора в то полушарие, в котором в данное время лето, а пассаты проникают в “летне” полушарие. При этом характерный для тропиков режим пассатов заменяется зимним муссоном, совпадающим по направлению с пассатом и летним муссоном, боле или мене противоположным по направлению (чаще с западной составляющей). Этой смене направления ветра в летнем тропическом муссоне немало способствует западное течение воздуха в зоне экваториальной области низкого давления, которая смещается вместе с другими зонами. Тропические муссоны наиболе типичны и устойчивы в северной части бассейна Индийского океана, включая Индию и сопредельные с нею тропические районы. Этому в немалой мере способствует сезонная смена режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южно-азиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона.
Образование тропических муссонов в других районах земного шара происходит мене характерно, когда боле четко выражается один из них - зимний или летний муссоны. Такие муссоны отмечаются в тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки.

Внетропические муссоны - муссоны умеренных и полярных широт. Они образуются в результате сезонных различий давления над морем и сушей. Наиболе типичная зона их распространения - Дальний Восток, Северо-Восточный Китай, Корея, в меньшей степени - Япония и северо-восточное побережье Евразии.

 

34.Внетропическая циркуляция.