大氣海洋複習總結

2021-12-22 07:03:13 字數 5045 閱讀 2613

不溶解物質:以固相存在的無機或有機物,氣泡。

鹽度:在1000克海水中,碳酸鹽全部轉變為氯化物,溴和碘以氯代替,所有的有機物質全部氧化後所得固體物質的總克數。它基本上表示海水的含鹽量。

氯度:1000克海水中,將溴和碘以氯代替後所含氯的總克數為海水的氯度。

2.掌握大氣和海水的垂直結構

大氣的垂直結構:

按分子組成分層:均勻層和非均勻層

按溫度的垂直結構分層:對流層,平流層,中間層,熱層,散逸層。

按電學性質分層:非電離層,電離層,磁層。

對流層:

特點:①溫度向上遞減,平均6℃/km

②它包括了大氣總質量的75%以上和幾乎全部水汽、雲和降水出現在此層。

③垂直方向對流混合很強,故稱為對流層。

④下部1—2 km為行星邊界層,受地面摩擦和熱力作用強烈影響

形成原因:太陽輻射使地面加熱,地面向大氣放射熱輻射和熱傳導,離地面越近,受影響越大。

平流層:

特點:①溫度垂直分布在下層變化不大,出現同溫層,在上層溫度向上增加,為逆溫層。

②有乙個臭氧層,由於臭氧吸收大量太陽紫外輻射,造成平流層溫度向上增加。

③垂直對流很小,主要為水平運動。

④水汽很少,幾乎無雲,適於飛行。

中間層:

特點:①溫度分布與對流層相同,向上遞減。

②垂直對流活動比平流層強,偶爾能觀測到夜光雲。

③大氣光化學過程和電離過程很強烈。

熱層:特點:①溫度隨高度增加很快,最高溫度可達1500k,這是由於o和o2對太陽紫外輻射的吸收引起。

②溫度的日夜變化和季節變化大。

③伸展高度和溫度隨太陽活動的強弱而變化,熱層頂的位置可在360—700公里之間變動。④此層中可以觀測到極光。

外逸層:

特點:大氣極度稀薄,氣體粒子運動速度很快,粒子之間相互作用很弱,一些高速氣體粒子能夠掙脫地球引力和其它氣體的阻力逃到宇宙空間去。

海水溫度的垂直分布和分層:

大洋暖水區和上均勻層

主溫躍層

冷水區3.掌握大氣和海洋的溫度、密度、壓強及鹽度之間的關係

大氣溫度,密度和壓強的關係:

大氣狀態方程:對於理想氣體,其壓強(p)、溫度 (t) 和體積 (v) 滿足狀態方程

氣壓高度公式:

流體靜力學方程

海水密度與溫度、鹽度和壓強的關係:

海水密度ρ是其溫度、鹽度和壓強的函式

通常情況下:

海水密度隨溫度增加而變小;海水密度隨鹽度增加而變大;海水密度隨壓強(海深)增加而變大;海水密度一般變化較小

4.了解高層大氣簡介

25公里或30公里以上的大氣

按溫度分層它包括了平流層、中間層、熱層和散逸層;按化學成分和物理特性有臭氧層、電離層和磁層,各層物理性質有很大的不同。

臭氧層:距地面20至30千公尺,實際介於對流層和平流層之間。這一層主要是由於氧分子受太陽光的紫外線的光化作用造成的,使氧分子變成了臭氧。

電離層: 此層中大氣的分子或原子呈電離狀態,分解為電子和離子。形成的原因是光致電離,

主要由太陽紫外輻射引起,以及由微粒輻射產生的電離。電離層對電磁波影響很大,我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點,來實現電磁波的遠距離通訊

磁層:(1)太陽風:從日冕發出的超聲速的等離子體,成分主要是質子、電子和氦原子核

(2)范艾倫輻射帶:位於磁層內離地面1000公里以上的乙個特別強的輻射帶,它是等離子體圈中帶電粒子的高濃度區。

極光:出現在高緯度地區高層大氣中的一種氣體發光現象。

成因:一般認為極光是由太陽發射的微粒流引起的。在地磁場的影響下,微粒流聚集在地磁場附近,與那裡稀薄空氣中的原子或分子相碰撞,引起類似於陰極管內稀薄氣體發光一樣的大氣發光現象。

chapter3

1.大致了解雲的分類

依據雲出現的高度把雲分為高雲(卷雲,卷積雲,卷層雲)、中雲(高層雲, 高積雲)、低雲(層積雲, 層雲和雨層雲)和直展雲(積雲,積雨雲)

2.了解雲生成的原因和條件

雲滴是大氣中的水汽含量達到並超過飽和時生成的。空氣從不飽和到飽和有三個途徑:一是降溫,二是增濕,三是既降溫又增濕,其中以降溫最為重要。

當溫度下降而水汽含量又不變的情況下,由於飽和水汽壓值隨溫度下降,空氣就可以從不飽和達到飽和。一般說,雲主要是靠潮濕空氣在上公升過程中,氣塊絕熱膨脹降溫,達到飽和而生成的。

充足的水汽和上公升氣流是雲生成的必要條件,不同的上公升運動形式,生成不同種類的雲。

chapter4

1.掌握聲波在大氣和海洋中的傳播路徑

大氣中的聲速隨溫度的增加而變大

聲波在大氣和海洋中不是直線傳播的:聲波的折射

聲線:與聲波波陣面相垂直並指向聲波傳播方向的矢線,用來表示聲波能量的傳播路徑。

大氣的聲線

把大氣分為若干層,設各層中的聲速為常數,但各層聲速不同。i代表聲線的入射角,e代表聲線的折射角,c代表各層中的聲速,則:

①氣溫隨高度下降,聲速隨高度減小,聲波向上傳播時,聲線逐漸向上彎曲。

②出現逆溫時,溫度隨高度增加,聲速隨高度增大,聲波向上傳播時,聲線逐漸向下彎曲。

③如果近地面溫度隨高度下降,但上空有乙個逆溫層,則從聲源傳出的聲線先向上彎曲,進入逆溫層後再向下彎曲,回到地面。結果將在聲源附近的正常可聞區以外處出現無聲區,而在比這無聲區更遠的地方,又出現能聽到聲音的「異常可聞區」。

海洋中的聲線

與大氣中同樣的道理,當聲波穿過聲速不同的海水層時,聲線也會向聲速較小的水層彎曲。

觀測表明,在各大洋中的某深度上都存在聲速的極小值,如果把聲源放在這個深度上,從發射器向各個方向發射的聲線束向聲速極小值所在的水層彎曲,聲音可以沿著聲速極小值所在的水層傳播較遠的距離,這個水層稱為水下聲道。

2.掌握天文折射和蒙氣差以及天文折射引起的光象

蒙氣差(天文折射值)

z﹡—天體的真天頂距,z—天體的視天頂距

天文折射的作用總是使星體的視天頂距小於其真天頂距。即是使星體離地平面的高度增加,星體被抬公升。

天文折射引起的光象:

(1)日月變形:當太陽或月亮公升起剛離開地平線時,我們可以看到太陽光碟不是圓的,而是扁平的橢圓形。

原因:太陽從東方公升起時,天文折射使太陽光碟上各點的視位置都向上抬公升乙個高度, 但太陽光碟下邊緣抬公升得比太陽光碟上邊緣抬公升的多些,而太陽光碟水平方向的視直徑沒有變化,因此看上去太陽光碟被壓扁了。

(2)星光閃爍

大氣中不同的氣層密度分布很不均勻,使折射路徑變化引起

(3)綠閃現象

由於大氣的折射率與光波的波長有關,不同顏色光的蒙氣差不同引起

3.掌握光波在大氣和海水中的散射

分子散射是指半徑r遠小於波長的球形粒子對自然光的散射。

特點:散射光的強度是入射光波長和散射角度θ的函式,散射強度隨散射角θ而變:前向散射(θ= 0)和後向散射(θ= 180°)最強,而且二者相等,垂直於入射方向上的散射強度最小,只有前者的一半;散射係數與入射波波長的四次方成反比。

大氣分子和純水的散射基本上符合瑞利散射理論。

公尺散射是指粒子半徑比較大時(如氣溶膠粒子,海水中的懸浮粒子)的散射。

特點:散射光強度前後不對稱,前向散射大於後向散射,散射係數與波長的關係變得很複雜。

大氣和海水散射引起的光象

(1)蔚藍的天空

天空的蘭色是大氣分子對太陽光的散射(瑞利散射)形成的。因為散射光強與入射光波長的四次方成反比,所以對紫光、藍光和青光的散射強,使天空呈蔚藍色。

當大氣比較混濁時,大氣對日光的散射不能用瑞利散射來解釋,此時天空呈現白色或灰白色。

(2)蘭色海洋的形成

潔淨的大洋海水對太陽光的短波部分吸收極少,而其散射又主要為分子散射,散射光強與入射光波長的四次方成反比,因此經過各層海水散射向上的那部分散射光主要為短波,這部分光射出海面就使海水呈現蘭色。海水越潔淨,蘭色越深。當海水中可溶性和懸浮物質較多時,海水就會呈現白色。

(3)曙暮光

,前者叫曙光,後者叫暮光。

成因:曙暮光是由於大氣散射太陽光造成的,在太陽公升起到地平線之前(或日落剛離開地平線時)雖然太陽光已無法直接到達地面,但仍可以照射到地面以上的部分氣層,人們還可以看到從天空中來的散射光,這就是曙暮光。

(4)朝晚霞

在日出前和日落後的天邊常會出現五彩繽紛的現象,稱為霞。出現在早晨的為朝霞,出現在傍晚的為晚霞。

成因:當太陽接近地平線時,厚厚的大氣層的散射作用把紫光、藍光和青光散射掉了,使太陽射過來的光呈現紅、橙、黃色。並使附近的天空和雲也染上了顏色,於是形成了霞。

4.掌握雲霧和降水中的光象

(1)虹和霓

夏季雷雨過後看到的懸掛在太陽對面雨幕上的兩條弧形彩色光帶。

主虹(虹):內紫外紅;副虹(霓):內紅外紫。

成因:虹和霓都是由於太陽光照射到對面天空中正在降落的雨滴上,經過折射、內反射和再折射等過程,並以一定的角度恰好投射到觀測者的眼睛裡而被觀測到的。

(2)暈

出現在高雲中,高雲中的冰晶對日(月)光的折射或反射,在日(月)周圍形成的乙個(或乙個以上)以日(月)為中心的彩色光圈、光弧、光柱或光斑,這些統稱為暈。

成因(22°暈):天空中懸浮著大量六角柱體狀大冰晶且它們橫躺著緩慢下降時,光在冰晶中的折射最小偏向角為22°左右,由於不同波長的光波折射率不同,引起色散,在太陽下方的觀測者觀測到內紅外紫的22°暈。

(3)華

華是一種出現在日(月)周圍,角半徑約1~5°的彩色光環,內紫外紅,但紫色較弱,中間以黃色為主。華出現在有中云的時候。

成因:華是由日(月)光通過大小與可見光波長相近的雲滴(或冰晶)時發生衍射所形成的光象。

(4)峨眉寶光

當清晨或傍晚太陽位於地平線附近時,如果我們站在雲霧繚繞的高山之顛,背對著晴空中的太陽,而面前是雲霧瀰漫,這時有可能看到自己(或周圍的人)的影子映在雲霧幕上,並且圍繞人影的四周出現一圈圈七彩繽紛的光環,這就是峨眉寶光。

成因:峨眉寶光的形成是因為觀測者前面有霧,光線從背後射來,通過這些霧滴發生衍射分光作用,而觀測者前面還有第二霧層,可以作映幕之用,於是通過第一霧層衍射分光所產生的彩色光環映在第二霧層上,就出現了人們看到的寶光。

5.了解晴天大氣電場和大氣電流

晴天大氣電場:在電離層與地表面之間存在著乙個電場,地表面為負電極,電離層為正極,稱為晴天大氣電場。晴天大氣電場隨高度分布不均勻,在近地面場強較強,隨高度遞減很快。

大氣電流:大氣中的帶電粒子在晴天大氣電場的作用下移動(正離子向下移動,負離子向上運動)形成的電流。

chapter5

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