Атмосферная наука - Atmospheric science

Атмосферные науки
ShipTracks MODIS 2005may11.jpg

Физика атмосферы
Атмосферная динамика (категория)

Атмосферная химия (категория)
Метеорология

Погода (категория) · (портал)

Тропический циклон (категория)
Климатология

Климат (категория)
Изменение климата (категория)

Глобальное потепление (категория) · (портал)
Глоссарии
Глоссарий метеорологии  · Глоссарий терминов по тропическим циклонам  · Глоссарий терминов торнадо  · Глоссарий изменения климата
Часть набор на
Погода
Следы глобального тропического циклона-edit2.jpg
Кучевые облака в ясную погоду.jpeg Портал погоды

Атмосферная наука это исследование Атмосфера Земли и его различные внутренние рабочие физические процессы. Метеорология включает в себя химия атмосферы и физика атмосферы с основным упором на прогноз погоды. Климатология - это исследование атмосферных изменений (как долгосрочных, так и краткосрочных), которые определяют средний климат и его изменение во времени, как естественных, так и антропогенных факторов. изменчивость климата. Аэрономия это исследование верхних слоев атмосферы, где диссоциация и ионизация важные. Атмосферная наука была распространена на область планетология и изучение атмосферы планеты и естественные спутники из Солнечная система.

Экспериментальные инструменты, используемые в атмосферных науках, включают: спутники, ракеты, радиозонды, метеорологические шары, и лазеры.

Период, термин аэрология (от Греческий ἀήρ, aēr, "воздуха "; и -λογία, -логия ) иногда используется как альтернативный термин для изучения атмосферы Земли;[1] в других определениях аэрология ограничивается свободная атмосфера, область выше планетарный пограничный слой.[2]

Среди первых пионеров в этой области Леон Тейссерен де Борт и Ричард Ассманн.[3]

Атмосферная химия

Диаграмма состава атмосферы-ru.svg
Основная статья: Атмосферная химия

Атмосферная химия - это отрасль науки об атмосфере, в которой изучается химия атмосферы Земли и других планет. Это мультидисциплинарная область исследований, основанная на химии окружающей среды, физике, метеорологии, компьютерном моделировании, океанографии, геологии и вулканологии и других дисциплинах. Исследования все больше связаны с другими областями обучения, такими как климатология.

Состав и химический состав атмосферы важны по нескольким причинам, но в первую очередь из-за взаимодействия между атмосферой и живыми организмами. Состав атмосферы Земли был изменен в результате деятельности человека, и некоторые из этих изменений вредны для здоровья человека, сельскохозяйственных культур и экосистем. Примеры проблем, которые решаются с помощью химии атмосферы, включают кислотные дожди, фотохимический смог и глобальное потепление. Атмосферная химия пытается понять причины этих проблем и, получая теоретическое понимание их, позволяет проверить возможные решения и оценить последствия изменений в государственной политике.

Атмосферная динамика

Смотрите также: Метеорология синоптической шкалы

Атмосферная динамика - это изучение движущихся систем, имеющих метеорологическое значение, объединение наблюдений в разных местах, в разные времена и теории. Общие изучаемые темы включают различные явления, такие как грозы, торнадо, гравитационные волны, тропические циклоны, внетропические циклоны, струи, и тиражи в мировом масштабе. Цель динамических исследований - объяснить наблюдаемые циркуляции на основе фундаментальных принципов из физика. Цели таких исследований включают улучшение прогноз погоды, разработка методов прогнозирования сезонных и межгодовых колебаний климата и понимание последствий антропогенных возмущений (например, повышение концентрации углекислого газа или истощение озонового слоя) на глобальный климат.[4]

Физика атмосферы

Основная статья: Физика атмосферы

Физика атмосферы - это приложение физики к изучению атмосферы. Атмосферные физики пытаются смоделировать атмосферу Земли и атмосферы других планет, используя уравнения потока жидкости, химические модели, радиационный баланс и процессы передачи энергии в атмосфере и нижележащих океанах. Для моделирования погодных систем физики атмосферы используют элементы теории рассеяния, распространение волн модели физика облаков, статистическая механика и пространственный статистика, каждый из которых включает высокий уровень математики и физики. Физика атмосферы имеет тесные связи с метеорологией и климатологией, а также охватывает проектирование и создание инструментов для изучения атмосферы и интерпретацию данных, которые они предоставляют, включая инструменты дистанционного зондирования.

В Соединенном Королевстве исследования атмосферы поддерживаются Метеорологическим бюро. Подразделения США Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) курирует исследовательские проекты и моделирование погоды, связанные с физикой атмосферы. В Национальный центр астрономии и ионосферы США также проводит исследования высокой атмосферы.

В Магнитное поле Земли и Солнечный ветер взаимодействуют с атмосферой, создавая ионосфера, Радиационные пояса Ван Аллена, теллурические токи, и энергия излучения.

Климатология

Региональные воздействия эпизодов теплого ЭНСО (Эль-Ниньо).
Основная статья: Климатология

В отличие от метеорология, который изучает краткосрочные Погода системы, длящиеся до нескольких недель, климатология изучает частоту и тенденции этих систем. Он изучает периодичность погодных явлений на протяжении многих тысячелетий, а также изменения долгосрочных средних погодных условий в зависимости от атмосферных условий. Климатологи Те, кто занимается климатологией, изучают как природу климата - местный, региональный или глобальный - так и естественные или антропогенные факторы, вызывающие изменение климата. Климатология учитывает прошлое и может помочь предсказывать будущее изменение климата.

Явления, представляющие климатологический интерес, включают пограничный слой атмосферы, схемы обращения, теплопередача (радиационный, конвективный и скрытый ), взаимодействия атмосферы и океаны и земля поверхность (особенно растительность, землепользование и топография ), химический и физический состав атмосферы. Связанные дисциплины включают астрофизика, физика атмосферы, химия, экология, Физическая география, геология, геофизика, гляциология, гидрология, океанография, и вулканология.

Атмосферы на других небесных телах

Атмосфера Земли

У всех планет Солнечной системы есть атмосферы. Это потому, что их сила тяжести достаточно велика, чтобы удерживать газообразные частицы близко к поверхности. Более крупные газовые гиганты достаточно массивны, чтобы удерживать большое количество легких газов. водород и гелий рядом, в то время как меньшие планеты теряют эти газы в Космос.[5] Состав атмосферы Земли отличается от атмосферы других планет, потому что различные жизненные процессы, которые произошли на планете, привели к появлению свободных молекул. кислород.[6] Большая часть атмосферы Меркьюри была разрушена Солнечный ветер.[7] Единственная луна, сохранившая плотную атмосферу, - это Титан. Тонкая атмосфера на Тритон, и след атмосферы на Луна.

Атмосферы планет подвержены влиянию различной степени энергии, получаемой от Солнца или их недр, что приводит к образованию динамических погодные системы такие как ураганы, (на Земле), по всей планете песчаная буря (на Марсе ), размером с Землю антициклон на Юпитере (называемый Большое красное пятно ), и дыры в атмосфере (на Нептуне).[8] По крайней мере, одна внесолнечная планета, HD 189733 b, как утверждается, обладает такой погодной системой, похожей на Большое Красное Пятно, но вдвое большей.[9]

Было показано, что горячие юпитеры теряют свою атмосферу в космос из-за звездного излучения, подобно хвостам комет.[10][11] Эти планеты могут иметь огромные различия в температуре между дневной и ночной сторонами, что создает сверхзвуковые ветры.[12] хотя дневная и ночная стороны HD 189733b кажутся очень похожими температурами, что указывает на то, что атмосфера планеты эффективно перераспределяет энергию звезды по планете.[9]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Аэрология». OED Online. Oxford University Press. Получено 4 декабря, 2019.
  2. ^ «Аэрология - Глоссарий AMS». glossary.ametsoc.org. Получено 2019-09-08.
  3. ^ Ультрафиолетовое излучение в солнечной системе Мануэль Васкес, Арнольд Ханслмайер
  4. ^ Вашингтонский университет. Атмосферная динамика. Проверено 1 июня 2007 г.
  5. ^ Шеппард, С. С .; Jewitt, D .; Клейна, Дж. (2005). «Сверхглубокое исследование неправильных спутников Урана: пределы полноты». Астрономический журнал. 129 (1): 518–525. arXiv:astro-ph / 0410059. Bibcode:2005AJ .... 129..518S. Дои:10.1086/426329.
  6. ^ Zeilik, Michael A .; Грегори, Стефан А. (1998). Вводная астрономия и астрофизика (4-е изд.). Издательство колледжа Сондерс. п. 67. ISBN  0-03-006228-4.
  7. ^ Хунтен Д. М., Шеманский Д. Э., Морган Т. Х. (1988), Атмосфера Меркурия, В: Меркурий (A89-43751 19–91). University of Arizona Press, стр. 562–612.
  8. ^ Харви, Саманта (1 мая 2006 г.). "Погода, погода, везде?". НАСА. В архиве из оригинала от 8 августа 2007 г.. Получено 9 сентября 2007.
  9. ^ а б Knutson, Heather A .; Шарбонно, Дэвид; Аллен, Лори Э .; Фортни, Джонатан Дж. (2007). «Карта дневного и ночного контраста внесолнечной планеты HD 189733b». Природа. 447 (7141): 183–6. arXiv:0705.0993. Bibcode:2007Натура.447..183K. Дои:10.1038 / природа05782. PMID  17495920. (Связанный пресс-релиз )
  10. ^ Weaver, D .; Вильярд, Р. (31 января 2007 г.). "Многослойная структура атмосферы инопланетного мира с помощью зондов Хаббла". Университет Аризоны, Лаборатория Луны и планет (пресс-релиз). В архиве из оригинала от 8 августа 2007 г.. Получено 15 августа 2007.
  11. ^ Ballester, Gilda E .; Пой, Дэвид К .; Герберт, Флойд (2007). «Сигнатура горячего водорода в атмосфере внесолнечной планеты HD 209458b». Природа. 445 (7127): 511–4. Bibcode:2007Натура.445..511Б. Дои:10.1038 / природа05525. HDL:10871/16060. PMID  17268463.
  12. ^ Харрингтон, Джейсон; Хансен, Брэд М .; Luszcz, Statia H .; Сигер, Сара (2006). «Фазозависимая инфракрасная яркость внесолнечной планеты Андромеда b». Наука. 314 (5799): 623–6. arXiv:astro-ph / 0610491. Bibcode:2006Sci ... 314..623H. Дои:10.1126 / science.1133904. PMID  17038587. (Связанный пресс-релиз )

внешние ссылки