Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
atmosphere atmosphereatmosphereatmosphereatmosphereatmosphereatmosphere
Typology: Exams
1 / 201
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
Юрий Васильевич Петров, Ҳамроқул Турсунқулович Эгамбердиев, Бахтияр Махаматжанович Холматжанов, Мухитдин Алаутдинов 5440100 – Физика, 5440600 – Гидрометеорология
Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги томонидан давлат университетларининг «Физика» ва «Гидрометеорология» йўналишлари бўйича таълим олаётган талабалари учун дарслик сифатида тавсия этилган. УДК 551.51(075.8) Тақризчилар : ф.-м.ф.д., проф. Турсунметов К.А. г.ф.н. Қодиров Б.Ш. Илмий муҳаррирлар : ф.-м.ф.н., доц. Алаутдинов М. ф.-м.ф.н., доц. Петров Ю.В. Дарсликда атмосфера физикасининг атмосферанинг таркиби ва тузилишига тааллуқли бўлган умумий масалалари баён қилинган. Об-ҳавони шакллантирувчи жараёнларнинг асосларини кўриб чиқишда асосий эътибор уларнинг физик моҳиятига қаратилган. Дарсликнинг ҳажмидан келиб чиқиб, унга атмосфера оптикаси ва электри бўлимларини киритишнинг имкони бўлмади. Дарслик университетларнинг физика ва гидрометеорология мутахассисликлари бакалавриат ва магистратура талабалари ҳамда метеорология ва Ер ҳақидаги бошқа фан соҳалари мутахассислари учун мўлжалланган. Излагаются общие вопросы физики атмосферы, касающиеся состава и строения атмосферы; при рассмотрении основ погодообразующих процессов главное внимание уделено их физической сущности. Объем учебника не дал возможности включить разделы по атмосферной оптике и атмосферному электричеству. Предназначен для студентов на уровне бакалавриата и магистратуры гидрометеорологических и физических специальностей университетов университетов, а также специалистов в области метеорологии и других наук о Земле. The general questions of physics of atmosphere, concerning structure and a structure of an atmosphere are stated; by consideration of bases погодообразующих processes the main attention is given to their physical essence. The volume of the textbook has not given an opportunity to include sections on atmospheric optics and an atmospheric electricity. It is intended for students at a level of a bachelor degree and a magistracy of hydrometeorological and physical specialities of universities of universities, and also experts in the field of meteorology and other sciences about the earth.
бўғинлари кўриб чиқилган. Якуний бобда атмосфера ҳаракатлари динамикасининг асослари ёритилган. Материални баён қилишда об-ҳавонинг ташқи муҳит, ер юзаси ва атмосферанинг ўзида кечаётган физик жараёнлар ўзаро таъсирининг мураккаб натижаси эканлигига асосий эътибор қаратилган. Об-ҳавонинг асосий тенгламалари тизимига кирувчи барча тенгламаларнинг келтириб чиқарилиши ва изоҳлари берилган (И.А. Кибель бўйича). Дарслик муаллифлар томонидан физика ва география факультети талабаларига узоқ йиллар давомида ўқилган маърузалар матни асосида яратилди. Шу сабабдан материалларни баён қилиш муайян мантиқий кетма- кетликка эга. Умуман, материаллар кетма-кетлиги атмосфера физикаси бўйича россиялик муаллифлар А.Т. Матвеев ва А.Х. Хргианларнинг дарсликларидагидан кам фарқ қилади. Мазкур дарсликнинг баён қилиш тили лўнда ва аниқлиги билан ажралиб туради. Дарслик учун ажратилган ҳажмнинг етарли эмаслиги материалларни кенгроқ ёритишга имкон бермади. Муаллифлар, маъного эга бўлган жойларда, Ўзбекистон метеорологик сатнциялари маълумотларидан жадвал ва тасвирий материаллар кўринишида фойдаланганлар. Шунингдек Ю.В. Петров томонидан илмий-тадқиқот ишлари давомида олинган қатор натижалар ҳам дарсликдан ўрин олган. Хусусан, 5-бобда атмосфера шаффофлигининг интеграл характристикалари қаторига янги параметр – келтирилган шаффофлик кўрсаткичи, 4-бобда атмосфера турғунлиги мезони сифатида мувозанатланган ҳарорат градиенти киритилган. Айрим бобларни ўқитиш жараёнида анимацион воситалардан фойдаланиш имконияти мавжуд. Масалан, термодинамик параметрларни ҳисобга олган ҳолда конвектив булутларнинг ривожланиш жараёни компьютер техникасидан фойдаланган ҳолда ўтказилади. Дарсликнинг ҳажмига қўйиладиган чеклашлар атмосфера физикасининг атмосфера оптикаси ва электр ҳодисалари бўлимларини ёритишга имкон бермади. Муаллифлар дарслик тақризчилари ф.-м.ф.д., проф. К.А.Турсунметов ва г.ф.н. Б.Ш.Қодировларга дарсликни тайёрлаш жараёнида билдирган таклиф ва мулоҳазалари учун ўз миннатдорчилигини билдиради. Илмий муҳаррирлар: ф.-м.ф.н., доц. Алаутдинов М. ф.-м.ф.н., доц. Петров Ю.В.
Асосий тушунчалар
1. Геофизика – Ернинг физик хоссалари ва жараёнлари, унинг литосфераси, гидросфераси ва атмосферасини умумий ўрганувчи илмий фанлар мажмуаси. 2. Гидросфера – ер шарининг сувлари тўплами: океан, сирт ва ер ости сувлари; Ернинг сув қобиғи. 3. Литосфера – Ер қаттиқ қисмининг ташқи қатлами, ер сиртидан таҳминан 1200 км чуқурликкача чўзилган. 4. Синпотик карта – географик карта, унга вақтнинг муайян моментларида метеорологик сатнциялар тармоғидан олинган кузатишлар натижалари рақам ва белгилар орқали туширилади. 5. Барик топография картаси – у ёки бу изобарик сиртнинг денгиз сатҳига нисбатан (мутлақ топография картаси) ёки қуйида жойлашган изобарик сиртга нисбатан (нисбий топография картаси) баландлиги (аниқроғи геопотенциали) туширилган карта. 6. Метеорологик станция – жой рельефи, атрофдаги бинолар ва аҳоли пунктлари нуқтаи назаридан муайян талабларга жавоб берувчи метеорологик кузатишлар амалга ошириладиган пункт. 7. Метеорологик майдонча – очиқ ва жойнинг атроф-муҳитига хос бўлган ердаги метеорологик станциянинг метеорологик асбоблар қурилмалари ўрнатиладиган майдонча. 8. Ернинг метеорологик йўлдоши – дастурига булутлиликни суратга олиш ва асосан радиацияга оид бўлган кузатиш ва ўлчашларни бажарувчи Ернинг сунъий йўлдоши бўлиб, ер атмосфераси, шу жумладан, тропосферадаги планетар масштабли жараёнларни ўрганиш вазифасига эга. 9. Актинометрик кузатишлар – тўғри, сочилган, ялпи қуёш радиацияси жадаллиги, шунингдек эффектив нурланиш, радиацион баланс ва албедо устидан кузатишлар бўлиб, тегишли асбоблар ёрдамида амалга оширилади. 10. Ҳаво массаси – майдони бўйича материк ва океанларнинг катта қисмлари ўлчамига эга бўлган, деярли бир хил хоссали ва атмосфера умумий циркуляциясининг бирор оқими бўйлаб ҳаракатланувчи тропосфера ҳавоси миқдори. 11. Циклон – паст ҳаво босимли (марказида минимал босим) ва шимолий яримшарда соат стрелкасига тескари, жанубий яримшарда соат стрелкаси бўйича циркуляцияли атмосфера ғалаёни. 12. Антициклон – денгиз сатҳида юқори атмосфера босимига эга бўлган берк концентрик изобарали соҳа. Антициклонда ҳаво шимолий яримшарда соат стрелкасига бўйича, жанубий яримшарда соат стрелкасига тескари йўналишда ҳаракатланади. 13. Найсимон оқим – ҳавонинг юқори тропосфера ва қуйи стратосферада тропопаузага яқин сатҳларда, юқори кенгликларда эса пастроқ сатҳларда катта тезликли энсиз оқим кўринишидаги кўчиши.
метеорология физиканинг таркибий қисми сифатида ривожланди ва XVIII асрнинг биринчи ярмига келиб мустақил фан сифатида шаклланди. Ҳозирги вақтда метеорологияда атмосфера жараёнларини таҳлил қилишнинг математик методлари, шунингдек физикавий тажрибаларнинг кенг қўлланилиши амтосфера жараёнлари тўғрисидаги фанни атмосфера физикаси деб аташга имкон беради. Шунга қарамай метеорология атамаси эндиликда атмосфера ҳодисалари тўғрисидаги билимлар йиғиндисини англатиш учун қўлланилмоқда. Атмосферанинг фазода биржинсли эмаслиги ва вақт давомида кучли ўзгарувчанлиги унинг асосий хусусиятларидан биридир. Атмосфера ҳолатининг бундай узлуксиз ўзгаришларини об-ҳаво деб аташ қабул қилинган. Об-ҳаво – бу маълум ҳудуд устида, маълум вақт ёки вақт оралиғида атмосферанинг метеорологик катталиклар ва атмосфера ҳодисаларининг уйғунлиги билан характерланувчи физикавий ҳолатидир. Метеорологик катталик атмосфера ҳолатининг муайян характеристикасидир. Ҳавонинг ҳарорати ва намлиги, атмосфера босими, шамол тезлиги ва йўналиши, булутлар миқдори, уларнинг баландлиги ва шакли, атмосфера ёғинлари, метеорологик кўринувчанлик узоқлиги ва атмосфера ҳолатининг бошқа характеристикалари метеорологик катталиклар ҳисобланади. Метеорологик ҳодиса метеорологик катталикларнинг муайян мажмуи билан тавсифланувчи физикавий жараёндир. Мисол учун, нисбий намлик, шамол ва метеорологик кўринувчанлик узоқлигининг маълум мутаносиблигида туман ҳосил бўлади. Метеорологик ҳодисаларга момақалдироқ, изғирин, чангли бўрон, қасирға, булдуруқ ва бошқалар мисол бўла олади. Бошқа ихтиёрий фанда бўлгани каби, атмосфера физикасининг асосий вазифаси табиат қонунларини ўрганишдан иборат. Шу билан бирга замонавий фан атмосфера жараёнлари ва ҳодисаларини кузатиш, тавсифлаш ва тушунтириш билангина чекланиб қола олмайди. У олинган хулосалардан жамият эҳтиёжларини қондириш учун фойдаланиб, инсоннинг амалий заруриятларини таъминлаши лозим. Якуний натижада у табиат ҳодисаларини бошқаришнинг амалий имкониятларини топиши ва уларни жамият учун фойдали йўналишда ўзгартира олиши лозим. Юқоридагилардан келиб чиқиб атмосфера физикасининг асосий вазифаларини қуйидагича белгилаш мумкин:
ривожланишини кузатиб бориш ва пировард натижада бу жараёнларнинг қандай кечиши ва кутилаётган об-ҳаво ҳақида хулоса қилиш имконини беради. Махсус географик карталарга Ернинг метеорологик сунъий йўлдошларидан олинган кузатув маълумотлари туширилади. Бу карталар турли атмосфера объектлари ва ҳодисаларининг фазовий тақсимотини ўрганиш имконини беради. Булар булутлилик майдони, туман, чангли ҳодисалар, қор қоплами ва бошқалар. 1.3. Атмосфера жараёнларининг хусусиятлари Юқорида таъкидланганидек, атмосфера хоссаларининг фазода биржинсли эмаслиги ва уларнинг вақт давомида ўзгарувчанлиги атмосферанинг муҳим хусусиятларидан биридир. Бу ҳолат атмосферанинг космик муҳит, Қуёш ва Ер сирти билан мураккаб ўзаро таъсири жараёнлари билан тушунтирилади. Атмосфера ҳаракатларининг асосий манбаи Қуёшдан келаётган энергия ҳисобланади. Бу энергия атмосферада қисман ютилади ва сочилади ҳамда бир қатор оптик ҳодисалар (осмон ранги, рефракция, сароблар, камалак ва бошқ.)га сабаб бўлади. Бу энергиянинг маълум қисми Ер сиртига етиб келади ва унда ютилади. Физикавий хоссалари бўйича ер сиртининг биржинсли эмаслиги қуруқлик ва океанларнинг тақсимоти, рельеф, ўсимлик ва қор қопламларининг мавжудлиги ва бошқа омиллар билан боғлиқ. Бу эса турли географик ҳудудларда ер сиртининг нотекис исига сабаб бўлади. Шунга мувофиқ ҳавонинг исиши, буғланиш ва бошқа метеорологик катталик ва ҳодисаларнинг фазо ва вақтдаги етарлича хилма- хил тақсимоти вужудга келади. Натижада атмосферада иссиқлик ва намликнинг қайта тақсимланишини таъминловчи ҳаракат системаларининг шаклланиши юз беради. Атмосфера жараёнларининг иккинчи ўта муҳим хусусияти атмосферада ер сиртининг катта қисмини эгаллаган океанлардан кўп миқдорда буғланувчи сув буғи нинг мавжудлиги билан боғлиқ. Буғланишга катта миқдордаги энергия сарфланиб, у минглаб километрлик масофаларга ҳаво оқимлари ёрдамида сув буғи билан яширин кўринишда узатилади. Маълум шароитларда сув буғи конденсацияланиб, булутлар ва туманлар ҳосил бўлади. Бунда сувни буғлантиришга сарфланган катта миқдордаги энергия қайта ажралиб чиқади. Шундай қилиб, сув буғи турли атмосфера объектлари (циклонлар, атмосфера фронтлари ва бошқ.)нинг шаклланиши учун энергия ташувчи манба ҳисобланади. Бундан ташқари булутлар атмосфера ва ер сирти иссиқлик режимига таъсир ўтказиб, қуёш радиациясининг келиши ва ер сиртининг нурланиш шароитларини сезиларли ўзгартиради. Атмосфера жараёнларининг учинчи хусусияти шундаки, улар бутун ер шари ҳудуди устида ривожланади. Бу жараёнларнинг ривожланишини кузатиш учун, биринчидан, ер усти ва аэрологик кузатувлар, шунингдек Ер сунъий йўлдошларидан кузатувларни ўз ичига олувчи атмосфера ҳолатини
кузатиш тизимини ташкил этиш лозим. Иккинчидан, бу жараёнларнинг фазо ва вақтдаги ривожланишини тадқиқ этиш методларига эга бўлиш зарур. Атмосфера жараёнларининг тўртинчи хусусияти уларнинг турли масштабларга эгалигидир. Атмосфера объектлари ва жараёнларининг масштаби миллиметрлардан бошлаб минглаб километрлар кўламида бўлиши мумкин. Эндигина ҳосил бўлган томчилар энг кичик ўлчамга (10-6-10-7^ м) эга бўлса, атмосфера аэрозолларининг ўлчами 1-2 мкм дан 1 мм ва ундан каттароқ чегараларда ўзгариши мумкин. Алоҳида булутлар ва қуюн (торнадо)лар бир неча ўн метрлардан 100 км гача ўлчамга эга. Ҳаво массалари, циклонлар, антициклонлар, атмосфера фронтларининг булут тизимлари юзлаб километрлардан 1000-2000 км гача ўлчамни ташкил этади. Спиралсимон булут тизимлари, тез ҳаво оқимлари ва узун тўлқинлар энг йирик объектлар бўлиб, уларнинг масштаби Ер ўлчамлари билан таққосланади. Кўриниб турибдики, юқорида санаб ўтилган объект ва ҳодисаларни ўрганиш учун турлича тадқиқот усуллари талаб этилади. 1.4. Атмосфера физикасининг бошқа фанлар билан алоқаси Атмосфера жараёнлари, объектлари ва ҳодисаларини ўрганиш бошқа фанларда, биринчи навбатда физика қонунлари, хусусан, унинг механика ва термодинамика бўлимлари, электромагнит ҳодисалар, шу жумладан оптик ҳодисалар, модда тузилиши хақида ўрнатилган қатор қонунларга таянади. Замонавий атмосфера физикаси ўзининг тадқиқотларида математик методлар дан кенг фойдаланади. Уларга, хусусан, дифференциал ва интеграл ҳисоблаш, дифференциал тенгламаларни ечиш усуллари, математик статистика ва эҳтимоллар назарияси, назарий механика ва бошқалар киради. Атмосферадаги кўпгина жараён ва ҳодисаларни ўрганишда география, астрономия ва кимё асосларини билиш зарур. Атмосфера жараёнларининг Ернинг сув қобиғи ва қуруқлик қатламида содир бўлаётган жараёнлар билан чамбарчас боғлиқлиги океанология, гидрология, геодезия, сейсмология каби фанлар билан ўзаро алоқадорлик заруриятини юзага келтиради. Атмосфера объектлари ва жараёнлари хусусиятларининг ўзига хослиги атмосфера физикасининг ривожланиши жараёнида мустақил фан илмий соҳаларининг ажралиб чиқишига олиб келди. Улар ўрганадиган объектлари ва бу объектларни тадқиқ қилишнинг методик хусусиятлари билан ўзаро фарқланади. Фаннинг бундай йирик соҳаларига қуйидагилар киради: Динамик (ёки назарий) метеорология – бу фан соҳасининг асосий вазифаси, биринчидан, атмосфера ҳаракатлари ва улар билан боғлиқ атмосферадаги энергия ўзгаришларини назарий физика, турубулентлик назарияси, атмосферадаги радиацион ва бошқа физик жараёнлар назарияси қоидалари асосида ўрганиш. Иккинчидан, атмосфера жараёнларини гидродинамик (соний) прогнози усулларини ишлаб чиқиш. Бу фан соҳаси
метеорология хизмати томонидан назорат қилинади ҳамда илмий-услубий тадқиқотлар натижаларини тарқатиш амалга оширилади. Атмосферани тадқиқ қилиш бўйича барча катта лойиҳалар Бутунжаҳон метеорология ташкилоти қарори билан олиб борилади. Ўзбекистон мустақил давлат сифатида Бутунжаҳон метеорология ташкилотига 1993 йил январ ойида қабул қилинди. Ҳозирги вақтда Ўзбекистон Республикаси Ўзгидромети БЖМТнинг барча 7 асосий дастурида иштирок этмоқда. «Бутунжаҳон иқлим дастури», «Атроф-муҳит ва атмосфера тадқиқотлари дастури», «Метеорологияни қўллаш дастури» шулар жумласидандир. Инсон фаолиятининг турли соҳаларини, биринчи навбатда авиация ва денгиз транспортини прогнозлар ва метеорологик маълумотлар билан таъминлашни такомиллаштириш зарурияти БЖМТ доирасида Бутунжаҳон об-ҳаво хизматини (БЖОХ) ташкил этишни тақозо этди. Бутунжаҳон об-ҳаво хизматини тузишнинг ташкилотчиларидан бири Ўзбекистон фанлар академиясининг академиги В.А.Бугаев ҳисобланади. Бутунжаҳон об-ҳаво хизматининг вазифаларига кам ўзлаштирилган ҳудудларда кузатувларни ташкил этиш, ҳамма давлатларда ўлчаш ишларини ягона услубда олиб бориш ва сифатини ошириш, метеорологик сунъий йўлдошлар глобал тизими ва бошқа янги техник воситалар ёрдамида олинган маълумотларни йиғиш ҳамда бу маълумотларни айрибошлаш, бутун Ер шари бўйича олиб борилаётган кузатув маълумотларини тўплаш вақтини 2-3 соатгача қисқартириш киради. Бутунжаҳон об-ҳаво хизматининг таркибида уч тоифадаги – жаҳон, регионал ва миллий метеорологик марказлар ташкил этилган. Москва, Вашингтон ва Мельбурнда жойлашган жаҳон марказларига бутун дунё кузатув тармоқларидан, ҳамда Россия ва АҚШ космик метеорологик тизимлари ёрдамида олинаётган маълумотлар келиб тушади. Регионал марказлар ўзларига бириктирилган ҳудудлар бўйича ахборотларни йиғади. Регионал метеорологик марказлар сони 23 та. Россияда улар Москва, Новосибирск ва Хабаровскда, Марказий Осиёда эса Тошкентда жойлашган. Турли тоифадаги марказлар орасида ўзига хос мажбуриятлар тақсимоти мавжуд. Ҳар бир юқори тоифадаги марказлар қуйи тоифадаги марказларга нафақат маълумотларни, балки ўзлари қайта ишлаган материалларни ҳам беради. Булар Ер сунъий йўлдошлари маълумотлари, прогноз карталари ва бошқалар.
1. 6. Атмосфера физикасининг амалий аҳамияти Об-ҳаво ва иқлим инсон фаолиятининг деярли барча соҳаларига катта таъсир кўрсатади. Сув тошқини ёки қурғоқчилик каби катта масштабли табиий офатлар нафақат инсонлар ҳалокатига олиб келади, балки алоҳида давлатлар ва минтақалар иқтисодиётига катта зарар келтиради. Ўрта масштабли, бироқ тез-тез учраб турадиган – торнадо (қуюн, гирдоб), қора совуқ, кучли жала, дўл уриши, қор кўчкилари, жала, туман ва бошқа ҳодисалар ҳам салбий оқибатларга олиб келади. Улар келтирган иқтисодий
зарарларнинг олдини олиш ёки камайтириш учун турли муддатлар (12 соат, сутка, уч сутка ва ҳоказо)га тайёрланган об-ҳаво прогнозлари зарур. Ҳар бир давлатнинг барқарор ижтимоий-иқтисодий ва сиёсий ривожланиши у жойлашган ҳудуд иқлимий-ресурс потенциалини ҳисобга олиш билан боғлиқ. Фойдаланилаётган метеорологик маълумотлар миқдори ва уларга қўйиладиган талаблар даражаси бўйича авиация олдинги ўринлардан бирини эгаллайди. Самолёт ва вертолётларнинг учиши ва қўниши кўп жиҳатдан учиш-қўниш йўлагининг ҳолатига, яъни йўлакдаги кўриниш масофаси, туман, кучли ёғинлар, чангли бўронлар, паст булутлилик, кучли шамол ва бошқаларга боғлиқ. Баландликда учиш вақтида шамол, самолётнинг муз билан қопланиши, силкиниш, момақалдироқ ва булутлилик ҳақидаги маълумотлар зарур. Аэродромларни лойиҳалаштириш ва эксплуатация қилишда шамолнинг устувор йўналиши, туманлар ҳосил бўлишининг такрорланувчанлиги ва бошқа атмосфера ҳодисалари тўғрисидаги иқлимий маълумотлар ҳисобга олинади. Санаб ўтилган барча муаммоларни ўрганиш авиацион метеорология нинг вазифаси ҳисобланади. Об-ҳаво ва иқлим ўзгаришларининг қишлоқ хўжалигига таъсири катта. Қишлоқ хўжалиги экинлари ҳосилдорлигига об-ҳаво шароитларининг таъсирини агрометеорология ўрганади. Тупроқ ва ҳавонинг намлиги, ёғинлар, ёруғлик ва иссиқлик миқдори экин майдонлари ҳосилдорлигига катта таъсир кўрсатади. Экиш вақтини белгилаш, ўғитлашнинг мақсадга мувофиқлиги, мелиоратив ишлар ва бошқа шу каби агротехник тадбирларни амалга ошириш метеорологик шароитларни ҳисобга олган ҳолда олиб борилади. Ноқулай метеорологик ҳодисалардан (қора совуқ, дўл уриши ва бошқалар) қишлоқ хўжалиги экинларини ҳимоялаш тадбирларини амалга ошириш учун ҳам метеорологик маълумотлар зарур. Тиббий (био)метеорология об-ҳавонинг инсон организмига таъсири билан боғлиқ муаммоларни ўрганиш билан шуғулланади. Бунда об-ҳаво типларини характерловчи метеорологик маълумотлардан фойдаланилади. Ҳарорат, ҳаво намлиги, шамол тезлиги ҳамда қуёш радиацияси каби метеорологик омилларга катта эътибор қаратилади. Бу омилларнинг инсон организмига биргаликдаги таъсири унинг иссиқликни сезишини белгилайди. Метеорологик маълумотлардан денгиз, темир йўл, автомобил транспортига хизмат кўрсатишда кенг фойдаланилмоқда. Темир йўл ва автомобил транспорти учун қор бўронлар, жала, туман ва бошқаларнинг такрорланувчанлиги ва интенсивлиги ҳақидаги маълумотлар катта аҳамиятга эга. Денгиз транспорти учун довул, шамол, денгиз оқимлари, денгиз тўлқинлари, сув ҳарорати, туманлар ва бошқалар ҳақидаги маълумотлар зарур. Хизмат кўрсатиш объекти билан боғлиқ ҳолда фаннинг денгиз ва транспорт метеорологияси соҳаси юзага келди. Метеорологик шароитлар турли техник ускуналардан фойдаланишга (техник метеорология) , ҳарбий операцияларни ўтказишга (ҳарбий метеорология) ва бошқаларга таъсир кўрсатади.
Асосий хулосалар
Атмосфера физикасининг предмети нима? Об-ҳаво, метеорологик катталик ва метеорологик ҳодиса каби тушунчаларга таъриф беринг.
Атмосфера физикасининг тадқиқот усулларини тушунтиринг.
Атмосфера жараёнлари қандай хусусиятларга эга?
Асосий тушунчалар
1. Қуруқ ҳаво – фақат доимий газлардан ташкил топган, яъни таркибида сув буғи, шунингдек қаттиқ ва суюқ аралашмалар (чанг ва конденсация маҳсулотлари) бўлмаган ҳаво. 2. Газларнинг гравитацион тақсимоти – атмосферага нисбатан қаралганда бу ҳавони ташкил этувчи газлар мустақил атмосферани ҳосил қилишини англатади. Шу билан бирга ҳар бир газнинг парциал босими бошқа газларнинг мавжудлигидан қатъи назар баландлик бўйича камайиб боради. Енгил газларнинг босими оғир газларнинг босимига нисбатан секинроқ пасайиб боради. Шу сабабли баландлик бўйича оғир газларнинг фоиз улуши камайиши ҳисобига енгил газларнинг ҳаводаги фоиз улуши ортиб бориши керак. 3. Ер тожи – экзосферанинг устида жойлашиб, таҳминан 1 дан 20 минг км гача чўзилган ер атмосферасининг ташқи қисми. У асосан атмосферадан чиқиб кетувчи, зичлиги таҳминан 1 см 3 га 1000 ионни ташкил этувчи ионлашган, шунингдек нейтрал водороддан иборат; 2 минг км дан қуйида водороддан ташқари унинг таркибида ионлашган кислород ва азот мавжуд. Сайёралараро фазода ионлар концентрацияси 1 см 3 га 100 ион ва ундан камроқни ташкил этади. 4. Иссиқхона эффекти – Ернинг олам фазоси билан нурли иссиқлик алмашинуви жараёнидаги атмосферанинг ҳимоя таъсири. Иссиқхона ойналари каби атмосфера ер сиртига қуёш радиациясини етарлича яхши ўтказади; бироқ ер сиртининг узун тўлқинли нурланиши атмосферада (асосан сув буғи ва углерод оксиди томонидан) кучли ютилади. Бу йўл билан исиган атмосфера ер сиртига унинг радиацион иссиқлик йўқотишини сезиларли даражада компенсацияловчи учрашма нурланиш тарқатади. 5. Атмосфера электр майдонининг кучланганлиги – атмосфера электр майдони ер ва атмосфера зарядларига боғлиқ. Бу майдоннинг кучланганлиги ўртача 130 В/м ни ташкил этиб, баландлик бўйича экспоненциал камайиб боради; таҳминан 10 км баландликда у амалда нолга тенг. 6. Рухсат этилган меъёрлар – бирлик ҳажм (ҳаво, сув), масса (озиқ-овқат маҳсулотлари, тупроқ) ёки сиртдаги (ишчи териси) зарарли модда концентрациясини белгиловчи меъёрлар бўлиб, вақтнинг муайян оралиғида таъсир этганида инсон саломатлигига деярли таъсир этмайди ва унинг авлодларида нохуш оқибатларга олиб келмайди. 7. Газларнинг ҳолат тенгламаси – газнинг физикавий ҳолатини аниқловчи ўзгарувчи катталиклар (параметрлар) орасидаги боғланишни ифодаловчи тенглама. Идеал газ учун бу – Клапейрон-Менделеев тенгламаси. 8. Критик ҳарорат – сув учун 374°К га тенг критик нуқтага мос келувчи ҳарорат. Критик нуқта деб икки фазали ёпиқ термодинамик системанинг ҳолатига айтилади. Бу ҳолатда суюқ ва газсимон фазалар мумкин бўлган энг юқори ҳароратда (бир хил зичликда) мувозанат шароитида бўлади.
2.1. Ер сирти яқинида қуруқ ҳавонинг таркиби. Унинг баландлик бўйича ўзгариши Атмосфера қуруқ ҳаво деб аталувчи турли газларнинг механик аралашмасидан иборат. Бутун атмосферанинг массаси таҳминан 5,157·10^18 кг ни ташкил этади (таққосслаш учун Ер массаси 5,98·10^24 кг га тенг). Таҳминан бир неча юз миллион йил аввал шаклланиб бўлган Ер атмосфераси қуруқ ҳавосининг замонавий таркиби қуйидаги асосий газлардан ташкил топган (2.1-жадвал). 2.1-жадвал Ер сирти яқинида қуруқ ҳавонинг таркиби Газ Ҳажм бўйича улуши, % Нисбий молекуляр массаси (углерод шкаласи бўйича) Ҳавога нисбатан зичлиги Азот (N 2 ) Кислород (O 2 ) Аргон (Ar) Углерод диоксиди (CO 2 )* Неон (Ne) Гелий (He) Криптон (Kr) Водород (H 2 ) Ксенон (Xe) Озон (O 3 ) Қуруқ ҳаво
1,14·10- 5·10- 8,7·10- 10 -6-10-
керак. Бироқ, метеорологик ракеталар ёрдамида ўтказилган бевосита ўлчовлар 90-95 км лик пастки қатламда газлар тақсимотининг йўқлигини кўрсатади. Атмосферанинг бу қатлами гомосфера деб аталади. Ҳавонинг нисбий молекуляр массаси баландлик бўйича амалда ўзгармайди ва 28, кг/молни ташкил этади. Атмосфера ҳавоси таркибининг ҳам вертикал, ҳам горизонтал бўйлаб доимийлиги унинг аралашувчанлиги туфайли сақланиб туради. 95 км дан юқорида атмосферанинг таркиби сезиларли ўзгаради ва бу қатлам гетеросфера деб аталади. Кўринишидан бундай ўзгаришда газларнинг гравитацион тақсимоти жараёни асосий ролни ўйнайди. Бундан ташқари 100 км дан юқори баландликларда ҳаво таркибининг ўзгаришларига олиб келувчи асосий жараён – 0,24 мкм дан кичик тўлқин узунликли Қуёш радиацияси таъсиридаги кислород диссоциациясидир. Бундай зарядланган атомлар атомар ион деб аталади. 100-150 км қатламда атмосфера (ионосфера) атомар ва молекуляр кислород ионлари ва азот оксидидан иборат. 250-300 км баландликдан бошлаб атмосфера таркибида атомар азот ионлари пайдо бўлади. Юқори қатламларда гидроксил (OH) ва натрий (Na) излари ҳам кузатилади. Гетеросферада ҳавонинг нисбий молекуляр массаси баландлик бўйича камайиб бориши қуйидаги жадвалда келтирилган (2.2-жадвал). 2.2-жадвал z, км 225 250 300 350 400 450 500 μ, кг/кмоль 21 , 28 20 , 15 18 , 50 17 , 47 16 , 84 16 , 43 16 , 1 1000 км дан юқорида атмосфера таркибида гелий улуши ортиб боради. Ер тожи деб аталувчи 2000-20000 км қатламда эса нейтрал водород асосий газ ҳисобланади. Атмосферанинг бу юқори қатламларида водород концентрацияси жуда кичик – ўртача 1 см^3 да 1000 га яқин ионни, атмосферадан ташқарида, очиқ космосда эса ионлар концентрацияси 1 см^3 да 100 та ва ундан кам ионни ташкил этади. 2.2. Атмосферада углерод диоксиди гази ва озон Углерод диоксиди ва озон миқдори ўзгарувчан бўлиб, қуруқ ҳавонинг муҳим ташкил этувчиларидан ҳисобланади. Углерод диоксиди (СО 2 ) ўсимликлар учун энг муҳим газлардан бири ҳисобланади. У атмосферага ёниш, нафас чиқариш ва чириш жараёнларида қўшилади, ўсимликларнинг ютиши (фотосинтез) жараёнида эса сарф бўлади. Сўнгги 70-80 йил давомида органик ёқилғиларни (тошкўмир, нефт, газ) қазиб олиш ва ёқишнинг кескин ортиши билан бутун ер шарида CO 2 миқдорининг тўхтовсиз ортиб бориши кузатилмоқда. Мавжуд баҳолашларга мувофиқ CO 2 миқдори бу вақт ичида 10-12% га кўпайган: 1900 йилда 0,029% дан 1980 йилда 0,033%, 2000 йилда эса 0,036% ни ташкил этган. Атмосферадаги CO 2 нинг мутлақ миқдори 712 млрд. т ни, йиллик ўсиши эса – 3 млрд. т ни ташкил этади.
