Атмосфера Земли Кафедра Физики Атмосферы Атмосфера Марса
физический факультет
Санкт-Петербургский государственный университет
http://atmos.phys.spbu.ru
 Главная
 
 О физике атмосферы
 школьникам и студентам 
 История кафедры
 Юбилей! Нам 75 лет
 Наука
 (Лаборатории кафедры)
 Образование
 - Бакалавриат
 - Магистратура
 - Аспирантура
 - Содержание спецкурсов
 - Темы курсовых работ
 Семинары
 (заседания кафедры)
 Персонал
 (список сотрудников)
 Публикации
 сотрудников кафедры
 
 Общая информация     Актуальные проблемы     Научная работа студентов   

О физике атмосферы для школьников.

Что называется атмосферой?

    Для планет земного типа (Земля, Венера, Марс, некоторые спутники планет-гигантов) атмосфера - это газовая оболочка планеты. Для газово-жидких планет (планеты-гиганты Юпитер, Сатурн и т.п.) атмосферой называется доступная наблюдениям внешняя часть планеты.

Что такое физика атмосферы?

    Физика атмосферы - это процессы, разнообразные по своей физической природе и взаимодействующие между собой. Основные из них следующие.

    1. Атмосфера находится в постоянном движении. Во-первых, это ветры, обязанные тепловой конвекции. Конвекция формирует как местные ветры (например, бризы и горно-долинные ветры), так и крупномасштабные ветровые системы (например, муссоны и пассаты). Во-вторых, это сильно усиливающиеся с высотой волновые движения. Имеются как регулярные волновые движения, охватывающие всю планету (например, приливы и экваториальные волны), так и акустико-гравитационные волны, излучаемые постоянно возникающими локальными возмущениями состояния атмосферы. Наконец, потеря устойчивости движений приводит к появлению микро- и макротурбулентных вихрей (последние называются циклонами). Тем самым гидро(аэро)динамика является важнейшим элементом физики атмосферы. Многообразные сильные нелинейные взаимодействия атмосферных движений делают атмосферу областью эффективного приложения бурно развивающейся в последние годы динамики нелинейных систем.

    2. Атмосфера является областью приложения многих разделов оптики и спектроскопии. Прежде всего это связано с тем, что поглощение солнечного электромагнитного излучения атмосферой и поверхностью планеты приводит к нагреванию атмосферы, которое является первоисточником атмосферных движений. Охлаждение же атмосферы определяется собственным инфракрасным излучением атмосферы и его переносом. Также требуется исследовать атомные и молекулярные свечения высоких слоев атмосферы, включая полярные сияния. Распространение излучения в протяженных средах, какими являются планетные атмосферы, сопровождается эффектом случайного “блуждания” фотонов. Это привело к возникновению специального раздела оптики атмосферы - теории переноса излучения.

    3. Проблема запыления атмосферы, требующая изучения возникновения и преобразования аэрозольных частиц, вкупе с проблемой облако- и осадкообразования привели к появлению такого специального направления физики атмосферы, каким является физика аэрозолей. Последняя объединяет ряд физических и химических дисциплин - физику фазовых переходов вещества, физику поверхностных явлений, кристаллографию, гетерогенную химию, механику многофазных систем и др.

    4. Воздействие на атмосферу жесткого ультрафиолетового излучения приводит к частичной ионизации высоких слоев планетной атмосферы, возникновению плазмы. С другой стороны, процессы образования и трансформации аэрозолей (особенно процессы в облаках) также приводят к разделению зарядов. Таким образом атмосфера является средой, где проявляются разнообразные электрические явления вплоть до такого необычного феномена как шаровая молния.

 

Некоторые актуальные проблемы физики атмосферы в рисунках

  • Изменение климата Земли с 1860 по 1996 гг.
  • Озоновая дыра над Антарктидой
  • Механизм возникновения внетропических циклонов
  • Метеорологические спутники Земли
  • подробнее...


    О кафедре физики атмосферы для студентов, выбирающих кафедру

  • В каких научных направлениях студенты и аспиранты кафедры физики атмосферы могут проводить исследования?
  • Какие формы активных научных контактов доступны для студентов и аспирантов кафедры физики атмосферы?
  • Примерные темы курсовых работ студентов кафедры физики атмосферы
  • Где работают или учатся в аспирантуре выпускники кафедры физики атмосферы?
  • подробнее...


    Какие актуальные задачи (и как) решает физика атмосферы?

        1. Задачи климата и прогноза погоды. Эти задачи являются одними из наиболее сложных задач вычислительной физики, поскольку решаются с помощью компьютерного моделирования циркуляции всей атмосферы Земли с учетом всех остальных (оптических, аэрозольных, химических и т.д.) процессов, на них влияющих. Моделированием циркуляции атмосферы выявляются потенциальные антропогенные изменения климата, (см. ниже пункт 3) и длиннопериодные климатические изменения обусловленные цикличностью солнечной активности (11-летний и другие циклы) и другими астрономическими факторами.

        2. Задачи дистанционного зондирования атмосферы Земли и других планет. Дистанционное зондирование используется для оперативного мониторинга температуры, газового и аэрозольного состава атмосферы, свойств облаков и осадков, поля ветра, характеристик поверхности и т.д. Зондирование с поверхности Земли и со спутников осуществляется в широком диапазоне длин волн электромагнитного излучения от ультрафиолета до радиоволн по наблюдениям собственного излучения атмосферы и рассеянного и отраженного солнечного излучения, а также по измерениям прозрачности атмосферы по отношению к излучению Солнца и звезд (пассивные методы). Для изучения атмосферы используются также активные дистанционные методы - радиолокационное, лазерное и акустическое зондирование. Дистанционное зондирование базируется на методах решения некорректных обратных задач математической физики.

        3. Экологические исследования. Они заключаются в изучении газового и аэрозольного загрязнения атмосферы Земли и изменений свойств её поверхности в результате хозяйственной деятельности человека. Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к такому вредному для человечества последствию, как изменение газового состава атмосферы, например, к ослаблению атмосферного озонового “щита” и росту концентрации “парниковых” газов (СО2, СН4, фреоны и т.д.), сопровождаемому потеплением атмосферы. Целью экологических исследований является выработка норм экологической безопасности.


    Страница обновлена 5 апреля 2007 г.

    1999-2007 © Кафедра физики атмосферы, СПбГУ