Зачем нужно изучать процессы в атмосфере? Дело в том, что атмосферой называется газовая оболочка нашей планеты. Без нее жизнь на Земле была бы невозможна. Благодаря атмосфере растения и животные получают необходимые для жизнедеятельности газы.
Каждому будет интересно узнать, какой слой атмосферы задерживает губительные ультрафиолетовые излучения, которые являются опасными для жизни. Это озоновый слой. Известно, что ультрафиолетовые лучи нарушают рост и развитие растений, а также являются причиной заболеваний у человека. Вот почему атмосферу называют броней Земли.
А благодаря имеющимся в ней парниковым газам, она поглощает длинноволновое, испускаемое Землей, излучение. Это делает климат на нашей планете комфортным для проживания. Чтобы ответить на вопрос как изучают атмосферу необходимо разобраться с тем, какие задачи ставит перед собой метеорология….
Что изучает метеорология
Метеорология это наука об атмосферных явлениях. Она занимается изучением состояния воздушной оболочки Земли и происходящих в ней процессов. В задачи метеорологии входит:
- наблюдение за погодой,
- климатом,
- химическим составом воздуха,
- температурными характеристиками в толще атмосферы.
Развитие этой науки пришлось на вторую половину 18 века. В этот период появилась и сеть метеостанций, которая со временем постепенно увеличилась.
Исследования атмосферы
Как изучают атмосферу? Наиболее важным звеном метеорологии являются метеостанции. На них осуществляется сбор важнейшей информации: фиксируется температура воздуха, количество выпадающих осадков, направление и скорость ветра, атмосферное давление, облачность и другие явления.
Важно! Метеостанции остаются главным способом изучения воздушной оболочки. На их основе собранных данных делаются выводы о тенденциях в изменении климата. Всего в мире действует свыше 8000 метеорологических станций, включая автоматические.
Помимо метеостанций есть и другие методы исследования атмосферы, например, аэрологические станции.
Таких объектов в мире насчитывается около 800. Они функционируют, начиная с 30-х годов 20 века. Для исследования привлекаются аэростаты и стратостаты. Для изучения наиболее высоких и разреженных слоев газовой оболочки используют радиозонды.
Начиная с 60-х годов 20 века, в исследовании атмосферных процессов принимают участие искусственные спутники. С их помощью изучают температурный фон, расположение облачности и гроз, циклонические и антициклонические образования, состояние полярных льдов и т. д.
Спутники совершают вращение вокруг земного шара на высоте 800 – 1000 км, а геостационарные – на высоте в 36 000 км. Использование летательных аппаратов позволяет расширить наши знания о происходящих в атмосферных слоях процессах, и текущем состоянии газовой оболочки.
Существуют различные методы исследования атмосферы, о которых будет рассказано ниже.
Вся информация, полученная при наблюдении за воздушной оболочкой планеты, стекается во Всемирную метеорологическую организацию.
С помощью чего ученые изучают атмосферу
И взрослым, и детям любопытно будет узнать, как изучают атмосферу с помощью оборудования. Основными приборами являются следующие:
- термометры,
- барометры,
- осадкомеры,
- флюгеры,
- гигрометры,
- радары,
- аэростаты.
Для обработки информации стали применяться компьютеры. Узнав, с помощью чего ученые изучают атмосферу, можно попробовать определить некоторые параметры в домашних условиях с помощью специальных приборов.
Термометр
Термометры были изобретены еще в 17 веке, однако до сих пор являются одними из самых востребованных приборов в метеорологии.
Принцип действия термометра основан на способности жидких веществ расширяться при их нагреве. Повышение температуры воздуха приводит к нагреванию жидкости в колпачке термометра, в результате чего она расширяется, заполняя стеклянную трубку, вдоль которой нанесены градации температуры.
В качестве жидкостей чаще всего применяются спирт или ртуть. Для единиц измерения используются градусы: 0 – начало перехода воды из жидкой фазы в твердую, 100 – вода закипает, превращаясь в газ.
Помимо обычного термометра, показывающего текущее значение температуры, применяют еще так называемые минимальный и максимальный термометры, а также специальный почвенный термометр. Они позволяют определить минимальную и максимальную суточные температуры и температуру почвы (на выбранной глубине).
Барометр
Барометры показывают величину атмосферного давления. Оно, в свою очередь, зависит от высоты. Но так же оно колеблется под действием, происходящих в атмосфере, процессов.
Низкое давление означает преобладание восходящих движений воздуха, с которыми нередко связано выпадение осадков. Более теплый и влажный воздух, поднимаясь в толщу атмосферы, охлаждается и расширяется, что, в конечном счете, приводит к дождю или снегу.
Если давление высокое, то воздух опускается, прижимаясь к земле. А поскольку на высотах он содержит мало влаги, то и осадков обычно не бывает. Но одного лишь атмосферного давления не достаточно для их прогнозирования.
Осадкомер
Как изучают атмосферу с помощью этого прибора? Осадкомер представляет собой емкость для сбора выпадающей из атмосферы воды. Единицей измерения был принят миллиметр водяного слоя. То есть, если было, допустим, 10 мм, то это значит, что именно такой слой жидкости и выпал из атмосферы. Однако после попадания на землю вода начинает течь, скапливаясь в углублениях и образуя лужи. У осадкомера же ровное дно, поэтому подобных искажений не возникает.
Если осадки твердые (снег, град), то они занимают больший объем, поэтому перед измерением их растапливают. При среднем дожде выпадает 10 – 20 мм влаги. Если в течение короткого времени было больше 20 мм, то образуются большие лужи, а если больше 40, то уже возможны подтопления. Иногда за раз впадает 50 – 100 мм, а в исключительных случаях и до 500 – 1000 мм, что всегда (даже если дождь затяжной) вызывает различные наводнения.
Флюгер и анемометр
Для изучения атмосферы применяются флюгер и анемометр. Эти приборы измеряют скорость и направление ветра. Они должны быть подняты на достаточную высоту, поскольку у земли потоки воздуха могут искажаться местными препятствиями.
Ветер до 15 м/с считается умеренным, а если его скорость больше 20 м/с, то очень сильным.
Наиболее сильные порывы отмечается при грозовых шквалах, торнадо, тропических циклонах и при большом барическом градиенте (граница между глубоким циклоном и мощным антициклоном). Такие ветра способны производить сильные разрушения. От того, как человек изучает атмосферу, зависит жизнь целых городов, которые могут быть стерты с лица Земли катаклизмами.
Радар
Радаром называется техническое сооружение, применяемое для сканирования атмосферы. Они активно используются при картографировании атмосферных процессов.
Действие радара основано на отражении, испускаемого устройством электромагнитного излучения, от облаков и осадков. Различные виды препятствий по-разному отражают это излучение, что позволяет определить их особенности.
Радары активно используются в современной метеорологии.
Аэростаты запускаются на большие высоты, что дает возможность измерять метеопараметры в толще атмосферы. Такие сведения дополняют информацию, полученную от наземных станций.
Значение атмосферы очень велико, поэтому для ее исследования применяются новейшее оборудование и технологии.
Биосферные станции
Это особая группа метеорологических станций, которые применяются для изучения атмосферы. Они ведут замеры уровня запыленности и содержания в воздухе различных газовых примесей. Благодаря работе таких исследовательских центров, удалось выявить устойчивую тенденцию к росту содержания парниковых газов в атмосфере, разрушение озонового слоя и увеличение запыленности тропосферы в прошлом веке.
К биосферным станциям предъявляют повышенные требования. Например, персонал должен состоять только из профессионалов, а расположение объекта должно исключать действие локальных загрязнений. Какие специалисты потребуются для работы на объекте, зависит от его расположения. Некоторые из таких станций находятся на маленьких островах посреди океана, а также в Антарктиде. По мере того, как изучают атмосферу на предмет загрязнения, придумывают и новые методы борьбы с ним.
Атмосфера, её строение
Роль атмосферы в жизни Земли
Итог
Огромное значение атмосферы в жизни людей объясняется тем, что без нее невозможна жизнь на Земле. Поэтому газовую оболочку планеты нужно не только исследовать, но и беречь от разрушения. Различные способы изучения помогают ученым сохранить озоновый слой.
Это интересно! Как решаются проблемы экологии в современном мире на глобальном и региональном уровне