دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 14 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
فصل 1 :
مشخصات هوا ، ساختار اتمسفر(جو)
1. بی رنگ 2. بی بو ٣. بی مزه 4. غیر قابل احساس ( در مواقعی که بی حرکت است )
5. جرم آن در حدود 1014 × 5.6 تن است
6. بسیار مقاوم است ( شهاب سنگ در هنگام بر خورد با جو زمین آتش می گیرد)
7. جو قابل ارتعاش است مولکول های موجود در آن براحتی حرکت می کنند .
8. روان و سیال است
جو تعیین کننده ی حیات بر روی کره ی زمین است :
1- داراری اکسیژن است (گاز حیات)
2- لایه ی اوزون موجود در جو از نفوذ تابش های فرابنفش که بسیار مضر ند جلوگیری می کند
3- تعدیل کننده ی دما است ( به علت وجود بخار آب موجود درآن )
4- جلو گیری از نفوذ سنگ های آسمانی می کند
یونوسفر به علت وجود یون ها ، امواج رادیویی را باز می گرداند .
مبدا جو :
مبدا جو به مبدا کائنات بر می گردد
فرضیه :
جهان از گار های داغ پلاسما تشکیل شده است که به تدریج اتم های هیدروژن و ... (سبک و سنگین ) . در خورشید دو اتم سبک با هم تشکیل شده و یک هلیم را تشکیل می دهند که مازاد جرم آن به انرژی تابش تبدیل می شود جوش هسته ای در حرارت بالا انجام می گیرد تشکیل تدریجی سیارات
فاصله ی بین زمین تا خورشید 8 دقیقه ی نوری است . ابعاد کهکشان راه شیری نزدیک 10 سال نوری است . فاصله ی ما با کهکشان کناری که با چشم غیر مسلح گاهی در شب های تاریک دیده می شود ، 100 میلیون سال نوری است . تا ٣ دهه گذشته گفته می شد که کهکشان ها ، منظومه اند اما بعداً مشخص شد که هر منظومه دارای چند کهکشان می باشد که حول محوری که از مرکز جرم آن می گذرد ، حرکت می کنند .
حدود 500 میلیون سال از شکل کنونی زمین می گذرد . اتمسفر فعلی دارای ترکیب زیر است :
ازت با در صد حجمی 78.084% و درصد جرمی 75.51%
اکسیژن 20.946 % و 23.15%
آرگون 0.934 % و 1.28%
دی اکسید کربن 0.033% و 0.046 %
غلظت جو تا ارتفاع 5.5 کیلومتری است و به همین دلیل در ارتفاعات بالا تر مشکلات تنفسی بوجود می آید .
ارتفاع جو بی نهایت است و در یک ارتفاع خاص به پایان نمی رسد .
در هیچ نقطه ای از کیهان خلا وجود ندارد . آنچه که ما از جهان شناخته ایم تنها 20% از کل موجودی آن است .
جو زمین ارتفاع یکنواختی ندارد و ارتفاع آن در قطبین کمترین و در استوا بیشترین است . کره ی زمین کره ی کامل نیست و زمین وار است ( ژنوئید )
کره ی زمین در حال چرخش است و نیروی جانب به مرکز ذرات را به سوی مرکز نگه می دارد که همان نیروی جاذبه ی زمین است . اختلاف نیرو در بخش های مختلف زمین است که باعث تغییر شکل زمین می شود . جو در زمین به صورت لایه لایه است هم از نظر ترکیب گاز ها و هم از نظر تغییرات دما ( می توان جو را از جهات مختلف لایه بندی کرد )
تا ارتفاع 100 کیلو متری (110) ترکیب جو به این صورت باقی می ماند بعد از آن گازها به ترتیب جرم شان به صورت لایه لایه روی هم قرار می گیرند .
به این صورت که :
از ارتفاع 100 تا 1000 کیلومتری از سطح زمین اکسیژن
1000 تا 2400 کیلومتری هلیوم
2400 تا 9000 کیلو متری هیدروژن
و از 9000 کیلومتری به بعد هم که گاز های بین سیاره ای قرار می گیرند شامل یون ، الکترون ، پروتون و ...( ذرات بنیادی)
لایه بندی جو بر اساس تغییرات دمایی در ارتفاعات مختلف :
برای اندازه گیری دما در ارتفاعات مختلف از دستگاه رادیو سوند استفاده می کنند
تروپوسفر:
لایه اولین جو – در مجاورت سطح زمین – میانگین دما جو 20درجه – با افزایش ارتفاع در آن دما کاهش می یابد( البته کاهش دما تدریجی است و با سرعت کمی صورت می گیرد)- اکثر پدیده های جوی در این لایه رخ می دهند مثلاً کومولو نیمبوس و استراتوس که مرتفع ترین ابر ها هستند در ارتفاع 7 تا 8 کیلو متری تشکیل می شوند . این لایه در بر گیرنده ی بیشترین مقدار جرم جو است .12-11کیلومتر ضخامت دارد ( به طور متوسط). در قطب حداقل و در استوا حداکثر مقدار خود است . مرز بین این لایه و لایه ی بعدی ( استراتوسفر) را تروپوپاز می نامند.
استراتوسفر :
(50-12) کیلو متری از سطح زمین – دمای هوا در این لایه به علت تغییر در غلظت اوزون متغیر است (اوزونوسفر در این لایه قرار دارد ) – در ٣ کیلو متری اول آن دمای هوا ثابت است . در قسمت های بالا تر با افزایش ارتفاع افزایش دما را خواهیم داشت . مرز جدا کننده ی استراتوسفر با مزوسفر را استراتوپاز می نامند
مزوسفر :
(80-50) کیلو متری از سطح زمین . افزایش ارتفاع در این لایه سبب کاهش دما می شود که سرعت این کاهش دما بسیار زیاد است . مرز جدا کننده ی این لایه و لایه ی بعدی مزوپاز نام دارد که سرد ترین دما را دارد
ترموسفر:
ویژگی این لایه دمای بسیار زیاد آن است.غلظت این لایه بسیار کم است و خیلی رقیق است . گاز غالب در این لایه اکسیژن است . با افزایش ارتفاع دما به شدت افزایش می یابد از 80 کیلومتری تا 190 کیلو متری ادامه دارد . البته برای ترموسفر حد و مرزی وجود ندارد اما به طور معمول تا 190 کیلومتری در نظر گرفته می شود در واقع ترموسفر آن قدر ادامه می یابد که با جو خورشید مخلوط می شود و ...
در حدود ارتفاع 60 کیلومتری ( در پایین ترموسفر ) یونوسفر وجود دارد حاوی ذرات بار دار اتمی است . ارتباط رادیویی راه دور از طریق انعکاس های یک یا چند گانه تابش های موج کوتاه از لایه های یونیزه ی مذکور امکان پذیر می گردد.
ترکیب لایه های هوا تا ارتفاع 100 کیلو متری همگن است ( غالب ازت و اکسیژن ) و بعد از آن ذرات به ترتیب جرم خود دسته بندی می گردند :
1- ازت و اکسیژن
2- اکسیژن
3- هلیوم
4- هیدروژن
( این ها گاز های غالبی هستند که در این لایه ها وجود دارند )
همان طور که گفته شد در استراتوسفر یک لایه ی غنی از اوزون داریم( اوزونوسفر)
ضخامت این لایه از 16 تا 30 کیلو متری است
اوزون در برابر اشعه های فرابنفش مثل جسم سیاه عمل می کند و با جذب آنها مانع از رسیدن شان به سطح زمین می شود .
1-در هر چرخه ی طبیعی در واکنش های بالا 2 فوتون از ماوراء بنفش حذف شده ماوراء بنفش به زمین کم می رسد . اما در چرخه ی متاثر از CFC 2 مولکول اوزون به ٣ مولکول اکسیژن تبدیل می شود بدون دریافت ماوراء بنفش
2- در چرخه ی اولی اوزون دوباره ساخته می شد اما در چرخه ی دوم اوزون دوباره تشکیل نمی شود .
M = جسم سوم برای تضمین اصل بقای اندازه حرکت خطی
CLOO ماده ای بسیار ناپایدار است
تغییرات CO2 :
این گاز یک گاز گلخانه ای است و در واقع باعث گرم شدن کره ی زمین می شود از طرفی نقش حیاتی در کره زمین دارد ( اگر نبود زمین ممکن بود یخ بزند ) کیلینگ نمودار را رسم کرده و مقدار CO2 را برای زمان حال پیش بینی کرده بود ...
کمربند های مغناطیسی زمین : کمربند ون آلن
در دو طرف کره زمین قرار دارند و اولین بار ون آلن آنها را کشف کرد ( بر اساس داده های ماهواره های هوا شناسی)
اولین کمربند : 1.5 برابر شعاع کره ی زمین
دومین کمر بند : 4-٣ برابر شعاع کره ی زمین
قانون دست راست فلمینگ : اگر جهت میدان انگشت اشاره و جهت حرکت را انگشت میانی فرض کنیم ، انگشت شصت نشان دهنده ی جهت نیرو است .
خاصیت این کمربند : ذرات پر شتاب باردار و طوفان های خورشیدی ، وارد میدان مغناطیسی می شوند و از قانون دست راست فلمینگ پیروی می کنند از جهت اصلی منحرف می شوند و در کمر بند ها گرفتار می شوند و به زمین نمی رسند . شفق قطبی به دلیل وجود همین کمربند ها است .
انرژی گرمایی جو :
گرما صورتی از انرژی است و دما معیاری برای اندازه گیری آن است . تعریف دما مشکل است : دما شاخصی است برای تعیین این که آیا جسمی با جسمی دیگر در حال تبادل گرمایی هست یا نه ؟ کاملاً نسبی است واحد های سنجش دما :
سلسیوس- کلوین – فارنهایت
سلسیوس: 0 و 100 را در نظر می گیریم و بقیه ی دما ها را با آن ها می سنجیم .
کلوین : شاخص مطلق است و نسبی نیست . صفر مطلق = عدم وجود ماده = زمانی که انرژی جنبشی جسم صفر باشد
فارنهایت : C=(F-32).100/8 ( دمای ذوب یخ در فارنهایت 32 است اما در سلسیوس صفر است )
انتقال گرما :
به سه روش صورت می گیرد : تابش – رسانش – همرفت
انرژی جو زمین از طریق خورشید تامین می شود البته به مقدار خیلی کمتری از انرژی درونی زمین . بین زمین و خورشید ماده وجود ندارد پس تنها راه انتقال تابش است .
مقدار انرژی تولید شده در خورشید خیلی زیاد است در هر ثانیه 5 میلیون تن جرم به انرژی تبدیل می شود . در تابش 1 میلیارد ساله خورشید فقط 1% از جرم خود را از دست داده است و در این مدت 17 برابر جرم زمین را تبدیل به انرژی کرده است .
مقدار انرژی تابشی در هر جسم : S=
ثابت خورشیدی :
مقدار انرژی دریافتی از واحد سطح در واحد زمان عمود بر مسیر تابش در فاصله ی میانگین زمین تا خورشید
دمای سطح خورشید : 5793 کلوین = 6000 درجه سانتی گراد
انرژی دریافتی بوسیله ی کل کره ی زمین = ثابت خورشیدی × مساحت دایره ی عظیمه کره زمین
دایره ی عظیمه بخشی از کره ی فرضی است که انرژی به آن عمود می تابد
سهم انرژی هر سانتی متر از رویه ی کره زمین در هر دقیقه 0.5 کالری است .
قانون دین :
شدت تابش در تمام طول موج ها یکسان نیست . بین دمای یک جسم و طول موجی که آن جسم با حداکثر شدت آن را از خود گسیل می کند رابطه ی زیر بر قرار است :
توزیع انرژی روی کره ی زمین یکنواخت نیست
1- تغییر زاویه ی تابش نسبت به سطح افق در هر نقطه کروی بودن زمین
2- تغییر زاویه میل خورشیدی ( در فصل های مختلف تغییر میکند)
3- جنس زمین و پستی و بلندی آن
پدیده ی تغییر فصول :
بر اساس تغییر فاصله زمین تا خورشید ، مقدار انرژی دریافتی بیشتر یا کمتر است . اگر دوری و نزدیکی زمین به خورشید تعیین فصل می کرد ، باید در استوا تغییر فصل می داشتیم که نداریم محور زمین نسبت به خورشید که مایل است ایجاد فصول می کند .
توزیع زمانی و مکانی انرژی خورشیدی در کره ی زمین :
توزیع زمانی : تغییر فصول ( حرکت انتقالی و وضعی زمین حول محور دوران با انحراف 23.5 درجه از حالت عمود)
توزیع مکانی :
در مناطق حاره ای ( 23.5 شمالی و جنوبی ) تابش بیشتر است
پوشش سطح زمین آب ، جنگل ، شن ، ماسه و ...
دایره البروج : صفحه ی هندسی فرضی که مدار چرخش کره ی زمین بر روی آن قرار دارد .
حرکات دیگر موثر بر اقلیم زمین :
1- تنش مداری :
مدار بیضی شکل حرکت انتقالی زمین به دور خورشید همواره ثابت نیست ( A/B) و با یک پریود 95 هزار ساله به حداکثر و حداقل خود می رسد در دو سال متناوب زمین از یک مسیر عبور نمیکند
2- تغییر زاویه = انحراف محور
کج شدگی محوری بین 24.4 و 21.8 درجه نسبت به دایره البروج با یک پریود 41 هزار ساله
زمین به دور خود از محور فرضی که از قطب شمال به جنوب وصل شده می چرخد . محور دوران با دایره البروج زاویه می سازد ( عمود نیست) که این زاویه ثابت نمی ماند و ...
٣- رقص محوری: رقص فرفره
حرکت ارتعاشی محور چرخش زمین که موجب تغییر فصل ها و معکوس شدن وضعیت فعلی می شود ( در این مدت 2 بار جای تابستان و زمستان عوض می شود ) با پریودی 21 هزار ساله
تغییر فصل :
تابستان در نیمکره شمالی وقتی است که زمین در نقطه ی اوج است و بیشترین فاصله را با خورشید دارد .
تابستان قطب جنوب از تابستان قطب شمال گرمتر است همین طور زمستان قطب جنوب از زمستان قطب شمال سردتر است ( باز هم به علت MAX و MIN فاصله ی زمین از خورشید در دو قطب) برای تعدیل زمین مناسب است زیرا : نیمکره جنوبی بیشتر از آب و نیمکره ی شمالی بیشتر از خشکی ها پوشیده شده است .
در روز اول بهار راس ساعت 6 صبح در قطب شمال خورشید در لبه ی افق ظاهر شده در ظهر هم پس از چرخش ، خورشید در لبه ی افق است ولی در جنوب و در 6 عصر خورشید روی لبه حرکت کرده و به مغرب می رسد و در شب به زیر لبه می رود
در شب اول پایی خورشید در زیر لبه قرار گرفته
12 ساعت در قطب جنوب غروب طول می کشد و 24 ساعت در قطب شمال طلوع طول می کشد .
اگر محور فرضی زمین عمود بود و زمین حول آن می چرخید ، تغییر فصول و تغییر ساعت شبانه روزی و تغییر طول روز نداشتیم
بیشترین تابش را در روز اول تیر ماه داریم اما روز اول تیر ماه گرم ترین روز سال نیست بلکه 15 تا 45 روز بعد از آن گرم ترین روز سال است در عرض 60 درجه در مناطق قاره ای 25 روز بعد از آن و در نواحی پایین تر تا 45 روز بعد از آن
توزیع زمانی دما :
تغییرات زمانی دما ی هوا به صورت سالانه یا روزانه بررسی می شود ( در کل پریودیکال بررسی می شود )
ماه و هفته پریودیکال نیستند.
توزیع مکانی دما : خطوط هم دما یا هم مقدار ISOLINE
2 فرض برای رسم خطوط هم مقدار ( در این جا هم دما در نظر می گیریم)
1- تغییرات به صورت خطی است
2- تغییرات به صورت پیوسته است
بیشترین مقدار خطوط هم دما استوا و کمترین مقدار قطب
انرژی در جو :
1- توزیع مکانی و زمانی تابش 2- توازن انرژی
توزیع زمانی دریافت انرژی:
به وجود آمدن فصل ها از تغییرات سالانه تابش و نیز حرکت های سه گانه ی زمین
تغییرات روزانه تابش
تغییرات زمانی ( حرکات سه گانه زمین )
انرژی تابشی با افزایش ارتفاع خورشیدی افزایش می یابد
( زاویه بین شعاع تابش خورشید و سطح افق ارتفاع خورشیدی نام دارد )
فقط در عرض 23.5 درجه امکان عمود تابیدن خورشید در ظهر وجود دارد
هر سال 365.248 روز است . سال کبیره 366 روزه است . تحویل سال در ایران دقیقاً در لحظه ی تعادلی قرار گرفته است .
توازن انرژی در جو :
نور خورشید جذب ، انعکاس ، عبور
جو زمین یک محیط مادی است . انرژی به میزان 2 CAL/CM2MIN وارد جو می شود و یکی از سه حالت های بالا برایش اتفاق می افتد
وقتی نور انعکاس می یابد ، بخشی از آن به صورت انعکاس کامل بوده و بخشی از آن در محیط پخش می شود
انعکاس پراکنده ی نور در آسمان باعث رنگی دیدن آن می شود
قانون ریله ؟ :
اگر تابش به ذرات بسیار ریز (که اندازه ی آن ها متناسب با طول موج تابش تابیده است ) صورت بگیرد ن.ر بوسیله ی آن ذرات پراکنده می شود با نسبت :
چون ذراتی که می توانند در ارتفاعات بالای جو معلق بمانند ریز و در حد نانو متر هستند ، طول موج های کوتاه مرئی ( آبی ، بنفش ، نیلی ) بیشتر پراکنده می شوند آسمان آبی دیده می شود .
انعکاس پخش ، انعکاس کلی
جذب بتا به قانون پلانک تمام اجسام بسته به دمای خود طول موج ها را تابش می کنند .
اثر جو اتمسفر بر تابش های دریافتی از خورشید بوسیله ی اکسیژن ، اوزون و آب ظهور پیدا می کند این ها موادی هستند که طول موج های بلند تابش شده از زمین را جذب می کنند .جو زمین در برابر تابش خورشید مقاومت ندارد انرژی به شکل تابش های خورشیدی با طول موج کوتاه وارد جو زمین می شود و جذب شده و زمین آن ها را به شکل تابش های با طول موج بلند از خود گسیل می کند که جو زمین مانع از عبور این تابش ها می شود باعث گرم شدن جو زمین و سطح زمین می شود . محدوده های 12-8 و حتی تا 16 نانو می توانند از جو عبور کنند و قابل جذب نیستند . عبور برخی از طول موج ها ی تابش شده از زمین در محدوده های طول موجی خاصی امکان پذیر است به این محدوده های طیفی پنجره های نوری جو گفته می شود .
OPTICAL WINDOWS پنجره های نوری
GREEN HOUSE EFFECT اثر گلخانه ای
اوزون 2 باند جذبی دارد : 1- ماوراء بنفش
2- طول موج های بلند تابیده شده از زمین اثر گلخانه ای
اثر گلخانه ای اختلاف زیاد دمای روز و شب را تعدیل می کند
آلبیدو : تابش انعکاس یافته در طول موج کوتاه بر تابش دریافتی در طول موج کوتاه
آلبیدوی خاک و آب و .. با هم فرق دارد آلبیدو ی کره زمین = 6/56
دمای هوا :
تغییرات مکانی و زمانی دما :
تغییرات زمانی دما ، تغییرات روزانه و سالانه را در نظر می گیریم که پریودیک هستند اما فصل ها و ماه ها و هفته ها پریودیک نیستند چون عیناً تکرار نمی شوند .
تغییرات روزانه ی دما تفاوت زیادی دارند ، صبح سرد ، ظهر گرم و شب سرد است.
ظهر در هر نقطه ای برابر با بیشترین ارتفاع خورشیدی است اما بیشترین دما در ظهر نیست
MIN دما: در ثانیه های قبل از طلوع خورشید رخ می دهد.
MAX دما: همان طور که گفته شد همزمان با ماکزیمم ارتفاع خورشیدی ماکزیمم دمای روزانه رخ نمی دهد:
EI-EO = ΕΔ
انرژی خروجی در طول شب و روز وجود دارد و هیچ گاه صفر نمی شود چون مربوط به تابش زمین است
در ظهر تابش ورودی به حداکثر خود می رسد .
تابش ورودی با دو مشکل مواجه است :
1- انتقال انرژی یک فرایند زمان بر است ( جذب و انتشار انرژی گرمایی سطح زمین)
2- بیشتر بودن انرژی ورودی نسبت به انرژی خروجی پس از زمان وقوع حداکثر تابش روزانه
اختلاف ΕΔ لحظه ی برابری EI=EO بیشترین دمای روزانه را داریم
مثالی برای این موضوع : با گذاشتن کتری روی شعله حداکثر ، آب کتری هنوز به جوش نیامده شروع به گرم شدن می کند اگر شعله گاز را کم کنیم کتری کماکان گرم می شود چون EI >EO و>0 Ε Δ تا زمانی که
EI=EO شود. از آن لحظه ΔΕ <0 می شود .
البته این شرایط همیشه گی نیست مثلاً وقتی باران بیاید این زمان حداکثر دما روزانه به تاخیر می افتد
تغییرات سالانه :
شبیه به تغییرات روزانه دما است .
MAX های سالانه: اواسط تابستان. البته بستگی به اقلیم منطقه دارد ( با استدلال ورودی – خروجی)
در روز اول تابستان بیشترین تابش روزانه ی دریافتی را داریم . در روز دوم تابش دریافتی از روز قبل کمتر است اما دمای هوا بیشتر از روز قبل است ( کماکان ΔΕ>0) تا زمانی که 2 منحنی سالانه با هم بر خورد کنند که این حالت بستگی به شرایط محیطی دارد . در یک منطقه ی دریایی این مورد دیر تر رخ می دهد ( عرض 60 درجه واقع در خشکی) 25 روز دیر تر
در مناطق دیگر تا 65روز .
توزیع مکانی دما :
در روز کره ی زمین دما از زیر صفر در قطب و بالای 40 در استوا وجود دارد .
خطوط هم مقدار ISOLINE ( در این جا هم دما )
رسم این خطوط بر اساس دو فرض صورت میگیرد :
1- تغییرات مکانی کمیت مورد نظر ( در این جا دما ) پیوسته است
2- تغییرات به صورت خطی است یعنی رابطه ی مستقیم دارد .
رسم :
1- یک بازه اختیاری را در نظر می گیریم و یک مبدا ( مثلاً کمترین مقدار)
2- متناسب با فاصله ی ایستگاه ها با در نظر گرفتن دو فرض فوق درون یابی و برون یابی می کنیم
مثلا درون یابی بین 22 و 26 اعداد بین آن ها
هرچه تعداد خطوط بیشتر باشد نشان دهنده ی مرکز گرم است
تفاوت بیشترین دما و کمترین دما نیز بر روی منحنی قابل مشاهده است
متوسط درجه ی حرارت در یک ماه : دمای هوا را در تمام روز های آن ماه جمع کرده و بر تعداد روز های آن ماه تقسیم می کنیم تا حداقل 10 سال این عمل را انجام می دهیم که در صورت امکان تا 30 سال هم این عمل انجام می شود .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 14 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
