Земная атмосфера – один из важнейших факторов существования жизни на нашей планете. Неудивительно, что её изучение выделилось в отдельную науку. Физика атмосферы – это целая совокупность разделов физики, в рамках которых изучаются структура, состав, динамика, явления в атмосфере планет (главным образом, конечно же, Земли).

физические явления

Многообразие разделов позволяет учёным углубленно заниматься достаточно узкими вопросами атмосферной физики. «Классическими» можно назвать метеорологию, атмосферную оптику, атмосферное электричество. Именно в этих разделах совершён наибольший прорыв, исследования по этим направлениям носят также и прикладной характер – чем больше человек знает о том, что и как происходит над его головой, тем эффективнее он сможет защититься от возможных негативных последствий, да и просто больше узнать об общей картине мирового устройства.

Метеорология

Самый изученный, да и знакомый всем раздел – динамическая метеорология. Этот теоретический раздел посвящен изучению физических явлений в атмосфере. Именно в его рамках метеорологи составляют прогноз погоды, изучают климат, решают важные прикладные задачи, связанные с влиянием деятельности человека на атмосферу. Но кроме всем известной деятельности, метеорологи часто занимаются и достаточно узкими и специфическими вопросами. В их число входят изучение влияния различных явлений на Солнце на земную атмосферу и климат; выявление причин и условий образования и существования шаровой молнии; формирование понимания природы струйных течений (узкая зона сильного ветра с высокой турбулентностью, похожего на течение бурных рек, со скоростью около 25 м/с в верхней тропосфере, ограниченной верхней тропопаузой – местом, где понижение температуры с высотой прекращается).

Шаровая молния

Интереснейшим, даже немного загадочным явлением является шаровая молния. Эта разновидность молнии выглядит, как парящий в воздухе шар и очень ярко светится. Цветовая гамма разнообразна, прозрачность вещества также меняется. Стандартные размеры: 10-20 см. но они могут колебаться от нескольких сантиметров до нескольких метров. С температурой и массой все гораздо сложнее: по теоретическим расчетам температура должна быть от 100 до 1000 градусов, но очевидцы ни разу не упоминали о хоть малейшем тепле, исходящем от объекта. Тайна массы в том, что при любом размере молния весит всего 5-7 грамм. Изучение затрудняет то, что появление таких молний невозможно рассчитать или предсказать. Всего известно около 10000 свидетельств о появлении этого удивительного явления. Учёные создают приближенные к шаровой молнии объекты – плазмоиды, но существенного вклада в понимание явления это не внесло. Самая правдоподобная версия относительно шаровых молний принадлежит новозеландским химикам Абрахамсону и Диннесу. Согласно их исследованиям, при ударе молнии в почву, содержащую силикаты и органический углерод, происходит образование клубка волокон кремния и карбида кремния. Он постепенно окисляется и светятся. Собственно, это и порождает медленно тающий «огненный» шар, разогретый до 1200—1400 °С. Но при слишком высокой температуре происходит взрыв. Но и эта прекрасная (а главное научная) теория не способна описать все случаи возникновения молний.

Атмосферная оптика

Еще один интереснейший раздел физики атмосферы – атмосферная оптика, занимающаяся изучением оптических явлений, возникающих при прохождении света в атмосфере. Рассматриваются рассеяние, поглощение, преломление, отражение, дифракция ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения, поляризация небесного света в атмосфере планеты.
Самые интересные оптические явления, некоторые из которых люди наблюдают достаточно часто, даже не догадываясь об их природе:

  1. Паргелий – один из видов гало, которое выглядит как одно или несколько «ложных Солнц», расположенных на возникающей вокруг Солнца окружности. Появляется в результате преломления солнечных лучей в кристалликах льда, находящихся в атмосфере. Обычно наблюдается зимой. Солнечное гало может наблюдаться и на других планетах, имеющих атмосферу.
  2. Мираж — явление изгибания лучей таким образом, что изображение предмета перемещается или искажается (например: зелёный луч, фата-моргана, эффект Новой Земли).
  3. Сумеречные лучи – почти параллельно проходящие солнечные лучи, обычно темные, выходящие из-за облаков, но кажущиеся сходящимися из-за перспективы.
  4. 4. Зелёное Солнце – сильное рассеивание солнечных лучей при высокой концентрации пыли или воды в атмосфере, из-за которого остаются только самые длинные волны, то есть зелёные и синие лучи, доходящие до нас. Можно провести опыт и воссоздать голубое Солнце. Для этого нужно посмотреть на него сквозь пар из большого количества мелких частичек жидкости.
  5. Цветные облака – облако большого размера в зависимости от высоты может менять цвет от черного к белому. Голубые облака можно наблюдать при высоком рассеивании лучей света в облаке. Такие облака предвещают дождь. Зеленый цвет облака обретают при наличии в их составе множества частиц льда – они несут за собой очень сильные ливни, грозы, даже торнадо. Желтый цвет облака из-за наличия дыма и сажи в атмосфере обычно принимают в сезон лесных пожаров. Цвета от светло-розового до ярко красного и фиолетового появляются на облаках на закате или рассвете.

Атмосферное электричество

Также каждый знаком с еще одним «классическим» разделом – атмосферным электричеством. Именно в его рамках изучаются электрическое поле атмосферы, токи, протекающие в нём, объёмные заряды и т.д. Все эти проявления атмосферного электричества взаимосвязаны и на их развитие прямолинейно влияют климатические условия. Нетрудно догадаться, что основным предметом изучения являются молнии – огромные электрические разряды во время грозы на высоте около 16 км, сопровождающиеся ударной волной, всем больше знакомой как гром.

Физика атмосферы – важный прикладной раздел общей физики, который позволяет людям определять погоду, моделировать некоторые явления для собственной пользы и глубже проникать в тайны устройства нашего сложного, но прекрасного мира.

Distance Teacher

онлайн-школа по изучению школьных предметов и иностранных языков по скайпу

О нас пишут лучшие СМИ Рунета