- •1. Предмет и метод метеорологии
- •2. Связь метеорологии с другими науками. Деление на научные дисциплины
- •3. Значение метеорологии для народного хозяйства и обороны страны
- •4. Особенности
- •6. Краткие сведения о достижениях метеорологической науки
- •7. Международное сотрудничество в области метеорологии
- •Глава 1
- •1.1. Состав воздуха вблизи земной поверхности
- •1.2. Состав воздуха
- •1.3. Уравнение состояния сухого воздуха
- •1.4. Уравнение состояния влажного воздуха
- •1.5. Характеристики влажности воздуха и связь между ними
- •2 Строение атмосферы
- •2.1. Основные сведения о Земле как планете
- •2.2. Принципы деления атмосферы на слои. Краткие сведения о методах исследования атмосферы
- •2.3. Тропосфера, стратосфера и мезосфера
- •2.4. Понятие о воздушных массах и фронтах
- •3 Статика атмосферы
- •3.1. Силы, действующие в атмосфере в состоянии равновесия
- •3.2. Уравнение статики атмосферы
- •3.3. Барометрические формулы
- •3.4. Барическая ступень
- •3.5. Вертикальный масштаб атмосферы
- •3.6. Геопотенциал. Абсолютная и относительная высота изобарических поверхностей
- •3.7. Стандартная атмосфера
- •Глава 4 Термодинамика атмосферы
- •4.1. Первое начало термодинамики применительно к атмосфере
- •4.2. Адиабатический процесс
- •4.3. Сухоадиабатический градиент
- •4.4. Потенциальная температура
- •4.5. Критерии устойчивости атмосферы по методу частицы
- •4.6. Изменение потенциальной температуры с высотой при различных видах стратификации атмосферы
- •4.7. Адиабатические процессы во влажном ненасыщенном воздухе
- •4.8. Влажноадиабатические процессы
- •4.9. Анализ состояния атмосферы с помощью термодинамических графиков
- •4.10. Стратификация атмосферы по отношению к влажноадиабатическому и сухоадиабатическому движению частицы
- •4.11. Метод слоя
- •Глава 5
- •5.2. Солнце и солнечная постоянная
- •Глава 6
- •6.1. Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
- •6.2. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
- •6.3. Законы ослабления радиации в земной атмосфере
- •6.4. Прямая солнечная радиация
- •6.5. Рассеянная радиация
- •6.6. Суммарная радиация
- •6.7. Альбедо
- •Глава 7
- •7.1. Излучение земной поверхности
- •7.2. Излучение атмосферы
- •7.3. Полуэмпирические формулы для расчета излучения атмосферы и эффективного излучения земной поверхности
- •7.4. Влияние облачности на встречное и эффективное излучение
- •7.5. Суточный и годовой ход эффективного излучения
- •Глава 8
- •8.1. Радиационный баланс земной поверхности
- •Глава 9
- •9.1. Ламинарное и турбулентное состояние атмосферы
- •9.2. Простейшие характеристики турбулентности
- •9.3. Конвективный и турбулентный потоки тепла
- •Глава 11
- •11.1. Уравнение
- •Глава 12
- •12.1. Распределение температуры в тропосфере и нижней стратосфере
- •12.2. Инверсии температуры в атмосфере
- •Глава 14 Влажность воздуха
- •14.1. Уравнение переноса водяного пара в турбулентной атмосфере
- •14.2. Испарение
- •Глава 15
- •15.2. Зависимость теплоты фазового перехода и давления насыщенного водяного пара от температуры
- •Глава 16 Туманы
- •16.1. Физические условия образования и классификация туманов
- •Глава 17 Облака
- •Глава 18 Осадки
- •18.1. Классификация осадков
- •18.2. Процессы укрупнения облачных элементов и образования осадков
- •18.3. Наземная конденсация и осадки
- •Глава 19
- •19.1. Силы, действующие в атмосфере
- •19.2. Уравнения движения турбулентной атмосферы
- •Глава 21
- •21.1. Ветер в пограничном слое атмосферы
- •21.2. Местные ветры
- •Глава 22
- •22.1. Яркость небесного свода
- •22.3. Оптические явления в облаках, туманах и осадках
- •Глава 23
- •23.1. Ионизация атмосферы
- •23.3. Механизм образования электрических зарядов в грозовых облаках
- •23.4. Структура грозового облака. Рост града
- •23.5.. Полярные сияния
1. Предмет и метод метеорологии
Земля как планета состоит из трех оболочек: твердой (литосфера), жидкой (гидросфера) и газообразной (атмосфера). Физические и химические процессы в этих оболочках изучаются многими науками, которые носят общее название „науки о Земле".
Метеорология — наука о физических процессах и явлениях в атмосфере Земли в их взаимодействии с земной поверхностью и космической средой. Само слово „метеорология" произошло от двух греческих слов: „метеор", что в древней Греции означало всякое небесное явление (движение звезд, облаков и т.п.), и „логос", т. е. изучение, познание. Современному содержанию науки об атмосфере более соответствовал бы термин „аэрология" („аэрос" -атмосфера, воздух).
По своим свойствам атмосфера весьма неоднородна в пространстве и крайне изменчива во времени. Она постепенно переходит в межпланетную среду, поэтому ее верхняя граница достаточно неопределенна.
Практика ставит перед метеорологией задачу познания законов, которым следуют атмосферные процессы. Материалистическое понимание этих законов означает признание, во-первых, их объективности и первичности по отношению к нашим понятиям и представлениям, а во-вторых, их познаваемости.
В основе исследования атмосферных процессов в метеорологии, как и во всякой другой науке, лежит диалектический метод. При этом нужно иметь в виду следующее:
а) ни одно атмосферное явление нельзя глубоко изучить и понять, не принимая во внимание сложных процессов взаимодействия атмосферных объектов друг с другом, а также с земной поверхностью и космической средой;
б) любое атмосферное явление можно понять, если знать причины его возникновения, развития и исчезновения;
в) количественные изменения в атмосфере могут привести к качественным, причем этот переход часто совершается скачком;
г) причиной развития любого атмосферного процесса служит действие многих, нередко противоречивых факторов.
Для изучения атмосферных процессов и явлений производят необходимые наблюдения и измерения. Данные измерений и визуальных наблюдений обобщаются и анализируются. Тем самым устанавливают закономерности, присущие атмосферным процессам. Изученные закономерности используются для решения практических задач, среди которых важнейшей является задача предсказания погоды.
Методы исследования в метеорологии с течением времени претерпевали существенные изменения. На первых этапах преобладали визуальные наблюдения и эпизодические измерения отдельных величин у поверхности Земли. Начиная с XVIII века на сети метеорологических станций проводятся систематические визуальные наблюдения и измерения с помощью однотипных приборов.
Внедрение в практику синоптических карт во второй половине XIX века позволило перейти к изучению процессов и явлений большого масштаба, а также составить представление о влиянии физико-географических условий на эти процессы.
В XX веке получили широкое распространение методы исследования атмосферы с помощью радиозондов, самолетов, аэростатов, ракет, искусственных спутников Земли (ИСЗ), всевозможных радиотехнических средств, начал широко применяться экспериментальный метод исследования атмосферы, особенно облаков и туманов, оптических и электрических явлений. Опыты проводятся как в лабораторных, так и в природных условиях.
Все более широкое распространение при изучении атмосферных процессов и явлений получает математическое моделирование и использование современной вычислительной техники (ЭВМ).