Газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля, известная как атмосфера, состоит из пяти основных слоев. Эти слои берут начало на поверхности планеты, от уровня моря (иногда ниже) и поднимаются до космического пространства в следующей последовательности:
- Тропосфера;
- Стратосфера;
- Мезосфера;
- Термосфера;
- Экзосфера.
Схема основных слоев атмосферы Земли
В промежутке между каждым из этих основных пяти слоев находятся переходные зоны, называемые «паузами», где происходят изменения температуры, состава и плотности воздуха. Вместе с паузами, атмосфера Земли в общей сложности включает 9 слоев.
Тропосфера: где происходит погода
Из всех слоев атмосферы тропосфера является тем, с которым мы больше всего знакомы (осознаете ли вы это или нет), так как мы живем на ее дне - поверхности планеты. Она окутывает поверхность Земли и простирается вверх на несколько километров. Слово тропосфера означает «изменение шара». Очень подходящее название, так как этот слой, где происходит наша повседневная погода.
Начиная с поверхности планеты, тропосфера поднимается на высоту от 6 до 20 км. Нижняя треть слоя, ближайшая к нам, содержит 50% всех атмосферных газов. Это единственная часть всего состава атмосферы, которая дышит. Благодаря тому, что воздух нагревается снизу земной поверхностью, поглощающей тепловую энергию Солнца, с увеличением высоты температура и давление тропосферы понижаются.
На вершине находится тонкий слой, называемый тропопаузой, который является всего лишь буфером между тропосферой и стратосферой.
Стратосфера: дом озона
Стратосфера - следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.
Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O 3) - побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как "инверсия").
Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.
После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.
Мезосфера: средняя атмосфера
Мезосфера находится примерно на расстоянии 50-80 км от поверхности Земли. Верхняя область мезосферы является самым холодным естественным местом на Земле, где температура может опускаться ниже -143° C.
Термосфера: верхняя атмосфера
После мезосферы и мезопаузы следует термосфера, расположенная между 80 и 700 км над поверхностью планеты, и содержит менее 0,01% всего воздуха в атмосферной оболочке. Температуры здесь достигают до +2000° C, но из-за сильной разреженности воздуха и нехватки молекул газа для переноса тепла, эти высокие температуры воспринимаются, как очень холодные.
Экзосфера: граница атмосферы и космоса
На высоте около 700-10000 км над земной поверхностью находится экзосфера - внешний край атмосферы, граничащий с космосом. Здесь метеорологические спутники вращаются вокруг Земли.
Как насчет ионосферы?
Ионосфера не является отдельным слоем, а на самом деле этот термин используется для обозначения атмосферы на высоте от 60 до 1000 км. Она включает в себя самые верхние части мезосферы, всю термосферу и часть экзосферы. Ионосфера получила свое название, потому что в этой части атмосферы излучение Солнца ионизируется, когда проходит магнитные поля Земли на и . Это явления наблюдается с земли как северное сияние.
На фоне аномальной погоды, когда в июне идет снег и град, а температура характерна, скорее, для начала мая, у многих возникает вопрос о причинах этих явлений.
И хотя холодные летние месяцы и снежные зимы, помнятся тем, кто старше 30 лет, такого количества рекордов тогда не было
Конечно, и СМИ виноваты в том, что сильный дождь превращается в "ветхозаветный потоп", а температура, на 1,5-2 градуса ниже средней многолетней - в "начало ледникового периода"... Значительная часть рекордов относится к "рекордам дня" - когда сравниваются показатели погоды именно этого дня. В течение 20, в лучшем случае - сотни лет. То есть, был град в соседние дни - но он уже не входит в подборку для сравнения. Имеем новый рекорд и повод, одним возопить о наступающем "минимуме Маундера" и новом ледниковом периоде; другим - о глобальном потеплении. Третьим возвестить о прибытии Нибиру.
Метеорологи же лишь разводят руками и пытаются не стать крайними, в условиях явно изменившихся климатических и погодных моделей.
Так что произошло, какие глобальные изменения обуславливают климатическую нестабильность и частые погодные эксцессы?
Для начала, было бы неплохо понять, как было раньше, чтобы увидеть, что изменилось.
А раньше были стабильные климатические зоны, содержимое которых не особо смешивалось. Арктика сама по себе, Север Евразии уже обогревается "Гольфстримом" - насколько хватает его воздушных течений... Да-да, вы не ослышались. Вода теплого течения Гольфстрим переносит тепло очень медленно. Нагретая вода из Мексиканского залива, дойдет до берегов Нормандии за несколько лет, и никак не раньше.
Может она не остыть за это время? Может это критически повлиять на климат? Да и подойдет теплая вода к замороженному материку, всего лишь берега омоет. Как это в Аляске происходит и в Гренландии.
Основной перенос тепла идет с воздушными массами, которые циркулируют от нагретой Африки, до Мексиканского залива, и затем присоединяются к массам высотного струйного течения, переносящего воздух с запада на восток. Т.н. "западный перенос". Высотное струйное течение называется иначе, Джет Стрим (реактивный поток). Он пересекает Атлантику и приносит теплый воздух с широт Техаса и Южной Каролины.
Причем приносит быстро! Бури, случившиеся на восточном побережье США, смещаются на восток и достигают Европы за 3-5 дней.
Джет Стрим разделяет климатические зоны. С северной стороны он вовлекает и переносит прохладный воздух, с южной - увлекает теплые потоки.
Во многом, благодаря ему в Арктике остается холод, а в субтропиках - жарко. Если бы не было Западного Переноса (а он зависит от вращения Земли), разница температур стремилась бы выровняться.
Одним из наиболее крупномасштабных звеньев общей циркуляции атмосферы является циркумполярный вихрь. Его формирование обусловлено очагами холода в полярной области и очагами тепла в тропической зоне. Циркумполярное движение и его проявление – западный перенос – являются устойчивой и характерной особенностью общей атмосферной циркуляции.Было введено понятие высотной фронтальной зоны (ВФЗ), а связанные с ней сильные западные ветры стали называть струйными течениями или струями. ВФЗ включает в себя обычно один или несколько фронтов и является местом возникновения подвижных фронтальных циклонов и антициклонов, перемещающихся по направлению основного (ведущего) потока. В периоды сильного развития меридиональности процессов ВФЗ как бы «извивается», огибая высотные гребни с севера и ложбины с юга.
Но вернемся к Джет Стриму и его смещению. Что происходит, когда эта огромная атмосферная река воздушных масс изгибается далеко на север или на юг?
Собственно, процесс взаимозависимый, массы воздуха могут двигать струйное течение (Jet), а он служит водоразделом между ними, разделяя климатические зоны:
Как видим, горячий воздух поддавливает Джет стрим вверх, холодный - вниз.
В результате, когда на прогретое место приходят холодные воздушные массы, выпадает дождь:
(зеленым обозначена зона дождей, темно-зеленым - сильных ливней )
И когда наоборот, то тоже. Смешение нагретого и холодного воздуха приводит к выпадению осадков и бурной атмосферной деятельности, типа ураганов, торнадо, сопровождается возникновением сильных ветров, перемешиванием слоев атмосферы с выпадением града.
Знакомо по сводкам погоды? :)
Давайте глянем, как это выглядит на картах западных синоптиков:(rain - дождь, snow - снег, severe t-storms - суровые грозы, showers - осадки, colder - холоднее, cool - прохладно, milder - средняя погода, heavy rainfall - сильный дождь, humid - влага, windy - ветрено, ice - лед, frigid - холодный )
Итак, вы видите, какое многообразие критических погодных явлений порождает сдвиг и смешение атмосферных масс разного качества!
Простота и наглядность объяснений возникли в Америке не сами по себе, а под давлением необходимости.
Там давно пришли к идее, что любая инструкция должна быть максимально ясной. Не для того, кто ее составляет, а для того, кто ею будет пользоваться...
Поэтому армейские наставления по обращению с оружием, могут быть отрисованы в виде комикса. В армии много негров и выходцев из необразованных слоев общества. Лучше один раз составить инструкцию, доступную любому, чем получать сломанные винтовки и травмы.
Ну а у нас метеорологи делают продукт для себя, видимо, и не снисходят до простых объяснений. А может, и сами не понимают, судя по полному игнорированию такого определяющего погоду фактора, как высотное струйное течение.Давайте глянем, влияло ли оно в недавних событиях, когда подтопило Берлин, прошлось по Польше, затопило Вильнюс и вдарило по Москве?
Продолжение во второй части:
Речь шла о главных погодных процессах, непосредственно на нас влияющих. В том числе о струйном течении Джет Стрим, которое считается метеорологами генератором циклонов и антициклонов и разграничителем климатических зон.
К сожалению, отечественные синоптики редко вспоминают про него, все больше оперируя производными факторами и сиюминутными проявлениями изменений погоды. Отсюда и серьезные огрехи в прогнозировании, в том числе.
Приверженность старым методам понятна, особенно у пожилых людей, но наука не стоит на месте и открывает новые связи и причины, новые методики качественного прогнозирования.
В прошлых статьях я обещал рассказать, каким образом Джет Стрим влияет не только на погоду, но и на участившиеся катаклизмы по всему миру.
Вот что говорит на тему актуальных изменений климата и погодных катаклизмов, эксперт в области перспективных вооружений, доктор философии, полковник Андрей Шалыгин:
Главное, что сейчас происходит с климатическими условиями на планете, и о чем нужно говорить вне зависимости от формулирования породивших причин, это ослабление глобального широтного переноса и усиление меридианального.
Прежде всего, для нас это означает ослабление традиционных пассатов и муссонов, а также появление, активизация и усиление прорывных застойных (блокирующих) антициклонов. С этим для жителей России связан и некоторый дискомфорт, и возможный ущерб.
Давайте попробуем разобраться в непривычных терминах. Что означает широтный и меридианальный перенос?
Широтный - с Запада на Восток, а меридианальный - по направлению от одного полюса, к другому, по меридианам.
Если перемещение атмосферных масс с запада на восток, по широте, осуществляется в пределах одной климатической зоны, то от юга к северу, и наоборот - сталкиваются воздушные массы с разной температурой, влажностью. Что может привести не только к обильному выпадению осадков, но и к катастрофическим последствиям.
Яркий пример таких процессов - "Аллея торнадо" в Северной Америке.Она знаменита тем, что на территории равнины, огороженной с запада горами, постоянно зарождаются огромные смерчи, называемые торнадо:
Торнадо формируются при столкновении двух воздушных потоков – теплого влажного, и холодного сухого. В Оклахому теплый влажный воздух приходит из Мексиканского залива, а холодный спускается с севера, со стороны Канады. Воздушные массы попадают в коридор, образованный горами, тянущимися по американскому континенту с севера на юг, «аллею торнадо», и сталкиваются в нем, образуя мощнейшие вихри.
Это и есть типичный меридианальный перенос воздушных масс, с характерными последствиями.
Задуматься - вроде так даже хорошо, теплый влажный воздух приходит на равнину, орошает ее, нагревает, создает условия для роста растений... Только вот побочный эффект в виде торнадо, сметает все на своем пути. Свои плюсы и свои минусы.
В то же время, преобладавший на планете широтный перенос способствовал поддержанию раздельных климатических областей: Арктика, зона умеренного климата, субтропики...
Что будет, если взять и смешать воздух с разными температурами, как миксером? В Арктике потеплеет, а в остальных местах - похолодает... Плюс, возникают регулярные катаклизмы, по описанным выше причинам.
(rain - дождь, snow - снег, severe t-storms - суровые грозы, showers - осадки, colder - холоднее, cool - прохладно, milder - средняя погода, heavy rainfall - сильный дождь, humid - влага, windy - ветрено, ice - лед, frigid - холодный)
Полагаю, теперь вы взглянете на этот пример от американского погодного портала Accuweather другими глазами.
Джет Стрим, его направление и свойства несомых им воздушных масс, имеют ключевое значение. Атмосферные фронта сталкиваются по его "водоразделу":
В России, как вы знаете, возникновение торнадо чрезвычайно редкое явление. Было, до последних пор.
Потому что погоду определял мощный поток воздушных масс с Атлантики, шириной 600-800 км. Именно он согревает Русскую равнину, а не пресловутый Гольфстрим:
Из статьи "Что случилось с Гольфстримом".
Ещё один важный момент, который хотелось бы подчеркнуть: среднесезонные аномалии атмосферной циркуляции в умеренных широтах в очень небольшой степени зависят от аномалий температуры поверхности океана, в том числе и такие крупные, какие наблюдались летом 2010го годав Европейской России. Специалисты по сезонному прогнозу погоды утверждают, что лишь 10-30% отклонений от «нормы» среднесезонной температуры в каком-либо пункте на территории России обусловлены аномалиями температуры поверхности океана, а остальные 70-90% - результат естественной изменчивости атмосферы, первопричина которой неодинаковое нагревание высоких и низких широт и предсказать которую на срок более двух-трёх недель практически невозможно (см. также «Наука и жизнь» № 12, 2010 г.).
Поэтому разного рода ураганы приходят в Россию, в основном, из мест, где смешиваются атмосферные потоки - из Атлантики.
На примере недавней бури, захватившей столицу Германии, Польшу, Вильнюс, Москву и много населенных пунктов поменьше, интересно посмотреть участие разных погодных факторов.
Изображения - карты ветров на разных высотах, температуры, давления и осадков, взяты с общедоступного сервиса.
Циклон в полном разгаре, раскручивается над Германией. Холодный воздух поступает в него с севера, горячий - закачивается с юга, из Африки. Так сказали бы синоптики Гидрометцентра.
А вот и причина внезапного смешения воздушных масс:
Ярко выраженный меридианальный перенос. Джет Стрим, вместо обычного направления с запада на восток, завернул к северу. Высота около 10 км.
Здесь некоторые потоки видно лучше, высота 2 км.
Образовавшись, этот циклон своими "лопастями" - грозовыми фронтами, накрыл Прибалтику и европейскую часть России.
Поскольку к этому времени территория Русской Равнины была охлаждена "холодным летом 17го", горячие воздушные массы, смещаясь на восток, и вызывали бурную грозовую деятельность.
Так что вы видите, как легко можно использовать различную терминологию, не упоминая значимых факторов погодной кухни.
Грозовой фронт виноват. А откуда он взялся, почему такое покрытие? Так циклон виноват, который его произвел. А циклон-то откуда? Нервозность климата-с... Такое вот хреновое лето...
Фактически мы были свидетелями процесса, аналогичного тому, что происходят на "Аллее торнадо".
Слушаешь анализ от Фобоса, и слышишь: с севера прорывается антициклон, атлантические циклоны приносят много влаги и жары... Антициклон с юга помогает закачивать атлантическое тепло в Россию...
Такое впечатление, что везде враги, и нет объяснений причин происходящего. Откуда все это возникает и главное, почему?
Ведущие рассказывают про аномальную жару в Греции и Восточной Европе, и аномальную прохладу с дождями на Русской Равнине. Какие-то выводы, вот хоть малейшие, можно сделать из этого? Как в Америке расказывают - так объясняют в 2 минутах времени так, что и неграм становится понятно, что происходит сегодня, и чего ожидать через несколько дней!
Самое интересное, что синоптики пользуются теми же интерактивными картами - во всяком случае, они появились в прогнозах в последнее время:
Но! Как вы видите, на них нет Джет Стрима. Потому что это карты приземного ветра)) На которых видны лишь локальные подробности, но не дай бог, никакого масштабного процесса.
Иначе у аудитеории возникнут вопросы - а вон то, что за огромный вихрь, и почему его изгибы так подозрительно совпадают с местами циклонов и антициклонов!
Предположить, что метеорологи не умеют переключать карту по высоте, мы не можем. Тогда почему они упорно продолжают игноррировать главный погодный фактор - Джет Стрим?
Не исключено, что это вредительство, с помощью использования отсталых технологий.
Ведь не только зрители телеканалов получают пургу про борьбу и единство атмосферных явлений.
Как следует из интервью выходцев из Росгидрометцентра, основателей компании Гисметео, они поставляют свое программное обеспечение не только в Росгидромет, но и в армию, спецслужбы... Понимаете?
В 1984 году бизнесмены вместе с Юрием Юсуповым покинули работу в главном вычислительном центре Росгидромета и создали свой собственный проект. Шмелькин говорит, что они почти все время занимаются похожими задачами – поиском программных решений для профессиональных метеорологов.
Важным клиентом компании стало государство. «Мэп Мейкер» продавала программный комплекс «ГИС Метео» Росгидромету и другим организациям (к примеру, военным). В комплекс входят программное обеспечение и компьютерные системы – пара серверов и ряд автоматизированных рабочих мест (компьютеры с установленными программами). Стоимость одного рабочего места для заказчика составляет около 50 тыс. долларов.
На данный момент Росгидромет закупил около 150 комплектов «ГИС Метео», военных структуры – более 100. Программными комплексами от «Мэп Мейкер» пользуются ФСБ, железнодорожники, авиация и другие организации.
Однако, этого не хватает предприимчивым бизнесменам...
На протяжении последних семи лет львиную долю прибыли генерирует сайт Gismeteo.
РБК предложил размещать на сайте ссылки на их статьи. «Они пообещали абсолютно несусветные по тем временам деньги – 500 тыс. рублей в месяц, – рассказывает Шмелькин. – Мы сами тогда не всегда столько зарабатывали. Контракт с РБК позволил сразу увеличить зарплаты сотрудников в несколько раз».
оказалось, что сайт начал приносить больше прибыли, чем разработка и внедрение программ. Технологическая составляющая развивается и дальше, однако по уровню выручки продажи «ГИС Метео» сейчас нельзя сравнивать с сайтом Gismeteo.
Как видите, Гисметео больше интересует продажа рекламных площадок на своих украинских и белорусских сайтах. Где регулярно появляются новости о "боевиках из России, которых в очередной раз задерживают храбрые укро-киборги", и "донецких бандах". Впору ставить вопрос, на какую власть работают поставщики российской армии. Похоже, что на украинскую!
Подробнее о сайте Гисметео и размещении там антироссийской пропаганды - за хорошие деньги, разумеется.
И вот в такой обстановке, когда все службы используют ПО и модели от одной кампании, как могут метеорологи из Фобоса ли, из Гидромета ли, внезапно "обнаружить" для зрителей и заказчиков, которым 20 лет скармливали одно, что на самом деле все совсем не так. Это чревато не только позором, но и судебными исками немалой величины. Плюс профессиональная гордость не позволяет признать правоту западных коллег, которые давно не скрывают от общества роль и масштаб влияния на погоду высотных струйных течений (джет стрима).
Впрочем, учитывая антироссийскую деятельность Гисметео на своих украинском и белорусском доменах, можно ожидать и прямого вредительства.
Но давайте отвлечемся от украинской темы и вернемся к аномальной погоде в России. Дожди, холод, а местами и снег, достали жителей многих регионов страны.
Смешение холодных и горячих воздушных масс в процессе меридианального переноса обеспечило активное образование циклонов и обильное выпадение осадков.
Но как с этим связан Джет стрим?
Обращаемся снова к интерактивным картам, чуть ранее:
Вот это и есть причина холодного мая и июня. Изгиб Джет Стрима, по восточному краю которого в Россию заходили арктические воздушные массы.
Поэтому на Урале и в Сибири было аномально тепло, ведь по нижней кромке Джет стрима, активно поступал горячий воздух от Черного моря и Каспия.
А поскольку, снова повторю, процесс идет в выраженном меридианальном направлении, столкновение разных по качеству воздушных масс образует гигантские завихрения - циклоны, с выпадением несвойственных месту и времени объемов осадков.
Вот и области повышенного и пониженного давления, точно там, где идут повороты струйного течения, вправо (по часовой стрелке, образуется антициклон), или влево (против часовой стрелки, образуется циклон):
То есть вот этот вот желтый антициклон в Европе, он никакой не "блокирующий", который якобы мешает пройти струйному течению по обычному маршруту с запада на восток. Он образован вследствие завихрения Джет Стрима! И там было аномально тепло, да. Пожары в Португалии, вот это вот все. Воздух-то движется с юга на север, горячий из Африки подсасывается.
Вот и температурная карта того периода, чтобы не быть голословным. Оцените нагрев Европы, и полюбуйтесь на заток арктического воздуха на Русскую Равнину, в то время как в Сибирь поступают нагретые массы с юго-запада.
Четко по границам Джет Стрима.
У тех, кто внимательно ознакомился со статьей, непременно возникнет вопрос: а с чем связано такое изменение поведения высотных струйных течений, почему они стали так сильно выгибаться к северу? Здесь есть лишь предположения. Например, что вращение Земли замедляется, скорость Джет Стрима падает, он начинает свободнее себя вести. Так это, или нет, сложно судить.
Мы можем лишь констатировать факты и накапливать наблюдения.
Могут ли на высотные струйные течения влиять эксперименты и направленное влияние американских военных станций на атмосферу? Однозначно, они влияют - как и масштабное распыление различных веществ в атмосфере. Иначе, при отсутствии результатов, Пентагон и правительство США, не утверждали бы бюджет на строительство новых и новых станций, которые, по факту, охватывают всю Землю.
Миллионы медных игл, распыленных в верхних слоях атмосферы, для улучшения отражения мощных импульсов с этих станций, изменили ее свойства и служат "зеркалом" для дальнейшего применения военных технологий, не ограниченных ни одним договором о вооружениях.
При этом, военные, это особая, отдельная каста, которой может быть наплевать и на то, что их эксперименты отражаются на собственном гражданском населении. Ведь их цель - супероружие.
И она оправдывает любые жертвы, как мы знаем из истории...
Дополнение для тех, кто активно отрицает существование вышеозначенных факторов. Синоптики, видимо, уже получили нагоняй за некачественное освещение ситуации, и вынуждены были залезть в учебники, чтобы как-то объяснить причины. Это даже смешно, насколько они пытаются всеми силами не упоминать "белого слона"!
Причины холодной второй половины весны и начала лета
Третий месяц подряд атмосферная ситуация в Евразии определяется крупными волнами Россби. Увеличившись по амплитуде и став малоподвижными, они формируют крупные погодные волны с разными знаками в сопредельных регионах. Так, над Восточной Европой расположилась ложбина этой волны, что определяет затяжной период неустойчивой прохладной погоды, а над Западной Европой и Сибирью - гребни (в эти регионах с апреля сухо и очень тепло). Когда крупные волны Россби разрушатся, или их амплитуда уменьшится, атмосфера придет в движение, и погода станет обычной для этого времени.
©Гисметео Волны Россби
Главной движущей силой атмосферы является энергия Солнца. Однако его лучи падают на Землю под разным углом. Из-за этого между экватором и полюсами возникают большие контрасты температуры. В то время как на экваторе Солнце находится почти круглый год в зените, полярные области получают свет и тепло только в летний сезон. Но поскольку атмосфера стремится к тепловому балансу, то теплый воздух из экваториальных районов направляется к полюсам. Это приводит к формированию в умеренных и высоких широтах планеты областей низкого давления.
Как правило, они возникают на полярном фронте, где холодные полярные воздушные массы с севера встречаются с теплым субтропическим воздухом с юга. Зона раздела воздушных масс представляет собой узкую волнистую ленту, которая по имени описавшего ее ученого получила название волн Россби.
Волны Россби имеют длину порядка несколько тысяч километров. По окружности земного шара обычно укладывается 3-6 таких волн.
В общей системе циркуляции на планете волны Россби играют важную роль. Им соответствует ось тропосферных и стратосферных струйных течений, которые контролируют местоположение циклонов и антициклонов и тем самым обеспечивают теплообмен между низкими и высокими широтами.
При определенных условиях волны Россби могут стать стационарными, блокируя обычный западный перенос, обусловленный силой Кориолиса, и даже формируя противоположные ― восточные волны. В этом случае холодный воздух из полярных областей течет в субтропики, а субтропический ― к полюсу. Как следствие, в сопредельных регионах планеты возникают крупные погодные аномалии с разными знаками.
» История Земли » Как возникла атмосфера?
Воздух, которым мы дышим, называется атмосферой и простирается в высоту на расстояние до 500 км.
Прекрасный мир, который мы потеряли. Часть 5/ Атмосферное давление
Атмосфера не только позволяет дышать всем живущим на планете Земля, но и защищает нас от вредного солнечного излучения. Она имеет в своем составе азот, кислород и редкие газы (гелий, криптон, аргон и т.д.), однако, как это ни удивительно, в «миг» своего возникновения состав атмосферы был иным. В момент образования Земли, которая представляла собой раскаленную смесь газов и горных пород, ее окружало газовое облако, состоящее из метана, аммиака и водорода.
Под действием солнечных лучей эти газы сначала распались, а затем вновь соединились, образовав при этом совершенно иные «сочетания» — кислород, воду, озон, углекислый газ, а также выделили свободный азот. Прошло довольно длительное время, прежде чем получившийся газовый слой уплотнился настолько, что стал надежной защитой Земле от вредного солнечного воздействия.
Как сформировалась атмосфера Земли?
Ученые на протяжении многих лет пытались выяснить, как сформировалась атмосфера Земли и каков её состав. Наиболее распространённая теория - изначально атмосфера Земли имела три различных состава.
Сначала, 4 млрд. лет назад, её составляли лёгкие газы, которые захватывались из космического пространства.
На втором этапе в результате активной вулканической деятельности,атмосфера насытилась и другими газами - аммиаком, углекислым газом и парами воды.
Предположительно это происходило 3 млрд. лет назад.
Последующее формирование атмосферы определилось благодаря утечке лёгких газов (гелия и водорода) и химическим реакциям, происходящим в атмосфере в результате ультрафиолетового излучения, разрядов молний и прочих факторов.
Когда на планете начали появляться живые организмы, состав первичной атмосферы Земли радикально изменился в результате выделения кислорода и поглощения углекислого газа, то есть, фотосинтеза.
Количество кислорода в атмосфере увеличилось, что и привело к образованию современной атмосферы, обладающей окислительными свойствами. В результате резко изменились процессы, протекающие в атмосфере, биосфере и литосфере. В науке этот период получил название «кислородной катастрофы».
Сегодня земную атмосферу составляют газы и всевозможные примеси.
Количество атмосферных газов практически постоянно. Исключение составляют вода и углекислый газ.
Состав атмосферы Земли в процентах: 
Воздух преимущественно состоит из азота. Это объясняется окислением водородно-аммиачной атмосферы молекулами кислорода, поступающего с поверхности Земного шара в результате фотосинтеза. Какова доля азота в атмосфере Земли?
В процентном соотношении его концентрация составляет приблизительно 78%. Второе место по содержанию газов занимает кислород - почти 21%, а наиболее редкий газ Земной атмосферы - радон.
Как Вы думаете, какой была бы Земля, если бы не было атмосферы? Поделитесь своим мнением.
Настоящий цвет неба.
Хотя в это трудно поверить, небо на самом деле фиолетовое. Когда свет попадает в атмосферу, воздух и вода частицы поглощают свет, рассеивая его. При этом более всего рассеивается фиолетовый цвет, поэтому люди и видят голубое небо.
Эксклюзивный элемент в атмосфере Земли.
Как многие помнят из школы, атмосфера Земли состоит из приблизительно 78% азота, 21% кислорода и небольших примесей аргона, углекислого газа и других газов.
Но мало кто знает, что наша атмосфера является единственной, на данный момент обнаруженной учеными (помимо кометы 67P), которая имеет свободный кислород. Поскольку кислород является очень химически активным газом, он часто вступает в реакцию с другими химическими веществами в космосе.
Его чистая форма на Земле делает планету пригодной для жизни.
Белая полоса на небе.
Наверняка, некоторые иногда задумывались, почему за реактивным самолетом на небе остается белая полоса. Эти белые следы, известные как инверсионные, образуются, когда горячие и влажные выхлопные газы из двигателя самолета смешиваются с более холодным наружным воздухом.
Водяной пар из выхлопных газов замерзает и становится видимым.
Основные слои атмосферы.
Атмосфера Земли состоит из пяти основных слоев, которые и делают возможной жизнь на планете.
Первый из них, тропосфера, простирается от уровня моря до высоты примерно в 17 км до на экваторе. Большая часть погодных явлений происходит именно в нем.
Озоновый слой.
Следующий слой атмосферы, стратосфера достигает высоты примерно 50 км на экваторе.
В ней находится озоновый слой, который защищает людей от опасных ультрафиолетовых лучей. Несмотря на то, что этот слой находится выше тропосферы, он может быть на самом деле теплее из-за поглощаемой энергии солнечных лучей. В стратосфере летают большинство реактивных самолетов и метеозондов. Самолеты могут летать в ней быстрее, поскольку здесь на них меньше влияют сила тяжести и трения.
Метеозонды же могут получить лучшее представление о штормах, большинство из которых происходят ниже в тропосфере.
Мезосфера.
Мезосфера — средний слой, простирающийся до высоты 85 км над поверхностью планеты.
Температура в нем колеблется около -120 ° C. Большинство метеоров, которые входят в атмосферу Земли, сгорают в мезосфере.
Что происходит с погодой? Причины и последствия изменения климата
Последними двумя слоями, переходящими в космос, являются термосфера и экзосфера.
Исчезновение атмосферы.
Земля, скорее всего, теряла свою атмосферу несколько раз. Когда планета была покрыта океанами магмы, в нее врезались массивные межзвездные объекты. Эти воздействия, из-за которых также образовалась Луна, возможно, впервые образовали атмосферу планеты.
Если бы не было атмосферных газов…
Без различных газов в атмосфере Земля была бы слишком холодной для существования людей.
Водяной пар, углекислый газ и другие атмосферные газы поглощают тепло от солнца и «распределяют» его по поверхности планеты, помогая создать климат, пригодный для обитания.
Образование озонового слоя.
Пресловутый (и важно необходимый) озоновый слой был создан, когда атомы кислорода вступили в реакцию с ультрафиолетовым светом солнца, образовав озон. Именно озон поглощает большинство вредного излучения Солнца. Несмотря на свою важность, озоновый слой был образован сравнительно недавно после того, как в океанах возникло достаточно жизни, чтобы выделять в атмосферу количество кислорода, необходимое для создания минимальной концентрации озона.
Ионосфера.
Ионосфера называется так, потому что высокоэнергетические частицы из космоса и от Солнца помогают сформировать ионы, создавая «электрический слой» вокруг планеты.
Когда не существовало спутников, этот слой помогал отражать радиоволны.
Кислотные дожди.
Кислотный дождь, который разрушает целые леса и опустошает водные экосистемы, формируется в атмосфере, когда диоксид серы или частицы оксида азота перемешиваются с водяным паром и выпадают на землю в виде дождя. Эти химические соединения встречаются и в природе: диоксид серы вырабатывается при вулканических извержениях, а оксид азота — при ударах молний.
Мощность молний
Молнии обладают такой мощью, что всего один разряд может нагреть окружающий воздух до 30 000 ° C.
Быстрый нагрев вызывает взрывное расширение близлежащего воздуха, который слышно в виде звуковой волны, называемой громом.
Полярное сияние.
Aurora Borealis и Aurora Australis (северное и южное полярные сияния) вызваны реакциями ионов, происходящими в четвертом уровне атмосферы, термосфере. Когда высоко заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами планеты, они светятся и создают великолепные световые шоу.
Закаты.
Закаты часто выглядят как горящее небо, поскольку небольшие атмосферные частицы рассеивают свет, отражая его в оранжевых и желтых оттенках.
Тот же принцип лежит в основе формирования радуг.
Обитатели верхних слоёв атмосферы.
В 2013 году ученые обнаружили, что крошечные микробы способны выживать на высоте в много километров над поверхностью Земли. На высоте 8-15 км над планетой были обнаружены микробы, разрушающие органические химические вещества, которые плавают в атмосфере, «питаясь» ими.
Происхождение атмосферы
АТМОСФЕРА
Атмосфера – воздушная оболочка Земли (самая внешняя из земных оболочек), находящаяся в непрерывном взаимодействии с остальными оболочками нашей планеты, постоянно испытывающая влияние космоса и прежде всего влияние Солнца. Масса атмосферы равна одной миллионной массы Земли.
Нижняя граница атмосферы совпадает с земной поверхностью. Резко выраженной верхней границы атмосфера не имеет: она постепенно переходит в межпланетное пространство.
Условно за верхнюю границу атмосферы принимают 2–3 тыс. км над поверхность Земли. Теоретические расчеты показывают, что земное притяжение может удержать отдельные частицы воздуха, принимающие участие в движении Земли, на высоте 42 000 км на экваторе и 28 000 км на полюсах. Еще недавно считали, что на большом расстоянии от земной поверхности атмосфера состоит из редких частиц газов, почти не сталкивающихся с собой и удерживаемых притяжением Земли. Последние исследования свидетельствуют, что плотность частиц в верхних слоях атмосферы значительно больше, чем предполагалось, что частицы имеют электрические заряды и удерживаются в основном не притяжением Земли, а ее магнитным полем.
Расстояние на котором геомагнитное поле способно не только удерживать, но и захватывать частицы из межпланетного пространства, очень велико (до 90 000 км).
Изучение атмосферы ведется как визуально, так и с помощью многочисленных специальных приборов. Важные данные о высоких слоях атмосферы получают при запуске специальных метеорологических и геофизических ракет (до 800 км), а также искусственных спутников Земли (до 2000км).
Состав атмосферы
Чистый и сухой воздух представляет собой механическую смесь нескольких газов.
Основные из них: азот-78%, кислород-21%, аргон-1%, углекислый газ. Содержание остальных газов (неона, гелия, криптона, ксенона, аммиака, водорода, озона) ничтожно мало.
Количество углекислого газа а атмосфере изменяется от 0,02 до 0,032%, его больше над промышленными районами, меньше над океанами, над поверхностью, покрытой снегом и льдом.
Водяной пар попадает в атмосферу в количестве от 0 до 4% по объему.
Он попадает в атмосферу в результате испарения влаги с земной поверхности, и поэтому содержание его с высотой уменьшается: 90% всего водяного пара содержится в нижнем пятикилометровом слое атмосферы, выше 10-12 км водяного пара очень мало.
Значение водяного пара в круговороте тепла и влаги в атмосфере огромно.
Происхождение атмосферы
Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах.
Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера(около четырех с половиной миллиардов лет назад). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера(около трех с половиной миллиардов лет до наших дней).
Эта атмосфера была восстановительной. Далее в процессе утечки легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство и химических реакций, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов образовалась третичная атмосфера, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим - азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).
Образование большого количества N2 обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным О2, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3,8 млрд лет назад.
Азот окисляется озоном до NO в верхних слоях атмосферы.
Кислород
Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа.
Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений - аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.
Углекислый газ
Захороненная в океане, в болотах и в лесах органика превращается в уголь, нефть и природный газ.
В слое атмосферы от поверхности Земли до 60 км присутствует озон (О3) – трехатомный кислород, возникающий в результате расщепления молекул обычного кислорода и перераспределения его атомов. В нижних слоях атмосферы озон появляется под влиянием случайных факторов (грозовые разряды, окисление некоторых органических веществ), в более высоких слоях он образуется под действием ультрафиолетовой радиации Солнца, которую поглощает.
Концентрация озона особенно велика на высоте 22–26 км. Общее количество озона в атмосфере незначительно: при температуре 0С в условиях нормального давления у поверхности Земли весь озон поместится в слое толщиной 3 мм.
Он задерживает также тепловое излучение Земли, предохраняя ее поверхность от охлаждения.
Кроме газовых составных частей, в атмосфере всегда находятся во взвешенном состоянии мельчайшие частицы различного происхождения, разнообразные по форме, размерам, химическому составу и физическим свойствам (дым, пыль) – аэрозоли..
С поверхности Земли в атмосферу попадают частицы почвы, продукты выветривания горных пород, вулканическая пыль, морская соль, дым, органические частицы (микроорганизмы, споры, пыльца).
Из межпланетного пространства в земную атмосферу попадает космическая пыль.
В слое атмосферы до высоты 100 км содержится более 28 млн. т космической пыли, медленно выпадающей на поверхность.
Есть точка зрения, что основную массу пыли упаковывают в особую форму организмы в морях.
Аэрозольные частицы играют большую роль в развитии ряда атмосферных процессов. Многие из них являются ядрами конденсаций, необходимыми для образования тумана и облаков.
С заряженными аэрозолями связаны явления атмосферного электричества.
До высоты около 100 км состав атмосферы постоянен. Атмосфера состоит в основном из молекулярного азота и молекулярного кислорода, в нижнем слое количество примесей с высотой заметно уменьшается. Выше 100 км молекулы кислорода, а затем и азота (выше 220 км) расщепляются под воздействием ультрафиолетовой радиации. В слое от 100 до 500 км атомарный кислород преобладает.
На высоте от 500 до 2000 км атмосфера состоит в основном из легкого инертного газа – гелия, свыше 2000 км – из атомарного водорода.
Ионизация атмосферы
Атмосфера содержит заряженные частицы – ионы и благодаря их присутствию не является идеальным изолятором, а обладает способностью проводить электричество. Ионы образуютмя в атмосфере под воздействием ионизаторов, сообщающих атомам энергию, достаточную для удаления электрона из оболочки атома. Отделившийся электрон почти мгновенно присоединяется к другому атому.
В результате первый атом из нейтрального превращается в положительно заряженный, а второй приобретает отрицательный заряд. Такие ионы существуют недолго, к ним присоединяются молекулы окружающего воздуха, образуя так называемые легкие ионы.
Легкие ионы присоединяются к аэрозолям, отдают им свой заряд и образуют более крупные ионы – тяжелые.
Ионизаторами атмосферы являются: ультрафиолетовое излучение Солнца, космическое излучение, излучение радиоактивных веществ, содержащихся в земной коре и в атмосфере. Ультрафиолетовые лучи не оказывают ионизирующего воздействия на нижние слои атмосферы – их влияние является основным в верхних слоях атмосферы.
Радиоактивность большинства горных пород очень мала, их ионизирующее действие уже на высоте нескольких сотен метров равно нулю (за исключением месторождений радиоактивных элементов, радиоактивных источников и т.д.). Особенно велико значение космического излучения. При очень большой проникающей способности космические лучи пронизывают всю толщу атмосферы и проникают вглубь океанов и земной коры. Интенсивность космических лучей очень мало колеблется во времени.
Их ионизирующее действие наименьшее на экваторе и наибольшее около 20º широты; с высотой интенсивность ионизации за счет космических лучей возрастает, достигая максимума на высоте 12–18 км.
Ионизация атмосферы характеризуется концентрацией ионов (содержанием их в 1 куб см); от концентрации и подвижности легких ионов зависит электропроводность атмосферы.
С высотой концентрация ионов увеличивается. На высоте 3–4 км она составляет до 1000 пар ионов, максимальные величины достигает на высоте 100–250 км. Соответственно растет и электропроводность атмосферы. Так как в чистом воздухе больше легких ионов, он обладает большей проводимостью, чем запыленный.
В результате совокупного действия зарядов, содержащихся в атмосфере, и заряда земной поверхности создается электрическое поле атмосферы. По отношению к земной поверхности атмосфера заряжена положительно.
Между атмосферой и земной поверхностью возникают токи положительных (от земной поверхности) и отрицательных (к земной поверхности) ионов. По электрическому составу в атмосфере выделяется нейтросфера (до высоты 80 км) – слой с нейтральным составом и ионосфера (свыше 80 км) – слои ионизированные.
Строение атмосферы
Атмосферу делят на пять сфер, различающихся между собой прежде всего по температуре.
Сферы разделены переходными слоями – паузами.
Тропосфера – нижний слой атмосферы, содержащий около ¾ всей ее массы. В тропосфере находится почти весь водяной пар атмосферы. Верхняя граница ее достигает наибольшей высоты – 17 км – на экваторе и снижается к полюсам до 8–10 км. В умеренных широтах средняя высота тропосферы – 10–12 км.
Колебания верхней границы тропосферы зависят от температуры: зимой эта граница выше, летом ниже; а в течение суток колебания е могут достигать нескольких километров.
Температура в тропосфере от земной поверхности до тропопаузы понижается в среднем на 0,6º на каждые 100 м. В тропосфере происходит непрерывное перемешивание воздуха, образуются облака, выпадают осадки. В горизонтальном переносе воздуха преобладают движения с запада на восток.
Нижний слой атмосферы, примыкающий непосредственно к земной поверхности называется приземным слоем.
Физические процессы в этом слое под влиянием земной поверхности отличаются своеобразием. Здесь особенно резко выражены изменения температуры в течение суток и в течение года.
Тропопауза – переходный слой от тропосферы к стратосфере. Высота тропопаузы и ее температура изменяются в зависимости от широты.
От экватора к полюсам тропопауза снижается, причем это снижение происходит неравномерно: около 30–40º северной и южной широты наблюдается разрыв тропопаузы. В результате она как бы делится на две тропическую и полярную части, находящиеся на 35–40º одна над другой. Чем выше тропопауза, тем ниже ее температура. Исключение составляют полярные районы, где тропопауза низкая и холодная. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе – 92º.
Стратосфера – отличается от тропосферы большой разреженностью воздуха, почти полным отсутствием водяного пара и сравнительно большим содержанием озона, достигающим максимума на высоте 22–26 км.
Температура в стратосфере с высотой возрастает очень медленно. На нижней границе стратосферы над экватором температура очень весь год около –76º, в северной полярной области в январе –65º, в июле –42º.
Различия в температуре вызывают перемещения воздуха. Скорость ветров в стратосфере достигает 340 км/ч.
В средней стратосфере возникают тонкие облака – перламутровые, состоящие из кристалликов льда и капель переохлажденной воды.
В стратопаузе температура равна приблизительно 0º
Мезосфера – характеризуется значительными изменениями температуры с высотой.
До высоты 60 км температура повышается и достигает +20º, на верхней границе сферы температура понижается до –75º. На высоте 75–80 км падение t сменяется новым повышением. Летом на этой высоте образуются блестящие, тонкие облака – серебристые, состоящие, вероятно из переохлажденного водяного пара.
Движение серебристых облаков свидетельствует о большой изменчивости направления и скорости движения воздуха (от 60 до нескольких сотен км/ч), особенно заметно проявляющейся в периоды, переходные от одного сезона к другому.
В термосфере – (ионосфере) температура с высотой повышается, достигая на верхней границе +1000º.
Скорости движения частичек газов огромны, но при крайней разряженности пространства их столкновения очень редки.
Наряду с нейтральными частицами в термосфере содержаться свободные электроны и ионы.
В одном кубическом сантиметре объема их сотни и тысячи, а в слоях максимальной плотности – миллионы. Термосфера – сфера разряженного ионизированного газа, состоящая из серии слоев. Ионизированные слои, отражающие, поглощающие и преломляющие радиоволны, оказывают огромное влияние на радиосвязь.
Слои ионизации хорошо выражены днем. Ионизация делает термосферу электропроводной и в ней текут мощные электрические токи. В термосфере в зависимости от солнечной активности сильно изменяются плотность (в сто раз) и температура (на сотни градусов). С деятельностью Солнца связано возникновение в термосфере полярных сияний.
Экзосфера – зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км.
Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство.
На высоте около 2000-3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения.
Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.
Водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону , простирающуюся до высоты 20 000 км.
Солнечная радиация
Земля получает от Солнца 1,36 х 1024 кал тепла в год.
По сравнению с этим количеством энергии остальной приход лучистой энергии на поверхность Земли ничтожно мал. Та, лучистая энергия звезд составляет одну стомиллионную солнечной энергии, космическое излучение – две миллиардные доли, внутреннее тепло Земли у ее поверхности равно одной пятитысячной доли солнечного тепла.
Излучение Солнца – солнечная радиация – является основным источником энергии почти всех процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере и в верхних слоях атмосферы.
Со́лнечная радиа́ция - электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.
Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу.
До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямой и рассеянной радиации. Всего Земля получает от Солнца менее одной двухмиллиардной его излучения. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк - от радиоволн до рентгеновских лучей - однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.
Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300-1500 км/с.
Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.
Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть.
За единицу измерения интенсивности солнечной радиации принимают количество калорий тепла, поглощенного 1 см2 абсолютно черной поверхности, перпендикулярной направлению солнечных лучей, за 1ин.
(кал/см2 х мин).
Поток лучистой энергии Солнца, достигающий земной атмосферы, отличается большим постоянством.
Его интенсивность называю солнечной постоянной (I0) и принимают в среднем равной 1,88 ккал/см2 х мин.
Величина солнечной постоянной колеблется в зависимости от расстояния от Земли до Солнца и от солнечной активности. Колебания ее в течение года составляют 3,4–3,5%.
Если бы солнечные лучи всюду падали на земную поверхность отвесно, то при отсутствии атмосферы и при солнечной постоянной 1,88 ккал/см2 х мин каждый квадратный сантиметр ее получал бы в год 1000 ккал.
Благодаря Ому, что Земля шарообразна, это количество уменьшается в 4 раза, и 1 кв. см получает в среднем 250 ккал в год.
Количество солнечной радиации, получаемое поверхностью, зависит от угла падения лучей.
Максимальное количество радиации получает поверхность, перпендикулярная направлению солнечных лучей, потому что в этом случае вся энергия распределяется на площадку с сечением, равным сечению пучка лучей – a .
При наклонном падении того же пучка лучей энергия распределяется на большую площадь (сечение b ) и единица поверхности получает меньшее ее количество.
Планета в агонии. Что на самом деле происходит с климатом Земли?
Чем меньше угол падения лучей, тем меньше интенсивность солнечной радиации.
Зависимость интенсивности солнечной радиации от угла падения лучей выражаетмся формулой:
I 1=I 0 sin h
I 1 во столько раз меньше I 0 во сколько раз сечение a меньшесечения b .
Угол падения солнечных лучей (высота Солнца) бывает равен 90º только на широтах между тропиками.
На остальных широтах он всегда меньше 90º. Соответственно уменьшению угла падения лучей должна уменьшаться и интенсивность солнечной радиации, поступающей на поверхность в разных широтах. Так как в течение года и течение суток высота Солнца не остается постоянной, количество солнечного тепла, получаемого поверхностью, непрерывно изменяется.
Воздух окружает нас со всех сторон. Каждая щель, дырка, вообще любое пространство, не занятое ничем другим, заполнено воздухом.
Каждый раз, делая вдох, вы заполняете воздухом свои легкие.
Несмотря на то, что вы не видите воздуха, не можете попробовать его на вкус или осязать (во всяком случае в безветренную погоду), воздух отнюдь не является пустотой.
Метеозависимость – не болезнь: ученые объясняют, почему болит голова
Воздух представляет собой часть окружающей нас материи. Материя может быть твердой, жидкой или газообразной. Воздух почти всегда находится в газообразном состоянии.
Однако воздух нельзя назвать газом, потому что в действительности он состоит из смеси определенных газов. Причем на два из них приходится 99 процентов от всего объема воздуха. В любом месте на Земле воздух состоит на 78 процентов из азота, а на 21 процент - из кислорода. Кроме того, в нем всегда присутствует небольшое количество углекислого газа, выделяемого при дыхании живыми существами, в том числе и человеком.
Остаток - менее одного процента - занимают редкие газы: аргон, гелий, криптон, ксенон и другие.
Огромный воздушный океан простирается на много километров вверх над поверхностью Земли. Поскольку воздух является материей, сила земного притяжения удерживает его возле поверхности, не давая раствориться в космическом пространстве. Таким образом, хотя мы и не ощущаем этого, у воздуха есть вес. Он проявляется в давлении, которое воздух оказывает на наше тело со всех сторон.
То же самое произошло бы с вами, если бы вы очутились на морском дне, с той лишь разницей, что на вас давил бы не воздух, а вода.
Если подняться над поверхностью Земли, например, взобраться на высокую гору или взлететь на самолете, то можно обнаружить, что по мере удаления от нее давление воздуха уменьшается. На высоте примерно в 13 км оно в 8 раз меньше, чем над уровнем моря. Ну а на высоте более 30 км оно практически отсутствует.
На фоне аномальной погоды, когда в июне идет снег и град, а температура характерна, скорее, для начала мая, у многих возникает вопрос о причинах этих явлений.
И хотя холодные летние месяцы и снежные зимы, помнятся тем, кто старше 30 лет, такого количества рекордов тогда не было.
Конечно, и СМИ виноваты в том, что сильный дождь превращается в "ветхозаветный потоп", а температура, на 1,5-2 градуса ниже средней многолетней - в "начало ледникового периода"... Значительная часть рекордов относится к "рекордам дня" - когда сравниваются показатели погоды именно этого дня. В течение 20, в лучшем случае - сотни лет. То есть, был град в соседние дни - но он уже не входит в подборку для сравнения. Имеем новый рекорд и повод, одним возопить о наступающем "минимуме Маундера" и новом ледниковом периоде; другим - о глобальном потеплении. Третьим возвестить о прибытии Нибиру.
Метеорологи же лишь разводят руками и пытаются не стать крайними, в условиях явно изменившихся климатических и погодных моделей.
Так что произошло, какие глобальные изменения обуславливают климатическую нестабильность и частые погодные эксцессы?
Для начала, было бы неплохо понять, как было раньше, чтобы увидеть, что изменилось.
А раньше были стабильные климатические зоны, содержимое которых не особо смешивалось. Арктика сама по себе, Север Евразии уже обогревается "Гольфстримом" - насколько хватает его воздушных течений... Да-да, вы не ослышались. Вода теплого течения Гольфстрим переносит тепло очень медленно. Нагретая вода из Мексиканского залива, дойдет до берегов Нормандии за несколько лет, и никак не раньше.
Может она не остыть за это время? Может это критически повлиять на климат? Да и подойдет теплая вода к замороженному материку, всего лишь берега омоет. Как это в Аляске происходит и в Гренландии.
Основной перенос тепла идет с воздушными массами, которые циркулируют от нагретой Африки, до Мексиканского залива, и затем присоединяются к массам высотного струйного течения, переносящего воздух с запада на восток. Т.н. "западный перенос". Высотное струйное течение называется иначе, Джет Стрим (реактивный поток). Он пересекает Атлантику и приносит теплый воздух с широт Техаса и Южной Каролины.
Причем приносит быстро! Бури, случившиеся на восточном побережье США, смещаются на восток и достигают Европы за 3-5 дней.
Джет Стрим разделяет климатические зоны. С северной стороны он вовлекает и переносит прохладный воздух, с южной - увлекает теплые потоки.
Вот и ученые это подтверждают:
Ещё один важный момент, который хотелось бы подчеркнуть: среднесезонные аномалии атмосферной циркуляции в умеренных широтах в очень небольшой степени зависят от аномалий температуры поверхности океана, в том числе и такие крупные, какие наблюдались этим летом в Европейской России. Специалисты по сезонному прогнозу погоды утверждают, что лишь 10—30% отклонений от «нормы» среднесезонной температуры в каком-либо пункте на территории России обусловлены аномалиями температуры поверхности океана, а остальные 70—90% — результат естественной изменчивости атмосферы, первопричина которой неодинаковое нагревание высоких и низких широт и предсказать которую на срок более двух-трёх недель практически невозможно (см. также «Наука и жизнь» № 12, 2010 г.).
Именно поэтому считать наблюдавшиеся аномалии погоды в Европе летом 2010 года или ещё в какой-либо сезон результатом лишь влияния океана ошибочно. Если бы это было так, сезонные или месячные отклонения погоды от «нормы» легко бы предсказывались, поскольку крупные аномалии температуры океана, как правило, инерционны и живут не меньше нескольких месяцев. Но пока хороший сезонный прогноз погоды не удаётся ни одному прогностическому центру в мире.
Во многом, благодаря ему в Арктике остается холод, а в субтропиках - жарко. Если бы не было Западного Переноса (а он зависит от вращения Земли), разница температур стремилась бы выровняться.
Одним из наиболее крупномасштабных звеньев общей циркуляции атмосферы является циркумполярный вихрь. Его формирование обусловлено очагами холода в полярной области и очагами тепла в тропической зоне. Циркумполярное движение и его проявление - западный перенос - являются устойчивой и характерной особенностью общей атмосферной циркуляции.
было введено понятие высотной фронтальной зоны (ВФЗ), а связанные с ней сильные западные ветры стали называть струйными течениями или струями. ВФЗ включает в себя обычно один или несколько фронтов и является местом возникновения подвижных фронтальных циклонов и антициклонов, перемещающихся по направлению основного (ведущего) потока. В периоды сильного развития меридиональности процессов ВФЗ как бы «извивается», огибая высотные гребни с севера и ложбины с юга.
Как видите, это основы современных знаний об атмосфере. Ключевые факторы, которые обуславливают погоду, служат причиной возникновения циклонов и антициклонов.
И все же, когда вы в последний раз слышали о влиянии Джет Стрима (высотного струйного течения) на погоду в вашем регионе? :)
Если вы читаете погодные новостные порталы западных стран, то на каждой неделе увидите в роликах карты, где их метеорологи популярно разъясняют насчет влияния Джет-Стрима на погоду в регионе. У нас - этого нет. Как будто грозовые фронты и циклоны возникают сами по себе, на ровном месте!
Анимированное объяснение струйного течения от Мет Офиса (британская школа метеорологии, считается одной из лучших в мире, по точности прогнозов):
Как комментирует диктор, Джет Стрим испытывает сезонные колебания, поднимаясь к северу или опускаясь к югу; вместе с ним холодные воздушные массы арктического воздуха вторгаются на территории Европы и Америки, или горячий воздух субтропиков поднимается в несвойственные ему широты.
Направление движение ветров с запада на восток, называется широтным; направление с севера на юг, или с юга на север - меридиональным.
Вот и на русском языке все есть:
Но вернемся к Джет Стриму и его смещению. Что происходит, когда эта огромная атмосферная река воздушных масс изгибается далеко на север или на юг?
Собственно, процесс взаимозависимый, массы воздуха могут двигать струйное течение (Jet), а он служит водоразделом между ними, разделяя климатические зоны:
Как видим, горячий воздух поддавливает Джет стрим вверх, холодный - вниз.
В результате, когда на прогретое место приходят холодные воздушные массы, выпадает дождь:
(зеленым обозначена зона дождей, темно-зеленым - сильных ливней)
И когда наоборот, то тоже. Смешение нагретого и холодного воздуха приводит к выпадению осадков и бурной атмосферной деятельности, типа ураганов, торнадо, сопровождается возникновением сильных ветров, перемешиванием слоев атмосферы с выпадением града.
Знакомо по сводкам погоды? :)
Давайте глянем, как это выглядит на картах западных синоптиков:
(rain - дождь, snow - снег, severe t-storms - суровые грозы, showers - осадки, colder - холоднее, cool - прохладно, milder - средняя погода, heavy rainfall - сильный дождь, humid - влага, windy - ветрено, ice - лед, frigid - холодный)
Итак, вы видите, какое многообразие критических погодных явлений порождает сдвиг и смешение атмосферных мас разного качества!
Простота и наглядность объяснений возникли в Америке не сами по себе, а под давлением необходимости.
Там давно пришли к идее, что любая инструкция должна быть максимально ясной. Не для того, кто ее составляет, а для того, кто ею будет пользоваться...
Ну а у нас метеорологи делают продукт для себя, видимо, и не снисходят до простых объяснений. А может, и сами не понимают, судя по полному игнорированию такого определяющего погоду фактора, как высотное струйное течение.
Давайте глянем, влияло ли оно в недавних событиях, когда подтопило Берлин, прошлось по Польше, затопило Вильнюс и вдарило по Москве?
И немного фактов... Дайджест погоды:
Смерч наблюдали на Волге
В Верхнеуслонском районе Татарстана отдыхающие на берегу Волги 2 июля стали свидетелями образования смерча. Им удалось снять на видео водяной смерч, который пронесся прямо на их глазах в непосредственной близости от прогулочного теплохода.
Торнадо в степях Хакасии
Крупный град выпал в Башкортостане
На село Мраково Кугарчинского района в ночь на 3 июля обрушился град размером с куриное яйцо. Сообщается о повреждениях крыш домов и пострадавших сельскохозяйственных угодьях.
Испанию завалило градом
Аномальное количество града выпало в городе Жирона в автономном сообществе Каталония. Всего за 30 минут улицы оказались засыпаны сугробами из града, которые достигали в высоту до полуметра.
Автомобильное движение остановилось, затем град начал таять и по улицам потекли настоящие реки, спасатели по пояс в воде эвакуировали людей из затрявших в сугробах и воде машин.
Серия торнадо обрушилась на Татарстан
Вечером 1 июня по Татарстану пронесся ураган и в разных местах зафиксировано появление нескольких мощных торнадо. ...
Тающая вечная мерзлота ускоряет изменение климата
Мониторинг изменений количества водно-болотных угодий в регионах, где происходит таяние вечной мерзлоты, должен занимать одно из важнейших мест в комплексе усилий по прогнозированию будущих темпов изменения климата, свидетельствуют новые исследования.
Таяние вечной мерзлоты вызвано глобальным потеплением, которое нагревает северные высокие широты быстрее, чем другие участки Земли. Выброс углерода вечной мерзлоты в атмосферу может ускорить темпы изменения климата. Если даже небольшая часть углерода выделяется в виде метана (CH4), более сильнодействующего парникового газа, чем CO2, тогда обратная связь становится еще значительнее.
И вот прогноз погоды на июль...
МЧС предупреждает о природных катаклизмах в июле.
Россиян и в июле ожидают природные катаклизмы — резкие перепады температур, сильный ветер, аномальные осадки, сообщил глава МЧС РФ Владимир Пучков.
"Июнь был сложный и напряженный. Прогноз погоды на июль свидетельствует о том, что у нас будут катаклизмы", — сказал он на селекторном совещании.
Пучков пояснил, что "где-то могут быть очередные максимумы температур, где-то резкие перепады температур, высокие скорости ветра, осадки".
"Мы профессионально должны отработать все вопросы по защите жизни и здоровья людей, безопасности граждан в этот летний период", — подчеркнул глава МЧС.
Загрузка...
