1. Навколишнє середовище, у якому розвивається все живе на Землі, є сукупністю множин факторів, до яких належить як погода, так і клімат. Наявність біологічного розмаїття Землі найтісніше пов’язана з коливаннями метеорологічних умов. Істинність знань про нашу планету і її природне середовище досяжна за умови, коли буде змога пізнати фундаментальні закономірності атмосферних процесів та їхній вплив на оболонки Землі. Земля перебуває у постійному русі та взаємодії з усіма космічними тілами й чинниками різноманітних процесів, що впливають на неї з космосу. Вивчення балансу променистої енергії в атмосфері, іонізованого стану висотних шарів атмосфери, магнітних бур нерозривно пов’язане з процесами, що відбуваються на Сонці. Важливо також те, що фізичні дані у майбутньому можуть допомогти вирішити проблему про походження Землі, змін її клімату. Головне завдання курсу забезпечити на належному рівні підготовку студентів до розуміння фізичних процесів в атмосфері та гідросфері Землі, фізичних основ теоретичних та прикладних досліджень з природи формування і розвитку кліматичних процесів. Протягом курсу метеорологія та кліматологі студент повинен осмислити: - будову і загальні особливості атмосфери Землі, основні фізичні процеси, що в ній відбуваються, фізичного і математичного моделювання атмосферних процесів, зв'язків між характером атмосферних явищ та процесів, що відбуваються на поверхні Землі; - фізичних процесів і географічних чинників, які формують клімат Землі, а також фізичної суті процесів, що впливають на клімат у конкретних природних умовах з урахуванням антропогенних чинників; - причин формування парникового ефекту та виникнення озонової діри; - методів дослідження атмосфери, моніторингу, картографування і прогнозу атмосферних процесів і кліматичних змін; - причин формування погодних умов, прогнозування погоди; - тісних зв'язків між атмосферними, гідрологічними, екзогенними геологічними і біологічними процесами.

2. Метеорологія - наука про будову і властивості земної атмосфери та фізичних процесів, що в ній відбуваються. Серед іншого, метеорологія вивчає фізичні, хімічні процеси в атмосфері, склад атмосфери, будову атмосфери, тепловий режим атмосфери, вологообмін в атмосфері, загальна циркуляція атмосфери, електричні поля, оптичні і акустичні явища. Як наукова дисципліна, метеорологія включає в себе динамічну метеорологію (вивчення фізичних механізмів атмосферних процесів), фізичну метеорологію (розробка радіолокаційних і космічних методів дослідження атмосферних явищ), синоптичну метеорологію (науку про закономірності зміни погоди). Сучасна метеорологія - наука дуже практична і необхідна для життя суспільства. Значна частина метеорологів займається моделюванням прогнозів погоди, клімату, інші працюють в урядових і військових організаціях та приватних компаніях, що забезпечують прогнозами авіацію, мореплавство, сільське господарство, будівництво, а також передають їх по радіо і телебаченню. У багатьох країнах метеорологію частіше називають "фізикою атмосфери", а пересічний метеоролог має справу більше із складними математичними формулами та обрахунками, що моделюють фізичні та фізико-хімічні процеси у атмосфері Землі. Однак, оскільки остання тісно пов'язана з усіма іншими оболонками, праця метеорологів має і виразний географічний елемент, оскільки для прогнозування погоди та моделювання атмосферних процесів просто необхідне врахування географічних чинників. Крім того, стан атмосфери та процеси, що перебігають у ній, відрізняються у різних частинах земної кулі з огляду на дію географічних законів (зональності, висотної поясності тощо). Багаторічний режим погоди в певній місцевості називають кліматом. Відповідно, кліматологія - це наука, що вивчає питання кліматоутворення, опису і класифікації кліматів земної кулі, антропогенного впливу на клімат. За своєю природою вона ще більш пов'язана з комплексом інших географічних дисциплін. Сучасні дослідження у галузі метеорології та кліматології перебувають у центрі інформаційних повідомлень у засобах масової інформації, так як саме вони спроможні пролити світло на майбутнє нашої планети та життя на ній з огляду на реальні та потенційні кліматичні зміни. У цьому полягає їх місія на сьогодні. І дати відповідь на поставлені запитання вони спроможні лише як елементи системи географічних наук.

3. Кліматологія – наука про клімат, що вивчає і досліджує причини формування різних типів клімату, їхнє географічне розміщення і взаємозв'язки клімату й інших природних явищ. Кліматологія тісно зв'язана з метеорологією – розділом фізики, що вивчає короткострокові стани атмосфери, тобто погоду. Відноситься до географічних наук, оскільки клімат залежить від географічних координат спостереження.

4. Одним з основних методів дослідження в метеорології є метод стаціонарних спостережень. Він використовується всіма метеостанціями (МС). На всіх МС кожні 3 години здійснюються спостереження за рядом метеорологічних елементів (температурою, опадами, вітром, вологістю повітря та ін.) Результати спостережень підлягають статистичному аналізу. Кількісні характеристики метеоелементів визначаються на метеостанціях і постах обладнаних відповідними приладами. Пости відрізняються від метеостанцій (МС) більш простою програмою спостережень. МС поділяються на основні і спеціальні. До спеціальних відносяться МС які обслуговують певні галузі господарства. Це агрометеорологічні станції, авіаметеостанції громадські (АМСГ), авіаметеостанції військові (АМСВ) та інші. На цих станціях поряд з основними ведуться інші додаткові спостереження.

Дані спостережень МС мають наукову і практичну цінність тільки в тому випадку, коли їх можна порівняти між собою. Для забезпечення цієї умови, всі МС ведуть спостереження по єдиним спеціальним програмам, однотипним приладам і в певний час. На всіх МС спостереження проводять в 00, 03, 09, 12, 15, 18 і 21год. У всі ці строки спостережень вимірюють температуру повітря і грунту, вологість повітря, напрямок і швидкість вітру, хмарність, атмосферний тиск. Кількість опадів вимірюють в 3, 9, 15, 21год. Висота снігу визначається в 9 год. Польові снігозйомки проводять раз в 10днів, а період сніготанення 1 раз в 5 днів. Спостереження за більшістю метеоелементів проводяться на метеорологічних майданчиках, які є складовою частиною МС.

В деяких випадках використовується моделювання ( в тому числі і математичне) деяких атмосферних явищ (циркуляції атмосфери тощо). Моделювання потребує великих матеріальних затрат.

Основні об'єкти дослідження метеорології: склад і будова атмосфери, тепловий режим атмосфери, вологообіг, загальна циркуляція, електричні поля, оптичні і акустичні явища.

5. Метеорологія – наука про атмосферу Землі. Кліматологія – розділ метеорології, що вивчає динамічні зміни середніх характеристик атмосфери за який-небудь період – сезон, кілька років, кілька десятків років або за більш тривалий термін. Іншими розділами метеорології є динамічна метеорологія (вивчення фізичних механізмів атмосферних процесів), фізична метеорологія (розробка радіолокаційних і космічних методів дослідження атмосферних явищ) і синоптична метеорологія (наука про закономірності зміни погоди). Ці розділи взаємно перекриваються і доповнюють один одного.Метеорологія – наука про атмосферу Землі. Кліматологія – розділ метеорології, що вивчає динамічні зміни середніх характеристик атмосфери за який-небудь період – сезон, кілька років, кілька десятків років або за більш тривалий термін. Іншими розділами метеорології є динамічна метеорологія (вивчення фізичних механізмів атмосферних процесів), фізична метеорологія (розробка радіолокаційних і космічних методів дослідження атмосферних явищ) і синоптична метеорологія (наука про закономірності зміни погоди). Ці розділи взаємно перекриваються і доповнюють один одного.

6.  Фізичний стан атмосфери, на яку постійно впливає космічний простір і земна поверхня, характеризується величинами, що називаються метеорологічними елементами. До них належать сонячна радіація, температура, вологість, рух і тиск повітря, електричні явища.

7. Фізика атмосфери, розділ метеорології, що вивчає фізичні закономірності процесів і явищ, що відбуваються в атмосфері, у тому числі що визначають будову і самої атмосфери: властивості складових атмосферу газів, поглинання і випромінювання ними радіації, розподіл температури і тиску, випар і конденсацію водяної пари, утворення хмар і опадів, всілякі форми рухи в атмосфері і т.д.

8. Основні атмосферні процеси (лат. processus - проходження, просування вперед).

1. Випаровування - перехід рідини в пару внаслідок нагрівання або зниження тиску. Це процес, в результаті якого вода з океану або поверхні землі потрапляє в атмосферу. Той же процес, при якому випаровування відбувається з поверхні зелених (живих) рослин, називається транспірацією (лат. trans - через, крізь і лат. spiro - дихаю, видихаю), тобто це фізіологічний процес випаровування води зеленими рослинами. Вони транспірують, коли вологість навколишнього повітря нижче, ніж вологість повітря в порах рослинної тканини. В протилежному випадку рослини поглинають водяну пару з повітря. При цьому процесі відбувається насичення повітря водяною парою. В залежності від кількості цієї пари в атмосфері вона (пара) може бути ненасиченою, насиченою та перенасиченою (пересиченою). Останній варіант стану пари можливий при відсутності поверхні для конденсації (наприклад, камера Вільсона для реєстрації прольоту часток з високою енергією). Тиск, утворений додатково водяною парою, називається пружністю пари по відношенню до води (е ) і використовується для її кількісної характеристики. Точка роси - це температура, при якій деякий об'єм повітря, що охолоджується при постійному тиску, досягає стану насичення водяною парою по відношенню до води. Точка інею - це температура, при якій водяна пара, що знаходиться в повітрі, стає насиченою по відношенню до поверхні льоду.

2. Конденсація (лат. condensation - згущення, ущільнення) - перехід газу або пари в рідину внаслідок охолодження або стиснення їх. Це процес згущення молекул водяної пари і ущільнення її до стану рідини. Конденсація починається з утворення зародків, тобто комплексів молекул з пониженою кінетичною енергією. Якщо такі комплекси опиняються сталими, то вони перетворюються в подальшому в краплі та кристали, завислі в повітрі (хмари в вільній атмосфері, серпанок і туман над земною поверхнею) або виділяються на земній поверхні та на наземних предметах у вигляді гідрометеорів (роса, іній тощо). Для конденсації необхідно, щоб повітря знаходилось в стані насичення або навіть перенасичення. Це досягається або пониженням температури повітря до точки роси, особливо при адіабатичному підйомі повітря, або при збільшенні вологості повітря шляхом випаровування. Основою для утворення зародків і в подальшому крапель води в атмосфері служать ядра конденсації, роль яких зводиться до зниження пересичення водяної пари. Без ядер конденсації для початку конденсації необхідно було б мати багатократне перенасичення. В якості ядер конденсації можуть виступати кристали морської солі (хлориди), а по мірі просування в глибину континенту додаються ядра, що утворюються при природних та штучних процесах згоряння (лісові та торфові пожежі, виверження вулканів, індустріальна діяльність тощо), а також пилок та спори рослин, різноманітні частки пилу та ґрунту при пилових бурях тощо

3. Сублімація (лат. sublimatio від sublimo - підіймаю, підношу) - 1) Перехід речовини з кристалічного стану безпосередньо в пару, минаючи рідку фазу; узгін. Це перехід молекул води в газоподібний стан безпосередньо з поверхні льоду (нафталін, сухий лід, сушка білизни взимку), обходячи стан рідини. 2) Перехід водяної пари в атмосфері безпосередньо в тверду фазу (лід, сніг). При такому зворотному процесі утворюється іній на предметах земної поверхні безпосередньо з водяної пари, а також утворення кристалів в атмосфері.

4. Адвекція (лат. advectio - доставка, від лат. adveho - підвожу, доставляю) - горизонтальне переміщення повітря і перенесення разом з ним тепла, вологи, домішок). Мова може йти про адвекцію повітряних мас, про адвекцію тепла, водяної пари, моменту руху тощо. Певні атмосферні явища, що відбуваються в результаті адвекції, називаються адвективними. Так, наприклад, кажуть про адвективні тумани, адвективні грози, адвективні заморозки тощо.

5. Конвекція (лат. convectio - принесення від лат. conveho - приношу) - в загальному значенні перенос рідин або газів у вертикальному напрямку. В розумінні цього терміну кажуть про конвективний потік тепла, конвективний потік вологи, конвективну складову руху тощо.

6. Утворення туманів та хмар. По міжнародній конвенції про появу туману кажуть у тому випадку, коли денна горизонтальна видимість за рахунок крапель води стає менше 1 км. Якщо має місце помутніння повітря, але дальність видимості за рахунок крапель води дещо перевищує 1 км, то це атмосферне явище називають серпанком. Якщо те ж саме явище при низьких (-30°С і нижче) температурах відбувається за рахунок великої кількості крижаних голок, найдрібніших (10 - 20 мкм у діаметрі), замерзлих крапельок води, а також крижаних кристалів (10 - 100 мкм), то воно носить назву крижаного (морозного) туману або ж відповідно крижаного (морозного) серпанку. Якщо погіршення видимості викликається присутністю в повітрі сухих часток пилу внаслідок пилових бур, пожеж тощо, то таке атмосферне явище називають імлою. І коли видимість погіршується за рахунок суміші туману з пічним та промисловим димом, то таке явище називають смогом. Туман випаровування - це туман, що виник внаслідок випаровування з підстилаючої поверхні (або з крапель опадів) в більш холодне повітря. Такий туман спостерігається над арктичними морями біля краю крижаного поля (випаровування арктичних морів), а взимку - і над внутрішніми морями (Чорним, Азовським) та, особливо восени, над річками та озерами суходолу (осінні випаровування). Туман охолодження - це туман, що виник внаслідок пониження температури повітря. Останнє, в свою чергу, обумовлено теплообміном із земною поверхнею. Розрізняють в якості основних видів туманів охолодження - адвективний, що виникає в результаті переміщення (адвекції) повітряної маси на більш холодну підстилаючу поверхню, і радіаційний тумани. Туман тропічного повітря - це адвективний туман, характерний для морського тропічного повітря, що рухається в більш високі широти і проходить при цьому над все більш холодною підстилаючою поверхнею. Спостерігається при значних швидкостях вітру і часто буває з мрякою. Туман змішування, або фронтальний туман - це адвективний туман, що виник в результаті змішування двох повітряних мас з різною температурою та вологістю в перехідному шарі (фронті) між ними. Можуть існувати такі умови, коли кожна повітряна маса по окремо не насичена, але при змішуванні та охолодженні вона стає насиченою. Радіаційний туман - це туман, який виникає над поверхнею, що вихолодилась внаслідок нічного або цілодобового зимового випромінювання (радіації). Туман схилів (сходження) - це туман на гірських схилах, пов'язаний з адіабатичним охолодженням повітря при його підйомі по схилу. Його можна розглядати як низькі хмари.

9. Земна атмосфера — це складна суміш газів. Основні серед них — азот(78 %) і кисень(21 %), кількість інших газів відносно невелика (близько 1 %). Таке співвідношення зберігається до висоти 100 км. Кожний з газів виконує свою роль. Кисень забезпечує дихання та горіння. Азот входить до складу білків — речовин, з яких складається все живе. В організми тварин, рослин і людини він потрапляє завдяки бактеріям ґрунту, які поглинають його з повітря. Вуглекислий газ необхідний рослинам для фотосинтезу. Крім основних газів, у повітрі є різні домішки: водяна пара, вулканічні гази, сажа, пил та інші речовини. їх кількість збільшується після виверження вулканів, лісових пожеж, пилових бур, внаслідок шкідливих викидів з димарів заводів і фабрик, теплових електростанцій, автомобілів.

10. закон Дальтона. (парціальних тисків).

Загальний тиск Р суміші ідеальних газів дорівнює сумі парціальних газів    компонентів у суміші:

чи

,

де   — тиск сумші   — парціальний тиск  -ого газу   — кількість окремих газів, що складаюь газову суміш.

Джон Дальтон встановив цей закон емпірично в 1801. Закон справедливий для газів, близьких до ідеальних. В реальних газах, для яких суттєва взаємодія між молекулами суміші, можуть існувати суттєві відхилення від такого простого правила.

Випаровування над водною поверхнею визначають за допомогою емпіричних формул, одержаних при використанні закону Дальтона.

Зако́н Бо́йля — Маріо́тта — закон ідеальних газів, згідно з яким добуток тиску на об'єм незмінної маси такого газу при сталій температурі є величина стала:

.

У певних межах справедливий для розріджених реальних газів, тобто для природних і нафтових вуглеводневих газів за нормальних (чи стандартних) умов. Тоді його записують так: p₀ V₀ = pV, де індекс нуль означає ці умови.

Закон відкрив і опублікував у 1662 році Роберт Бойль. Едм Маріотт опублікував такий же закон в 1676 році на основі незалежних досліджень.

На термодинамічній діаграмі p — V ізотермічний процес зображаєтсья кривою, що називаєься ізотермою.

Зако́н Ша́рля — назва закону, що описує властивості газів. Описує ізохорний процес в ідеальному газі.

Закон теплового розширення газів: при сталому об'ємі залежність тиску Р даної маси газу від температури описується формулою:

,

де Т — термодинамічна температура; Р — тиск газу.

, чи  ,

де   — тиск газу при температурі  ,

 — термічний коефіцієнт тиску, що характуризує відносне збільшення тиску газу при нагріванні його на один градус.

Закон носить ім'я французького вченого Жака Шарля.

11.

12.

20. Теплова конвекція. Тепловою конвекцією називають упорядковане перенесення окремих об’ємів повітря у вертикальному напрямку, що виникає під впливом сильного перегріву приземного шару повітря. Спочатку теплова конвекція виникає як рух окремих невеликих об’ємів, вихорів, які поступово зливаються, формуючи інтенсивний висхідний потік, що супроводжується компенсуючими його  низхідними рухами над суміжними ділянками. Разом із порціями повітря переноситься тепло від перегрітих шарів атмосфери до холодніших. Над морем теплова конвекція виникає у випадку, коли водна поверхня тепліша за прилеглі шари атмосфери. На водоймах це має місце у холодну частину року та в нічні години. За сприятливих умов конвекція може охоплювати всю товщу тропосфери.

24. З океанів, озер і річок вода випаровується в атмосферу. Там вона перетворюється на хмари, її переносять повітряні течії, й вода знову повертається на земну поверхню у вигляді дощу або снігу. Океани випаровують більшу кількість води, ніж одержують назад у вигляді опадів, натомість на сушу випадає більше опадів, ніж випаровується з неї. Цей нескінченний процес зберігає рівновагу: надлишки води, що випадають на сушу, вертаються в океан по річках або, просочившись у земну кору, попадають туди, зробивши тривалу підземну подорож. Потім знову випаровування, випадають опади. Так відбувається постійний кругообіг води. Збалансованість цього процесу – необхідна умова здоров’я планети Земля. Вода на Землі відіграє ту ж роль, що й кров в організмі людини, і не випадково структура річкової мережі дуже схожа на структуру кровоносної системи людини.

23. Океанічні течії формуються під впливом приповерхніх вітрів і розходжень у щільності води, обумовлених змінами її солоності і температури. На напрямок плинів впливають сила Коріоліса, форма морських басейнів і обрису берегів. У цілому циркуляція океанічних плинів подібна з розподілом повітряних потоків над океанами і відбувається по годинній стрілці в Північній півкулі і проти годинникової стрілки – у Південному. Перетинаючи, прямуючі до полюсів теплі плини, повітря стає більш теплим і вологим і впливає на клімат. Прямуючі до екватора океанічні плини несуть прохолодні води. Проходячи уздовж західних окраїн материків, вони знижують температуру і вологоємність повітря, і, відповідно, клімат під їхнім впливом стає більш прохолодним і сухим. Завдяки конденсації вологи поблизу холодної поверхні моря в таких районах часто виникають тумани.

25. Повітряні маси. Повітряна маса – величезний обсяг повітря, властивості якого (головним чином температура і вологість) сформувалися під впливом поверхні, що підстилає, у визначеному регіоні і поступово міняються в міру його переміщення з вогнища формування в горизонтальному напрямку. Повітряні маси виділяються насамперед по термічних характеристиках районів формування, наприклад тропічні і полярні. Переміщення з одних областей в інші повітряних мас, що зберігають багато первісних характеристик, можна простежити по синоптичних картах. Наприклад, холодне і сухе повітря з Канадської Арктики, переміщаючи над територією США, повільно прогрівається, але залишається сухим. Аналогічним образом теплі вологі тропічні повітряні маси, що формуються над Мексиканською затокою, залишаються вологими, але можуть нагріватися або прохолоджуватися в залежності від властивостей поверхні, що підстилає. Звичайно, така трансформація повітряних мас підсилюється в міру зміни умов, що зустрічаються на їхньому шляху.Коли із різними властивостями повітряні маси з вилучених вогнищ формування вступають у контакт, вони зберігають свої особливості. Більшу частина часу свого існування вони розділені більш-менш чітко вираженими перехідними зонами, де різко змінюються температура, вологість і швидкість вітру. Потім повітряні маси перемішуються, розсіюються і, зрештою, перестають існувати як відособлені тіла. Перехідні зони між повітряними масами, що рухаються, називаються «фронтами».

Фронти проходять по сідловинах баричного поля, тобто уздовж ізоліній низького тиску. При перетинанні фронту напрямок вітру звичайно різко міняється. У полярних повітряних масах вітер може бути північно-західним, тоді як у тропічних – південним. Найгірша погода встановлюється уздовж фронтів і в більш холодній області поблизу фронту, де тепле повітря сковзає нагору по клину щільного холодного повітря і охолоджується. У результаті утворюються хмари і випадають опади. Іноді уздовж фронту формуються позатропічні циклони. Фронти формуються також, коли стикаються холодні північні і теплі південні повітряні маси, що знаходяться в центральній частині циклона (області з низьким атмосферним тиском). Існує чотири типи фронтів. Стаціонарний фронт формується на більш-менш стабільній границі між полярними і тропічними повітряними масами. Якщо в приземному шарі холодне повітря відступає, а тепле насувається, утвориться теплий фронт. Звичайно перед теплим фронтом, що наближається, небо закрите суцільною хмарністю, йдуть дощі або падає сніг, а температура поступово підвищується. Коли фронт проходить, дощ припиняється, а температура залишається високою. При проходженні холодного фронту холодне повітря насувається, а тепле відступає. Дощова, вітряна погода спостерігається у вузькій смузі уздовж холодного фронту. Навпроти, теплому фронтові передує широка зона хмарності і дощів. Фронт оклюзії поєднує у собі риси як теплого, так і холодного фронтів і звичайно зв'язаний зі старим циклоном.

27. Циклон — замкнута область з низьким тиском у центрі. До нього в приземному шарі стікається повітря. Звідси воно піднімається по спіралі вгору (мал.20). Внаслідок висхідних рухів формуються потужні хмари й опади. Влітку, під час проходження циклонів температура знижується. Взимку — підвищується, настає відлига.

Циклони виникають на кліматологічних фронтах, де взаємодіють зональні повітряні маси з різними властивостями. Наприклад, на помірному фронті, де стикаються морські прохолодні помірні маси та сухі жаркі тропічні, циклони прямують у західному потоці повітря, досягаючи розмірів понад 1000 км у діаметрі. Вони впливають на клімат усієї Європи. У тропічних широтах виникають так звані тропічні циклони — урагани (тайфуни), які мають незначні розміри, але характеризуються вітрами величезної сили.

Антициклон — замкнута область з високим тиском у центрі. Тут переважають низхідні рухи повітря, яке біля поверхні Землі розтікається у різні боки (мал.20). Опускання повітря спричиняє його висушування та розсіювання хмар. Ось чому для антициклону не характерне утворення опадів. Під час проходження антициклонів погода сонячна, влітку жарко, а взимку може бути дуже холодно. На рух повітря в антициклоні та циклоні впливає відхиляюча сила обертання Землі. Так, повітря в антициклоні в Північній півкулі рухається за годинниковою стрілкою, а в циклоні — проти. У Південній півкулі — все навпаки. У повітряному океані утворюються замкнуті області високого і низького тиску — своєрідні атмосферні вихори — циклони і антициклони. Вони можуть охоплювати всю товщу тропосфери, а діаметр їх дорівнює кілька сотень кілометрів.

28. Місце́ві вітри́ — вітри, що утворюють характерний для даного регіону режим погоди і мають велику повторюваність (фен, сироко, самум, хамсин, чинук, баргузин, бора тощо).

Чинук (англ. chinook, від назви індіанського племені чинук) — південно-західний вітер-фен, що дме у Канаді та США зі східних схилів Скелястих гір до прилеглих до них ділянокпрерій. Супроводжується дуже швидким, різким (іноді на 20-30 ° С) підвищенням температури повітря, що сприяє посиленому таненню снігів, прискоренню дозрівання плодів тощо . Чинук спостерігається в усі пори року, але особливо часто узимку.

Фен — теплий сильний вітер, що дме з високих гір у долини. Він часто утворюється на Кавказі і в горах Середньої Азії. Сухе повітря спрямовується в долину, і при опусканні його температура підвищується в результаті адіабатичного нагрівання — на один градус на кожні 100 м спуску. Чим більше висота, з якої спускається фен, тим вище піднімається температура принесеного їм повітря. Швидкість фена може досягати 20-25 м / с. Взимку і навесні він викликає бурхливе танення снігів, підвищення рівня гірських річок. Влітку його висушуючу подих згубно для рослин; іноді в Закавказзі річний фен призводить до того, що листя на деревах висихає і опадає.

Наведені види вітрів пов’язані тим що вони утворюються при наявності значних вершин.

29. Ві́тер — великомасштабний потік газів. На Землі вітер є потоком повітря, що рухається переважно в горизонтальному напрямку. У метеорології вітри перш за все класифікують у залежності від їхньої сили, тривалості та напрямку, з якого дме вітер. Так, короткі (кілька секунд) та сильні вітри називаються поривами. Сильні вітри проміжної тривалості (близько 1 хвилини) називаються шквалами. Назви триваліших вітрів варіюють залежно від сили, зокрема такими назвами є бриз, буря,шторм, ураган, тайфун. Тривалість вітру також дуже варіює: деякі грози можуть тривати кілька хвилин, бриз, що залежить від різниці нагріву особливостей рельєфу протягом доби, триває кілька годин, глобальні вітри, викликані сезонними коливаннями температури — мусони — тривають кілька місяців, тоді як глобальні вітри, викликані різницею температури на різних широтах та силами Коріоліса — пасати — дмуть постійно.

Вітроелектростанції існують у всьому світі. Вони ідеально підходять для потреб країн, що розвиваються, з їхніми потребами у швидкому введенні в експлуатацію нових потужностей. Вони можуть бути введені в дію і підключені до енергомережі за більш короткий термін, і з меншими витратами, в порівнянні з введенням великих електростанцій, котрим необхідна складна інфраструктура з виробництва та передачі електроенергії. Тому, країни, що розвиваються, мають великий інтерес до вітроенергетичного ринку.

Зазвичай найбільший вітровий потенціал спостерігається на морських узбережжях, на пагорбах та в горах. Тим не менш, існує ще багато інших територій з потенціалом вітру, достатнім для його використання у вітроенергетиці. Як джерело енергії, вітер є менш передбачуваним на відміну від, наприклад, Сонця, однак у певні періоди наявність вітру спостерігається протягом цілого дня. На вітрові ресурси впливає рельєф Землі та наявність перешкод, розташованих на висоті до 100 метрів. Тому вітер більшою мірою залежить від місцевих умов, ніж енергія Сонця. У гірській місцевості, наприклад, дві ділянки можуть володіти однаковим сонячним потенціалом, але цілком можливо, що їх вітровий потенціал буде різний, в першу чергу через відмінності в рельєфі та напрямках вітрових потоків. У зв’язку з цим планування місця під ВЕУ має проводитись більш ретельно, ніж при інсталяції сонячної системи.

Енергія вітру, також, підпорядкована сезонним змінам погоди: більш ефективна робота вітряка – взимку, і меньш ефективна – у літні спекотні місяці. Наприклад, у кліматичних умовах Данії фотоелектрична система ефективна на 18% у січні і на 100% у липні. Ефективність роботи вітростанції: у липні 55%, а у січні – 100%. Оптимальним варіантом є комбінування в одній системі невеликого вітрогенератора і сонячними модулями. Подібні комбіновані системи забезпечують більш високу продуктивність електроенергії, у порівнянні з окремо встановленими вітровими або фотоелектричними установками.

Важливо, також, пам’ятати, що кількість енергії, виробленої за рахунок вітру, залежить від щільності повітря, від площі, охопленої лопатями вітротурбіни, і швидкості вітру. Через те, що взимку повітря більш щільне, вітряна установка буде виробляти взимку більше енергії, ніж влітку, за однакової швидкості вітру. На території, розташованої високо над рівнем моря, наприклад, в горах, атмосферний тиск менше і, відповідно, менше густина повітря, але це цілком компенсується підвищеною швидкістю вітру. Висота щогли, також, може значно вплинути на продуктивність вітроенергетичної установки.

Бофо́рта шкала́ — шкала для наближеної оцінки сили (швидкості) вітру, створена в 1805 британським адміралом і гідрографомФренсісом Бофортом. Сила вітру за шкалою Бофорта визначається за його дією на оточуючі предмети і вимірюється в балах (від 0 до 17 балів). У 1955 році, щоб розрізняти ураганні вітри різної сили, Бюро погоди США розширило шкалу до 17 балів. Нижче наводиться шкала Бофорта (для діапазону 0..12 балів), прийнята за Міжнародною угодою 1946 (швидкість вітру дається для висоти 10 м над поверхнею суші).

Бали Бофорта	Швидкість вітру м/сек	Характеристика	Дія вітру
0	< 0.3	Штиль	Повна відсутність вітру. Дим піднімається прямовисно. Листя дерев нерухомі.
1	0.3–1.5	Тихий	Дим «пливе». Флюгер не обертається.
2	1.6–3.4	Легкий	Рух повітря відчувається обличчям. Шелестить листя. Флюгеробертається.
3	3.4–5.4	Слабкий	Тріпоче листя, хитаються дрібні гілки. Майорять прапори.
4	5.5–7.9	Помірний	Хитаються тонкі гілки дерев. Вітер піднімає пил та шматки паперу.
5	8.0–10.7	Свіжий	Хитаються великі гілки. На воді з'являються хвилі.
6	10.8–13.8	Сильний	Хитаються великі гілки
7	13.9–17.1	Міцний	Хитаються невеликі стовбури дерев На морі здіймаються хвилі, що піняться.
8	17.2–20.7	Дуже міцний	Ламаються гілки дерев. і важко йти проти вітру.
9	20.8–24.4	Шторм	Невеликі руйнування. Зриває черепицю, руйнує димарі
10	24.5–28.4	Сильний шторм	Значні руйнування. Дерева вириваються з корінням
11	28.5–32.6	Жорстокий шторм	Великі руйнування
12	≥ 32.7	Ураган	Призводить до спустошень

32. Парниковий ефект. Забруднення атмосфери теж сприяє зміні клімату. Великі маси пилу і газів, що надходили в атмосферу при виверженнях вулканів, епізодично ставали перешкодою на шляху сонячної радіації і приводили до охолодження земної поверхні. Підвищення концентрації деяких газів в атмосфері збільшує загальну тенденцію до потеплення. Подібно скляному дахові теплиці, багато газів пропускають більшу частину теплової і світлової енергії Сонця до поверхні Землі, але перешкоджають швидкій віддачі випромінюваного нею тепла в навколишній простір. Основними газами, що спричиняють «парниковий» ефект є водяна пара і вуглекислий газ, а також метан, фторвуглеводи й оксиди азоту. Без парникового ефекту температура земної поверхні понизилася б настільки сильно, що вся планета покрилася би льодом. Однак надмірне посилення парникового ефекту також може стати катастрофічним. З початку промислової революції кількість парникових газів (в основному вуглекислого) в атмосфері зросло за рахунок господарської діяльності людини й особливо спалювання викопного палива. Багато учених у даний час думають, що ріст середньої глобальної температури після 1850 відбувся головним чином у результаті збільшення змісту в атмосфері вуглекислого газу й інших парникових газів антропогенного походження. Якщо сучасні тенденції використання викопного палива збережуться й у 21 в., середня глобальна температура може підвищитися на 2,5–8°С к 2075. За умови використання викопного палива більш швидкими, чим у даний час, темпами таке збільшення температури може відбутися вже до 2030. Прогнозоване підвищення температури може привести до танення полярних льодів і більшості гірських льодовиків, у результаті чого рівень моря підніметься на 30–120 див. Усе це може також відбитися на зміні погодних умов на Землі з такими можливими наслідками, як тривалі посухи у ведучих сільськогосподарських регіонах світу. Однак глобальне потеплення як наслідок парникового ефекту може бути уповільнено, якщо скоротити викиди вуглекислого газу при спалюванні викопного палива. Таке скорочення зажадало би обмежень його використання в усім світі, більш ефективного споживання енергії і розширення застосування альтернативних енергетичних джерел (наприклад, енергії води, Сонця, вітру, водню й ін.)

30.Озоновий шар

Озоновий шар – шар стратосфери, в межах якого концентрація молекул озону (О3) у середньому в 10 разів вища, ніж біля поверхні Землі. Товщина озонового шару складає близько 20 км, а максимальна концентрація озону в ньому знаходиться на висоті 18-26 км. від поверхні Землі. Найголовніша функція озонового шару — захист рослин, тварин і людини від шкідливої частини УФ випромінювання Сонця.

Озоновий шар в 1913 році відкрили французькі фізики Шарль Фабрі та Анрі Б’юіссон. А вже у 1985 році науковці встановили, що озоновий шар почав тоншати. Особливо це стосується Антарктики, над поверхнею якої утворилася «озонова діра», в якій концентрація озону може бути в 2-3 рази нижче від звичайної. Це зумовлює підвищення до небезпечно високих рівнів інтенсивності шкідливої частини спектру ультрафіолетового випромінювання.

31.Проблеми озону(екологічна точка зору)

1.Проблема утворення "озонових отворів" відома здавна, але особливої уваги до неї привернула Віденська конвенція ООН (1985р.). Під "озоновим отвором" розуміють значний простір в стратосфері Землі із значно пониженим вмістом озону, в порівнянні із багаторічною нормою його вмісту. Це явище є частиною складної екологічної проблеми - виснаження озонового шару Землі. Ця екологічна проблема являє пряму загрозу біосфері Землі, адже зростання потоку ультрафіолетового випромінювання, яке досягає земної поверхні, створює небезпеку всьому живому. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, зменшення вмісту озону в стратосфері на 1%, призводить до зростання захворюваності людей на рак шкіри на 6%, катаракти очей - на 4% і це супроводжується значним послабленням імунної системи людини. Це стосується всього тваринного світу. Зростання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання по- іншому впливає на представників рослинного світу. Проведені наукові дослідження доводять, що при зростанні інтенсивності ультрафіолетового випромінювання буде спостерігатись порушення обміну речовин в рослинах. Це може стати причиною загибелі фітопланктону Світового океану. Наслідки цих процесів можуть бути катастрофічними. По-перше, порушення обміну речовин в рослинах, викличе зменшення врожайності сільськогосподарських культур, що загострить харчову проблему сьогодення. Крім того, можливі небажані мутації у шкідників цих рослин. По-друге, загибель фітопланктону Світового океану призведе до порушення глобального балансу діоксиду Карбону та кисню.

2. Поглинаючи 99 % короткохвильового випромінювання Сонця, небезпечного для усього живого, озон оберігає від нього земну поверхню і тропосферу, захищаючи людей від сонячних опіків, раку шкіри і очей, катаракти тощо. Крім того, він не дозволяє більшій частині тропосфер­ного кисню перетворитися в озон. Нарівні з процесом утворення озону в атмосфері відбувається зворотний процес його розпаду, що також проті­кає при поглинанні сонячного ультрафіолетового випромінювання. Ок­сиди водню (НОх), метан (СН₄), газоподібний водень (Н₂) і оксиди азоту (NO_x) також можуть руйнувати стратосферний озон. Якщо антропоген­ний вплив відсутній, між виникненням і розпадом молекул озону існує певна рівновага. Глобальною хімічною бомбою уповільненої дії є штучні хлорфторвутлеводні, які сприяють зниженню середньої концентрації озо­ну в тропосфері. Хлорфторвуглеводні, уперше синтезовані в 1928 р. і відомі як фреони, абохладони, в 1940-х роках стали чудом хімії. Хімічно інертні, нетоксичні, без запаху, не займисті, дешеві, вони дуже швидко завоювали популярність і широко використовувалися як хладагенти.

Джерелами хлорфторвуглеводні в в атмосфері є аерозольні балончи­ки, зіпсовані холодильники, а також кондиціонери. Очевидно, що моле­кули фреонів дуже інертні і не розпадаються в тропосфері, а повільно підіймаються вгору і через 10—20 років потрапляють в стратосферу. Там ультрафіолетова радіація Сонця руйнує молекули цих речовин (т.зв. про­цес фотолітичного розкладання), внаслідок чого звільняється атом хлору. Він вступає в реакцію з озоном з утворенням атомарного кисню (О) і молекули кисню (О,). Оксид хлору (Сl₂0) нестабільний, вступає в реак­цію з вільним атомом кисню, внаслідок якої утворюється молекула кис­ню і вільний атом хлору. Тому єдиний атом хлору, що одного разу утвори­вся при розпаді хлорфторвуглеводню, може зруйнувати тисячі молекул озону. Небезпечна для живої клітини короткохвильова ультрафіолетова радіація Сонця через сезонні зменшення концентрації озону (т.зв. озоно­вих дір), які спостерігалися, зокрема, над Антарктидою і в меншій мірі над іншими районами, може проникати до земної поверхні. За прогноза­ми, підвищені дози ультрафіолетової радіації призведуть до збільшення кількості потерпілих від сонячних опіків, а також до зростання захворю­ваності раком шкіри (ця тенденція вже простежується в Австралії, Новій Зеландії, ПАР, Аргентині і Чилі), катарактою тощо.

32.Парниковий ефект(фізична суть)

Парнико́вий ефе́кт — явище в атмосфері Землі та інших планет, при якому енергія сонячних променів, відбиваючись від поверхні, не може повернутися в космос, оскільки затримується молекулами різних газів, що призводить до підвищення температури поверхні. Без парникового ефекту температура поверхні Землі за оцінками була б приблизно на 33° нижчою, ніж є насправді, і складала б -18 °C[1]HYPERLINK \l "cite_note-IPCC4_ch01-2"[2]інформаціябезджерела[Джерело?]. Парниковий ефект суттєвий також на Марсі та, особливо, на Венері.

Парниковий ефект відкрив у 1829 Жозеф Фур'є.

Фізична природа явища

Тепло надходить до поверхні Землі від Сонця та із надр планети. Сонце випромінює в основному у видимому діапазоні, й енергія сонячних променів поглинається поверхнею Землі. Рівновага підтримується тим, що Земля втрачає тепло завдяки інфрачервоному випромінюванню з поверхні. Інтенсивність інфрачервоного випромінювання зростає із температурою. Таким чином поверхня Землі нагрівається доти, доки не встановиться баланс між поглинутою й випроміненою енергією.

В атмосфері є молекули, які поглинають інфрачервоні промені й знову випромінюють їх. Це випромінювання відбувається з однаковою імовірністю вгору і вниз. Тобто завдяки цим газам, частина теплового випромінювання поверхні повертається. У такому випадку для підтримки балансу поверхня планети має нагрітися більше, щоб компенсувати затримане атмосферою теплове випромінювання.

Чим більше в атмосфері «парникових молекул», тим вище піднімається температура[3].

Більшість молекул в атмосфері Землі не поглинають в інфрачервоній ділянці спектру. Ці молекули (O₂ і N₂) не мають дипольних моментів через свою симетрію, тож не взаємодіють із електромагнітним випромінюванням у інфрачервоній області спектруінформаціябезджерела[Джерело?]. Найбільший внесок у парниковий ефект створюють молекули води, яка має дипольний момент і відповідні коливальні й обертальні моди в інфрачервоній ділянці спектру. Молекули CO₂ не мають власного дипольного моменту, але в них можуть збуджуватися нормальні коливання із дипольним моментом, тож вуглекислий газ належить до парникових. Інші парникові гази суть озон і метан, яких у атмосфері ще менше, ніж вуглекислого газу, але їхня здатність до поглинання інфрачервоного проміння велика.

33.Со́нячна радіа́ція — випромінювання Сонця, яке поширюється у вигляді електромагнітних хвиль. Електромагнітна радіація поширюється у вигляді електромагнітних хвиль зі швидкістю світла і проникає в земну атмосферу. До земної поверхні сонячна радіація доходить у вигляді прямої і розсіяної радіації. До 47% загальної кількості радіації, що надходить на верхню межу атмосфери, досягає поверхні Землі й поглинається нею, 25% затримується атмосферою — розсіюється молекулами газів та домішками. Всього Земля одержує від Сонця менше однієї двомільярдної його випромінювання. Сонячна радіація — головне джерело енергії для всіх фізико-географічних процесів, що відбуваються на земній поверхні і в атмосфері. Кількість сонячної радіації залежить від висоти Сонця, географічної широти місцевості, пори року, прозорості атмосфери. Для вимірювання сонячної радіації використовують актинометри і піргеліометри. Сонячна радіація звичайно вимірюється за її тепловою дією і визначається в калоріях на одиницю поверхні за одиницю часу.Види сонячної радіації: Пряма радіація — сонячна радіація, що доходить до земної поверхні у вигляді пучка паралельних променів, що виходять безпосередньо від сонячного диска. Розсія нарадіація — сонячна радіація, що булла розсіяна в атмосфері, надходить на земну поверхню з усього небокраю. У похмурідні вона є єдиним джерелом енергії в приземних шарах атмосфери. Сумарна радіація — сукупність прямої і розсіяної сонячної радіації, що надходить у природних умовах на земну поверхню. Вона залежить від географічної широти, висоти над рівнем моря, прозорості атмосфери і хмарності. У гірських районах розподіл сонячної радіації дуже складний, тому що її величина визначається також ще експозицією і крутістю схилів. Розподіл сумарної радіації представлено для рівнин і передгір'їв з абсолютними висотами до 600 м. Кількість сумарної радіації зменшується від екватора до полюсів, оскільки кількість радіації, що досягла земної поверхні, залежить від кут падіння променів, тобто від широти місцевості.

35.ПОГОДА-ЦЕ...

Пого́да — стан нижнього шару атмосфери в даній місцевості в наш час^[Коли?] або протягом тривалого часу (година, доба, декада, місяць). Характеризується рядом метеорологічних елементів (вітер, температура, тиск, вологість, видимість та ін.).

Багаторічний режим погоди в даній місцевості називають кліматом.

Виділяють періодичні і неперіодичні зміни погоди. Періодичні зміни погоди залежать від добового та річного обертання Землі. Неперіодичні обумовлені переносом повітряних мас. Вони порушують нормальний хід метеорологічних елементів. Розбіжність фази періодичних змін з характером неперіодичних призводять до найрізкіших змін погоди.

Звичайні погодні явища на Землі — це вітер, хмари, атмосферні опади (дощ, сніг і т. д.), тумани , грози, пилові бурі і хуртовини. Рідкісніші явища включають в себе стихійні лиха, такі як торнадо і урагани. Майже всі погодні явища відбуваються в тропосфері (нижня частина атмосфери).

Відмінності у фізичних властивостях повітряних мас виникають через зміни кута падіння сонячних променів залежно від широти і віддаленості регіону від океанів. Велика відмінність температур між арктичним і тропічним повітрям є причиною наявності висотних струминних течій. Баричні утворення в середніх широтах, такі як позатропічні циклони, утворюються при розвитку хвиль в зоні висотної струминної течії. Оскільки вісь Землі нахилена відносно площини її орбіти, кут падіння сонячних променів залежить від пори року. У середньому щорічна температура на поверхні Землі змінюється в межах ± 40 °C. Протягом сотень тисяч років зміна орбіти Землі впливає на кількість і розподіл сонячної енергії на планеті, визначаючи довгостроковий клімат.

36. Прогнозування і моделювання погоди (синоптичне прогнозування).

А зараз про синоптичний. Просто кажучи, синоптичний метод — це передбачення погоди людиною-спеціалістом. Черговий інженер-синоптик схиляється над картою погоди, складеною за даними спостережень світової мережі метеорологічних станцій, які щойно надійшли з телетайпної стрічки. Голубе поле карти, помережане чорними позначками елементів погоди з рідкими проблисками червоних знаків гроз і залитих зеленим кольором зон опадів, перетинають ізобари — лінії однакового атмосферного тиску. В деяких місцях ізобари утворюють концентричні кола і погнуті еліптичні фігури, в центрі яких атмосферний тиск або падає, або, навпаки, зростає. Це циклони й антициклони. Погляд інженера-синоптика ковзає по карті, відмічаючи фронти, зони опадів, циклонічні й антициклонічні зони. З'ясовуючи межі поширення хмарних систем, він звертається до наявної інформації, визначає тенденцію розвитку елементів погоди — температури й тиску повітря, хмарності, враховує регіональні особливості, виявлені багаторічними спостереженнями за погодою, екстраполює дані, заповнюючи невисвітлені в метеорологічному відношенні місця. В розпорядженні синоптиків є перевірені методики, формули, за якими вони розраховують переміщення повітряних мас, вираховують, яка буде температура повітря, кількість опадів. Отже, синоптик повинен мати великі знання і солідний досвід. Але не тільки. Повітряний океан виключно різноманітний в своїх проявах. Тому синоптик, оперуючи поки що нечіткими, неозначеними величинами і зв'язками, повинен, крім чітких математичних побудов, звертатися до таких важковловлюваних понять, як асоціативна пам'ять, інтуїція. Йому необхідний і талант. Коли аналіз синоптичної карти завершено, синоптик може перейти до завбачення погоди на найближчий час — на 1—2 доби. Для завбачення погоди, наприклад, на наступну добу, синоптик порівнює щойно складену синоптичну карту з попередніми, ніби читає сторінки з життя атмосфери. Послідовно він дізнається про хід боротьби холодних і теплих повітряних мас, бачить, як народжуються і зникають циклони й антициклони, куди і з якою швидкістю вони рухаються, несучи з собою ясну й теплу погоду чи непогоду, холод, бурі й шторми. Потім, припустивши, що циклони й антициклони, теплі й холодні фронти будуть протягом наступної доби рухатися приблизно з такою ж швидкістю і в тому ж напрямку, синоптик визначає, де всі вони перебуватимуть протягом наступної доби і куди яку погоду вони принесуть. Проте такий розрахунок надто грубий і його не завжди можна застосувати: циклон чи антициклон поступово змінює свою структуру; швидкість і напрям його руху теж змінюються. Тим часом навіть незначна помилка в розрахунку майбутнього положення циклону чи антициклону веде до серйозних помилок в передбаченні погоди. Для підвищення точності прогнозів дуже важливо мати відомості про явища, які відбуваються на різних висотах над землею. Справа в тому, що повітряні течії на висоті 3—5 км над землею відіграють вирішальну роль для руху, посилення й послаблення приземних циклонів і антициклонів. З напряму і швидкості верхнього «ведучого потоку» над приземним циклоном чи антициклоном синоптик може судити про напрям і швидкість руху зони певного атмосферного тиску в той чи інший момент часу. Верхні течії дають можливість визначати й те, як змінюватиметься тиск в тій чи іншій області. Тому одночасно з приземними картами погоди — синоптичними — складаються й аналізуються висотні карти погоди, або карти баричної топографії. Такі карти складаються чотири рази на добу і містять дані про тиск, температуру, вологість повітря, напрям і швидкість вітру на різних висотах. На цих картах, як і на синоптичних, проводять ізобари, виділяють циклони і антициклони; крім того, враховують напрям і швидкість теплих і холодних повітряних течій на різних висотах. Таким чином, замість однієї лише приземної карти погоди (синоптичної), яка служила майже єдиною основою для складання прогнозів погоди 40 років тому, тепер для цієї мети синоптик має в своєму розпорядженні більші можливості. За допомогою приземних і висотних карт погоди та інших допоміжних даних він вивчає просторову структуру атмосфери, розвиток атмосферних процесів і погоди за минулу добу.

Останнім часом для більш глибокого аналізу стану атмосфери почали використовувати дані спостережень метеорологічних супутників Землі. За фотознімками хмарності, що передаються українськими супутниками, російськими та американськими — системи «Goes», виявляють розташування фронтів і циклонів, визначають стадії їх розвитку. І в результаті копіткої роботи народжуються скупі рядки прогнозу: «...Завтра по Києву буде хмарно з проясненнями, часом невеликі опади, переважно у вигляді снігу. Вітер північно-східний, 5—7 м/с. Температура вночі 5—7° морозу, вдень близько 0°...», а також карта прогнозу погоди. Така в загальних рисах і в дещо спрощеному вигляді та схема, за якою синоптик складає прогноз погоди. Цей метод прогнозу називається синоптичним, або оглядовим.

37.ПАЛЕОКЛІМАТОЛОГІЯ

Палеокліматоло́гія — наука, що вивчає кліматичні умови Землі в минулі геологічні епохи. Первісний склад і багаторічний режим атмосфери визначають переважно за палеокліматичними індикаторами (мінерали, гірські породи, викопні ґрунти, рештки рослин і тварин, ізотопи деяких елементів, дані палеомагнетизму, археологічні пам'ятки тощо), давній клімат — ще й шляхом реконструкції факторів і процесів кліматоутворення з урахуванням реліктових рис сучасної атмосфери. Палеокліматичні реконструкції мають велике значення для пояснення властивостей гірських порід, прогнозування наявності родовищ корисних копалин, передбачення тривалих змін сучасного клімату тощо

Перші спроби палеокліматичних тлумачення викопних органічних залишків належать англійському фізику і математику Р. Гуку. Він встановив 1686 року, що раніше на Землі клімат був більш теплим, і пояснив цей факт зміною положення земної осі. Поштовхом до розвитку палеокліматології послужило відкриття і дослідження в Європі слідів четвертинного зледеніння (одним з основоположників вчення про заледеніння був Петро Кропоткін), які стали головними об'єктами вивчення палеокліматології. З 1880-х в якості показників древніх кліматів почали використовувати поряд з палеонтологічними даними літологічні, які значною мірою залежать від кліматичних чинників і служать вельми цінними кліматичними індикаторами: сіль (аридний клімат), боксити і бобова руда (чергування вологого і сухого теплого клімату), торф і кам'яне вугілля, каолін (вологий клімат), вапняк (теплий клімат), льодовикові морени (холодний клімат). З'являються монографії з історії стародавніх кліматів (французький вчений Е. Даке, 1915; німецькі — В. Кеппен і А. Вегенер, 1924; американський — К. Брукс, 1926; німецький — М. Шварцбах, 1950), в яких розвиток клімату ставилося в залежність від якогось одного фактора. Так, Брукс пояснював зміну клімату палеогеографічними умовами, Кеппен і Вегенер — переміщенням полюсів і дрейфом материків тощо. Теорії узагальнення з палеокліматології належать П. А. Тутковському, М. М. Страхову, В. М. Синицину, А. Пенку, А. Вегенеру.

Великий внесок у розвиток палеокліматології як окремої галузі знань зробив Альфред Вегенер. Він зробив багато у справі створення палеокліматичних реконструкції, використовував їх для відновлення розташування континентів і обґрунтування власної теорії дрейфу материків.

Наприкінці XX століття були проведені масштабні міжнародні та міждисциплінарні проекти з вивчення клімату: буріння покривних льодовиків Антарктиди і Гренландії; буріння великих континентальних озер з тривалою історією осадонакопичення: Байкалу, Іссик-Куля, Каспійського моря та деяких інших. У результаті отримано величезну кількість нових даних про історію клімату четвертинного і третинного періодів, однак створення кліматичної теорії, що пояснює всі факти, далеко від завершення. У науковому співтоваристві немає єдності з основоположних питань. Найпотужніший розвиток наука отримала наприкінці XX — початку XXI століть у зв'язку із загостренням проблеми зміни клімату. Її вирішення або хоча б розуміння того, що відбувається неможливо без ретельного вивчення історії клімату минулих геологічних епох.

38.Клімат

Поняття "клімат" дуже об'ємне і десь навіть філософське. І хоча воно широко вживається і в економіці, і в політиці, відносинах в колективі між людьми, медицині, і навіть психології, словник Ожегова однозначно стверджує, що клімат - це "багаторічний режим погоди якої-небудь місцевості, одна з її основних географічних характеристик", а по Далю - це "стан повітря відомої місцевості, щодо спеки і холоду, сухості, вогкості, тривалості пір року і тп." Існують різні докладні наукові класифікації кліматів земної кулі в загальному. Найпростіша і поширеніша класифікація виглядає нacтупним чином. Клімат буває холодний, помірний і жаркий - згідно температурних режимів. Крім цього, кожний з цих трьох основних різновидів клімату ділиться ще на два, - морський (вологий, без різких температурних перепадів) і континентальний (сухий, з чacтими різкими коливаннями температури). Наприклад, клімат в Антарктиці за цією класифікацією можна віднести до холодного континентального, в Арктиці - морського холодного, клімат Близького Сходу - до жаркого континентального, а Куби та інших островів цього регіону - до жаркого морського. Крім цього, розташування місцевості, її рельєф, степінь віддаленості від океану чи морів, наявність чи відсутність інших водойм, рік, можуть створювати додаткові особливості клімату того чи іншого регіону.

Безумовно клімат місцевості безпосередньо впливає на спосіб життя та традиції людей, що у ній проживають. В першу чергу це стосується способу облаштування їх будинків, забезпечення в них певного комфорту. Так, для мешканців екваторіальної зони головним завданням при створенні комфорних умов в їх оселях є кондиціювання, а для помешкань людей, що проживають у північних широтах, найбільш актуальним - опалення.

При обертанні Землі навколо Сонця кут між полярною віссю і перпендикуляром до площини орбіти залишається постійним і складає 23°30'. Цим рухом визначається зміна кута падіння сонячних променів на земну поверхню опівдні на визначеній широті протягом року. Чим більше кут падіння сонячних променів на Землю в даному місці, тим ефективніше Сонце нагріває поверхню. Тільки між Північним і Південним тропіками (від 23°30' пн.ш. до 23°30' пд.ш.) сонячні промені у визначене пору року падають на Землю вертикально, і тут Сонце опівдні завжди високо піднімається над обрієм. Тому в тропіках звичайно тепло в будь-який час року. У більш високих широтах, де Сонце стоїть нижче над обрієм, прогрівання земної поверхні менше. Там спостерігаються значні сезонні зміни температури (чого не буває в тропіках), а узимку кут падіння сонячних променів порівняно невеликий і дні істотно коротше. На екваторі день і ніч завжди мають рівну тривалість, тоді як на полюсах день продовжується всю літню половину року, а узимку Сонце ніколи не сходить над обрієм. Тривалість полярного дня лише почасти компенсує низьке стояння Сонця над обрієм, і в результаті літо тут прохолодне. У темні зими полярні райони швидко втрачають тепло і сильне вихолоджуються.

39. Цикли Міланковича — це циклічні коливання інсоляції земної поверхні, спричинені коливаннями параметрів обертання Землі навколо Сонця та навколо власної вісі. Відповідно, відбуваються циклічні зміни клімату. Тривалість цих циклів — десятки і сотні тисяч років.

Теорію цих циклів побудував сербський геофізик та астроном Мілутин Міланкович. Він розрахував, як змінюється інсоляція земної поверхні на різних широтах через спільну дію трьох факторів — прецесії, періодичних змін ексцентриситету земної орбіти та періодичних змін нахилу вісі обертання Землі. Це пояснило, серед іншого, періодичні зледеніння, що мають місце в історії Землі (льодовикові періоди).

Розрахунки цих процесів потребують величезної обчислювальної роботи. Міланкович робив іх вручну; після появи електронної обчислювальної техніки стало можливим вдосконалити теорію циклів Міланковича, врахувавши додаткові астрономічні фактори — зміну нахилу орбіти Землі, поворот лінії апсид та інші.

Прецесія — це процес повороту земної осі, який повторюється приблизно кожні 25765 років, в результаті чого відбувається зміна кількості сонячного випромінювання, що потрапляє на планету у північній та південній півкулях впродовж року

Нутація — це процес зміни кута між віссю власного обертання та віссю, довкола якої відбувається обертання. Максимальне відхилення осі Землі становить 24,5°, а мінімальне — 22,1°. Період зміни кута триває приблизно 41 тисячу років

Ексцентриситет — це відхилення орбіти Землі від колової. Земна орбіта має еліптичну форму, але ця форма не стала і змінюється із періодом приблизно 93 тисячі років, таким чином, що Земля, під час полярної ночі на одному із полюсів, віддаляється на значну відстань від Сонця. Це спричинює серйозне сезонне охолодження однієї із півкуль планети, що призводить до зледенінь