Все способы изучения атмосферы

Как изучают атмосферу: описание, методы и способы исследования. Наука, изучающая атмосферу

Планета Земля укутана атмосферой, словно невидимым одеялом. Эта оболочка защищает Землю, а также всех ее обитателей от угроз из космоса. Можно утверждать и так, что жизнь на Земле возможна лишь благодаря существованию атмосферы.

Человечество интересовалось изучением воздушной оболочки планеты уже давно, однако приборы для измерения показателей атмосферы появились относительно недавно – всего лишь порядка четырех столетий назад. Какие же существуют способы изучения воздушной оболочки Земли? Давайте рассмотрим их подробнее.

Изучение атмосферы

Каждый человек ориентируется на прогноз погоды из СМИ. Но прежде чем эта информация станет известна общественности, она должна быть собрана при помощи множества различных методов. Тем, кто интересуется, как изучают атмосферу, будет важно узнать: основные приборы для ее изучения, которые были изобретены в XVI веке, это флюгер, термометр, а также барометр.

Сейчас изучением воздушной оболочки Земли занимается Всемирная метеорологическая организация (ВМО). Помимо России, в ее состав входит еще немало стран. Так как изучают атмосферу в наше время при помощи специальной техники, сотрудниками ВМО были разработаны специальные программы сбора и обработки данных. С этой целью применяются самые современные технологии.

Термометры

Измерение температуры и сейчас происходит с использованием термометров. Градусы измеряются по Цельсию. Данная система основывается на физических свойствах воды. При нуле градусов по Цельсию она переходит в твердое состояние, при 100 – в газообразное.

Система эта названа в честь ученого из Швеции Андерса Цельсия. Он предложил измерять температуру при помощи такого способа в 1742 году. Несмотря на технологический прогресс, во многих местах до сих пор используются ртутные термометры.

Осадкомер

Информация о том, как изучают атмосферу, будет интересна и школьникам, и взрослым. Например, любопытно узнать о том, что количество осадков измеряется метеорологами при помощи осадкомера. Это прибор, с помощью которого можно измерять как количество жидких осадков, так и твердых.

Данный метод изучения атмосферы появился в 70-х годах прошлого столетия. Осадкомер состоит из ведра, которое устанавливается на столбе и окружается ветрозащитой. Прибор размещают на ровных площадках, оптимальный вариант установки – в месте, окруженном домами или деревьями. В том случае, если количество осадков превышает 49 мм за 12 часов, то дождь считается сильным. Для снега этот термин применяется, если за этот же промежуток времени выпадает 19 мм.

Измерение скорости и направления ветра

Для того чтобы измерить скорость ветра, используется прибор под названием анемометр. Также он применяется и для того, чтобы изучить скорость направленных воздушных потоков.

Скорость воздуха представляет собой один из важнейших показателей атмосферы. Для того чтобы измерить скорость и направления ветра, используют и специальные ультразвуковые датчики (анеморумбометры). Рядом с анемометром, как правило, устанавливают флюгер. Также возле аэродромов, мостов и других мест, где сильный ветер может представлять опасность, обычно устанавливают специальные конусообразные мешки, сделанные из полосатой ткани.

Барометры

Мы рассмотрели, с помощью каких приборов и как изучают атмосферу. Однако обзор всех методов ее изучения был бы неполным без упоминания о барометре – специальном приборе, с помощью которого можно определить силу атмосферного давления.

Идея барометра была предложена еще Галилеем, хотя осуществить ее смог его ученик Э. Торричелли, впервые доказавший факт атмосферного давления. Барометры, при помощи которых измеряется давление атмосферного столба, позволяют составить прогноз погоды. Помимо этого данные приборы используются и в качестве высотометров, так как давление воздуха в атмосфере зависит от высоты.

Почему воздух давит на поверхность Земли? Молекулы воздуха, как и все другие материальные тела, притягиваются к поверхности нашей планеты силой притяжения. Тот факт, что воздух имеет вес, был продемонстрирован Галилеем, а прибор для измерения силы этого давления и был изобретен Э. Торричелли.

Профессии, изучающие атмосферу

Изучением воздушной оболочки Земли занимаются, главным образом, представители двух профессий – синоптики и метеорологи. Какова разница между этими двумя профессиями?

Метеорологи принимают участие в различных экспедициях. Нередко их работа проходит на полярных станциях, высокогорных плато, а также аэродромах и океанских лайнерах. Метеоролог не может отвлечься ни на минуту от своих наблюдений. Какими бы незначительными ни казались колебания, он должен вносить их в специальный журнал.

Синоптики отличаются от метеорологов тем, что занимаются предсказанием погоды при помощи анализа физиологических процессов. Кстати, термин «синоптик» происходит из древнегреческого языка и переводится — «обозревающий на месте».

Кто изучает атмосферу?

Для составления прогноза погоды необходимо использовать информацию, собранную с нескольких точек всей планеты одновременно. Изучается температура воздуха, атмосферное давление, а также скорость и сила ветра. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией. Она рассматривает строение и все протекающие в атмосфере процессы. По всей Земле расположены специальные метеорологические центры.

Нередко информация об атмосфере, метеорологии и метеорологах нужна и школьникам. Чаще всего этот вопрос им приходится исследовать в 6 классе. Как изучают атмосферу, и какие специалисты занимаются сбором и обработкой данных об изменениях в ней?

Атмосферу изучают метеорологи, климатологи и аэрологи. Представители последней профессии занимаются изучением различных показателей атмосферы. Морские метеорологи – это специалисты, которые наблюдают за поведением воздушных масс над Мировым океаном. Ученые, изучающие атмосферу, обеспечивают информацией об атмосфере морской транспорт.

Эти данные нужны и сельскохозяйственным предприятиям. Также существует такая отрасль науки об атмосфер, как радиометеорология. А в последние десятилетия получило развитие еще одно направление – спутниковая метеорология.

Зачем нужна метеорология?

Для того чтобы был составлен правильный прогноз погоды, информация не только должна быть собрана с разных уголков земного шара, но и правильно обработана. Чем больше информации есть у метеоролога (или другого исследователя), тем более точным будет результат его работы. Сейчас обработка всех данных осуществляется при помощи компьютерных технологий. Метеорологическая информация не только хранится в ЭВМ, но и используется для построения синоптических карт, составления прогнозов погоды на ближайшее время.

Источник

Проект «Методы исследования атмосферы»

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой, и от того, какие процессы происходят в нем, зависит наше дальнейшее существование, выявление закономерностей развития атмосферных процессов, используются для решения практических задач, важнейшей из которых является предсказание погоды.
В своей презентации ученица 6 класса знакомит в методами исследования атмосферы: наземными, воздушными, космическими. Дает краткие характеристики инструментальным наблюдениям. Презентация включает 14 слайдов.

Скачать:

Вложение	Размер
metody_issledovaniya_atmosfery.ppt	1.33 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Методы исследования атмосферы (проект) Выполнила ученица 6б класса ГБОУ СОШ «ЦО» пос. Варламово Шурганова Алиса Руководитель Лисенков С.А.

Актуальность Деятельность человека тесно связана с атмосферой. В атмосферной среде возникают все погодные условия, в которых живет и работает человек. Для изучения физического состояния атмосферы производятся как инструментальные, так и визуальные наблюдения. Инструментальные наблюдения осуществляются с помощью специальных приборов, благодаря которым получают сведения о температуре, влажности, давлении воздуха, скорости и направлении ветра у поверхности земли и на высотах. Кроме того, с их помощью определяется высота нижней и верхней границ облаков, количество осадков, состав воздуха, распределение лучистой энергии и т.п. Визуальные наблюдения ведутся на метеорологических станциях. Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой, и от того, какие процессы происходят в нем, зависит наше дальнейшее существование, выявление закономерностей развития атмосферных процессов, используются для решения практических задач, важнейшей из которых является предсказание погоды

Цель и задачи Цель : сформировать представление о методах исследования атмосферы Задачи : Познакомиться с исследованием атмосферы. Выяснить роль и значение атмосферы. Узнать методы исследования атмосферы.

Что такое атмосфера? Атмосфера (от греческих слов atmos — воздух, Sphaira – шар) — воздушная, газовая оболочка, окружающая Землю и простирающаяся до 1000километров вверх от земной поверхности. Она удерживается силой притяжения Земли и поэтому не рассеивается в космосе. Атмосфера участвует во вращении Земли. Подобно многослойному одеялу, она укутывает Землю, согревая ее для жизни, защищая от астероидов и метеоритов и от губительного для всего живого солнечного излучения.

Изучение атмосферы Изучение атмосферы осуществляет Всемирная Метеорологическая организация Наука, изучающая атмосферу называется метеорология. Наука, составляющая прогноз погоды, называется синоптика.

Методы исследования атмосферы наземные воздушные космические Метеостанции (в т.ч. полярные) Научные суда Шары — пилоты радиозонды Метеорологические ракеты, искусственные спутники

Метеорологические станции На поверхности Земли действуют тысячи метеорологических станций. Их работники не менее четырёх раз в сутки снимают показания приборов, регистрирующих состояние тропосферы. В океанах, во льдах, высоко в горах и в других труднодоступных местах действуют автоматические радиометеорологические станции. Метеорологические наблюдения производят на поверхности Земли или в нижнем слое атмосферы. Это наземные наблюдения.

Радиозонды С целью изучения высоких слоев атмосферы применяют радиозонды (беспилотные аэростаты) ,которые достигают высоты 40-50 км. Радиозонд в полете регистрирует давление, температуру и влажность воздуха, а результаты измерений по радио передает условными сигналами. Сигналы улавливаются радио­приемниками и Расшифровываются наблюдателями на метеостанциях. После быстро произведенной обработки получают значения метеорологических элементов на различных высотах.

Метеорологические ракеты Метеорологическая ракета ракетный аппарат, запускаемый в атмосферу для исследования ее верхних слоев, главным образом мезосферы и ионосферы. Приборы исследуют атмосферное давление, магнитное поле Земли, космическое излучение, спектры солнечного и земного излучений, состав воздуха и т.д. Показания приборов передаются в виде радиосигналов.

Искусственные спутники С 60-х годов ХХ века самые верхние слои атмосферы изучаются с помощью искусственных спутников Земли. Они в настоящее время систематически запускаются в космическое пространство. Для того чтобы давать долгосрочные прогнозы состояния атмосферы, надо получить сведения о процессах, происходящих в верхних слоях воздушной оболочки Земли. Они фотографируют поверхность нашей планеты и осуществляют её телесъёмку.

Практическое значение метеорологических спутников Даже один спутник, выведенный на полярную орбиту — с углом 90° по отношению к плоскости экватора — и совершающий один оборот вокруг земного шара за 1,5 час, может обеспечить информацию о метеорологической обстановке на всей поверхности Земли Цель таких исследований состоит в том, чтобы получить возможность контролировать распределение облачного покрова по земному шару. Изучение облаков представляет особый и наибольший интерес, поскольку они являются чувствительным индикатором погодообразующих процессов. Также с помощью приборов, установленных на спутнике, получаются сведения о закономерностях энергетики Земли как планеты, играющие важную роль для анализа и предсказания крупномасштабных атмосферных процессов.

Вывод Благодаря изучению атмосферы метеорологи могут составлять прогнозы на несколько дней, и даже недель вперёд, что важно для экономики страны. Благодаря анализу состояния атмосферы можно спрогнозировать появление таких опасных природных явлений (ураганов, грозы, града, ливневого дождя, и др.) и своевременно уведомить заинтересованных лиц (капитанов самолетов, кораблей). Исследования верхних слоев атмосферы существенно уточнили наши знания о строении воздушной оболочки Земли, а космонавтика открыла огромные перспективы в ее изучении Атмосфера имеет очень сложное строение и состав, поэтому, несмотря на применение учеными современнейших комплексов и аппаратов для изучения атмосферы, ещё остаётся много загадок, которые скрывает воздушная оболочка планеты Земля.

Источник

Для чего и как изучают атмосферу: наука о броне Земли

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:

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

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

Источник