4. Жидкие и твердые примеси в атмосферном воздухе, диоксид углерода, парниковый эффект.

Все примеси, как правило, являются вредными.

В атмосферу могут проникать:

1. Другие газовые соединения (связано с антропогенными действиями). К естественным газовым примесям относятся соединения, возникающие при лесных пожарах, извержении вулканов. Но всё равно, значительно больше из-за человеческой деятельности. А именно :

1. сернистый газ SO2

2. оксид углерода CO

3. диоксид углерода CO2

4. нитраты NO3

5. сероводород H2S

6. углероды выхлопных газов

7. аммиак NH3

Попадая в атмосферу в результате различных реакций вместе с присутствующими там молекулами водяного пара, образуют частицы кислот:

• серной H2SO4

• солярной HCl

• фтористоводородной HF

• азотной HNO3

Затем эти кислоты вымываются из атмосферы осадками, образуя кислотные дожди, оказывающие губительное действие на живое.

Особенно интенсивны эти концентрации в крупных мегаполиса и промышленных центрах.

2. Жидкие частицы, взвешенные в атмосфере воздуха. Имеют как естественный, так и антропогенный характер. Твердые и жидкие частицы любого состава и строения называются аэрозолями.

1. вулканическая пыль ( тонкий пепел, возникший во время извержения)

2. частицы дыма и сажи, образованные при лесных и торфяных пожарах.

3. частицы пыли, поднятые веторм.

4. космическая пыль,, попадающая в атмосферу из межпланетного пространства, а так же возникающая при сгорании метеорита.

Жидкие.

- капельки морской соли, разбрызганной морской волной при волнении.

Эти капли- соляные растворы, обладают высокими гироскопическими свойствами и играют роль ядер конденсации (т.е. центра, к которому присоединяются молекулы водяного пара).

В атмосферу часто поступают пыльца и споры растений.

Особое место в примесях – продукты искусственного радиоактивного распада, поступающие в атмосферу при авариях и испытаниях ядерного оружия.

Аэрозоли разделяют на крупные ( R>5mkm) и мелкую ( R< 5mkm (1mm=1000mkm). Крупная- 5%. Из-за больших размеров не удерживается в атмосфере и оседает. Мелкая пыль может переноситься во взвешенном состоянии на любые расстояния.

С высотой концентрация аэрозольных веществ резко убывает. Но в последние годы на Н=15-25 км обнаружен второй слой с мах концентрацией аэрозолей, более однородный по составу и равномернее распределен, названный слоем Юнге. Формирование этого слоя стратосферных аэрозолей является результатом вулканических извержений и заносов ядер конденсаций при сильной конвекции атмосферы (частицы космической пыли и грязи усиливают работу реактивной радиации тропосферы).

Парниковый эффект – подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле – это водяные пары и углекислый газ. Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

5. Атмосферное давление, его физический смысл, единицы измерения атмосферного давления, географическое распределение давления, центры действия атмосферы, географическое распределение давления в свободной атмосфере.

Давление газа – сила (результирующая сила ударов молекул газа об ограничивающие его стенки), приходящаяся на единицу площади, направленная перпендикулярной к ней:

.

При возрастании температуры и сохранении неизменным объема газа скорости молекулярных движений увеличиваются и, следовательно, растет давление.

В любом воображаемом объеме воздуха наблюдается давление окружающего воздуха на воображаемые стенки, ограничивающие данный объем и такое же давление воздуха изнутри объема на воображаемые стенки и на окружающий воздух. Выделенный объем может быть сколь угодно малым и в пределе сводится к точке. Таким образом, в каждой точке атмосферы имеется определенное атмосферное давление или давление воздуха. При этом ориентация стенок выделенного воображаемого объема не играет никакой роли, т.е. в покоящемся воздухе давление не зависит от направления нормали и, следовательно, является скаляром.

В системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па): 1Па = 1Н / 1м². В метеорологии до недавнего времени использовалась единица системы СГС миллибар (мбар): 1мбар = 10³ дин / 1 см², 1мбар = 1гПа. На практике также широко используется единица давления 1 мм. рт. ст.

Давление в 1 мм рт. ст. – вес столба ртути высотой в 1 мм, приходящийся на 1 м² на уровне моря и широте 45. Плотность ртути 13,59610³ кгм^-3, ускорение свободного падения равно 9,80665 м/с. Объем такого столба ртути равен 1 мм  1 м² = 10^-3 мм², масса равна V = 10^-3 м³ 13,596  10³ кгм³ = 13,596 кг, сила давления = mg = 13,596 кг  9,80665 м/с = 133,33 Н. Следовательно, давление в 1 мм рт. ст. на 1 м² равно давлению в 133,33 Па = 1,3333 гПа  4/3 гПа; 1гПа = 3/4 мм. рт. ст.

Распределение атмосферного давления на уровне моря носит в целом зональный характер. Однако влияние неравномерно распределения суши и моря приводит к тому, что в каждой зоне барическое поле распадается на отдельные ячейки – области повышенного или пониженного давления с замкнутыми изобарами, называемые центрами действия атмосферы. Существуют перманентные и сезонные ЦДА. Огромную роль в формировании ЦДА играет Мировой океан.

В январе хорошо различается экваториальная ложбина с давлением ниже 1015 гПА, охватывающая всю экваториальную зону Земли. Внутри ложбины имеются три отдельные депрессии – над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией с Индонезией. Области с наиболее низким давлением лежат над прогретыми материками Южного полушария, а не над самим экватором.

По обе стороны от экваториальной ложбины обнаруживаются субтропические зоны высокого давления, состоящие из нескольких субтропических антициклонов. Особенно хорошо они выражены над всеми тремя океанами в Южном полушарии; над более теплыми материками они заменяются зонами пониженного давления. В Северном полушарии субтропические антициклоны наблюдаются над Атлантическим и Тихим океанами на 30-35 с.ш. (центры): Азорский и Гавайский максимумы.

Большие части Азии и Северной Америки заняты зимними антициклонами - огромным Азиатским (Сибирским) антициклоном с центром в Монголии (до 1035 гПа) и Канадским максимумом. В умеренных и субполярных широтах южного полушария в это время находится сплошная зона низкого давления. В соответствующих широтах Северного полушария, но только над океанами, также располагаются зоны низкого давления – океанические депрессии Исландская и Алеутская.

В полярных широтах давление повышено по сравнению с субполярными. Особенно хорошо выражена зона высокого давления над Антарктидой – Антарктический антициклон. В северном полушарии замкнутая изобара есть только над Гренландией

В июле экваториальная ложбина смещена к северу. Центры низкого давления расположены на 30 с.ш. над материками. Они называются летними термическими депрессиями и далеко выходят за пределы тропиков. Это Мексиканская и Южноазиатская (Переднеазиатская) депрессии.

В Южном полушарии зона высокого давления представляет сплошной пояс в субтропиках. В Северном полушарии антициклоны есть только над океанами, они смещаются на север и усиливаются. Над материками давление понижено.

В умеренных и субполярных широтах Северного полушария океанические депрессии выражены меньше и образуют непрерывную субполярную зону низкого давления вместе с депрессиями над материками. На север от нее давление немного растет. В Южном полушарии в июле, как и в январе, наблюдается зона низкого давления в субполярных широтах и антициклон над Антарктидой.

Таким образом, зональность в распределении давления нарушается повышением давления над материками зимой и понижением летом.

Распределение давления в свободной атмосфере.

Исследовали, что с высотой становится все меньше замкнутых изогипс, обрисовывающих отдельные центры действия над материками и океанами и распределение давления становится все более зональным. (с высотой влияние суши и моря на температуру, а следовательно, и на давление ослабевает.

Карты показывают, что и зимой и летом в тропосфере умеренных и субтропических широт обоих полушарий в общем господствуют западные воздушные течения.

Однако зимой в Северном полушарии отчетливо выделяются три волны с гребнями над востоком Атлантического и Тихого океанов и над Уральским хребтом и с ложбинами у восточных берегов Северной Америки и Азии и над Восточной Европой, наложенные на общий западный поток.

Наиболее высокое давление в свободной атмосфере наблюдается около 10° с. И ю.ш., наиболее низкое – над полярными районами.

Правда, зимой в Северном полушарии самое низкое давление смещено от полюса к особенно холодным северо-восточным частям Азии и Северной Америки.