Атмосферный воздух – это жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.
Нагревание атмосферного воздуха. Солнечные лучи проходят через прозрачную атмосферу, не нагревая ее, они достигают земной поверхности, нагревают ее, а от нее в последующем нагревается воздух.
Степень нагрева поверхности, а значит и воздуха, зависят, прежде всего, от широты местности.
Но в каждой конкретной точке она будет определяться также целым рядом факторов, среди которых основными являются:
а) высота над уровнем моря;
б) подстилающая поверхность;
в) удаленность от побережий океанов и морей.
Конвекция – это явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества.
Турбулентность – это перемещение относительно крупных объёмов воздуха, размером от нескольких см3 до нескольких м2 во всех направлениях трёхмерного пространства.
Адвекция – это перенос тепла на большие расстояния.
Конвекция, турбулентность и адвекция – механизмы передачи тепла.
Вопрос 23. Адиабатические процессы в атмосфере. Сущность сухоадиабатического процесса.
+ Учебник - А.П. Шубаев – стр. 117!!!!!!!
Адиабатический процесс в атмосфере – это изменение температуры воздуха, протекающее без теплообмена с окружающей средой, только за счет внутренней энергии воздушных масс при их перемещении.
При этом внутренняя энергия и температура воздуха изменяются за счет работы сжатия или расширения. При сжатии давление и внутренняя энергия воздуха возрастают, и температура повышается. При расширении давление и внутренняя энергия убывают, и температура падает.
При адиабатическом процессе воздушная масса, поднимаясь в более разреженные слои атмосферы, расширяется и охлаждается, при опускании в более плотные слои - сжимается и нагревается.
Сухой воздух адиабатически охлаждается на 1оС на 100 м подъёма; это – сухоадиабатический процесс - адиабатический процесс, происходящий в идеальном газе, сухом или ненасыщенном воздухе.
Вопрос 24. Сущность влажноадиабатического процесса и его влияние на нагревание атмосферного воздуха.
Природный воздух всегда содержит водяной пар, при конденсации которого выделяется тепло. Поэтому фактически температура падает на 0,6о на 100 м (или на 6о на 1 км высоты). Это – влажноадиабатический процесс.
Адиабатический процесс во влажном насыщенном воздухе. Если давление насыщенного воздуха падает (вследствие его расширения, напр., при подъеме), то падает и температура, и происходит конденсация водяного пара. Выделяющаяся при этом теплота конденсации (скрытая теплота парообразования) идет на нагревание воздуха, что замедляет падение температуры; поэтому убывание температуры на единицу подъема оказывается меньше, чем при сухоадиабатическом процессе, и тем меньше, чем больше упругость насыщения. Если давление воздуха растет (например, при опускании и, следовательно, при сжатии воздуха), а воздух поддерживается в состоянии насыщения за счет испарения находящихся в нем продуктов конденсации, то вследствие затраты тепла на испарение рост температуры в нисходящем воздухе также уменьшается по сравнению с сухоадиабатическим процессом.
Вопрос 25. Происхождение атмосферы и ее газовый состав.
+ Учебник - А.П. Шубаев – стр. 90!!!!!!!
Атмосфера – это газовая оболочка Земли.
Атмосфера начала образовываться вместе с формированием Земли. В процессе эволюции планеты и по мере приближения ее параметров к современным значениям произошли принципиально качественные изменения ее химического состава и физических свойств.
В состав атмосферы входит 4 газа:
1) азот - 78,09 %;
2) кислород – 20,95 %;
3) аргон – 0,93 %;
4) углекислый газ – 0,03%.
Вопрос 26. Строение атмосферы и особенности процессов, протекающих в ее отдельных структурных подразделениях.
+ Учебник - А.П. Шубаев – стр. 93!!!!!!!
Воздушная оболочка Земли находится под совместным и противоречивым воздействием с одной (нижней) стороны Земли, а с другой (верхней) – Солнца. Этим, а также свойствами газов объясняется её современное строение. Как и все сферы Земли, атмосфера состоит из концентрических слоёв: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.
Вопрос 27. Современные представления о природе «парникового эффекта».
Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.
Природа парникового эффекта
Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—1500 нм в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли при равном 300 K, 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры при равном 700 K — 3,3—12 мкм.
Атмосфера, содержащая многоатомные газы (двухатомные газы диатермичны - прозрачны для теплового излучения), поглощающие в этой области спектра (т.н. парниковые газы — H2O, CO2, CH4 и пр.), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, то есть имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.
Вопрос 28. Гидросфера Земли и ее происхождение и структура.
+ Учебник - А.П. Шубаев – стр. 213!!!!!!!
Гидросфера – это водная оболочка Земли.
Гидросфера появилась на завершающем этапе формирования планеты.
Ориентировочные подсчёты показали, что масса гидросферы составляет около 7% массы базальтовой коры.
К началу палеозоя гидросфера Земли приобрела объём, близкий к современному, и с тех пор он существенно не изменился.
Общий объём гидросферы – 1 386 484 610 км3.
Структура гидросферы.
Гидросфера состоит из Мирового океана, вод суши – рек, озёр, ледников, а также подземных вод, которые залегают всюду на материках, на дне озёрных и морских впадин и под толщей водных льдов.
Гидросфера непрерывна и двуслойна. Верхний слой образован наземными водами, нижний слой состоит из подземных вод.
Вопрос 29. Основные свойства природных вод: соленость, плотность и особенности перехода жидкой фазы воды в твердое состояние.
1. Соленость – это минерализация воды.
Она измеряется в тысячных долях, в промилле и обозначается %.
Средняя солёность Мирового океана 35%. В 1 т воды содержится 35 кг солей, а общее их количество очень велико.
2. Плотность воды определяется массой единичного объема в килограммах на метр кубический (кг/м3).
В водоеме плотность воды зависит от таких вещей как: минерализация, температура, количество растворенных солей в воде, от давления высших слоев воды.
3. Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Изменения агрегатного состояния - это термодинамические процессы, называемые фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое — плавление; из жидкого в газообразное — испарение и кипение; из твёрдого в газообразное — сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое — конденсация; из жидкого в твёрдое — кристаллизация.