Исследовательская работа по физике "Серебристые облака - индикаторы катаклизмов"

Цель исследования:

1. Исследование природы, свойств и структуры серебристых облаков.

2. Роль серебристых облаков как естественных индикаторов физических условий в верхней атмосфере.

Актуальность работы обусловлена следующими факторами:

-  широкое освещение вопроса в научной литературе о важности исследования серебристых облаков, так как они являются своего рода индикатором сложных физико-химических и динамических процессов, протекающих в земной атмосфере на больших высотах (60-100 км),

- общий интерес со стороны ученых всего мира к теме исследования серебристых облаков ;

- наличие  практической потребности результатов исследования серебристых облаков;

- Недостаточность исследования учеными причин происхождения серебристых облаков и связи их появлений с различнымигео, гелио и космофизическими явлениями.

1. Введение.

Я  большой  любитель астрономии и хочу как можно больше знать о нашей Вселенной, о  космических  телах и процессах, протекающих в космосе,об их влияния на планету Земля. Мы первые создали космические корабли, первые преодолели земное притяжение! Мы первые покорили космос! Мы первые вышли в открытый космос!  Именно наши ракеты "Протон" выводят спутники любых стран на орбиты! Россия готовит космонавтов любых стран!

Космонавтика - одно из немногих направлений науки, где мы ещё сохраняем лидирующие позиции в мире.Но еще много  неразгаданных тайн хранит  холодныйкосмос. И одной из таких тайн являются  прекрасные серебристые облака. Меня очень заинтересовало это редкое атмосферное явление . Я решила систематизировать всю научную информацию об этих загадочных облаках, изредка  сверкающих  в небе, появляющихся  в неожиданных местах  и попытаться вникнуть в эту великую  тайну,  лежащую  за порогом обычной жизни.

2. Облака в атмосфере.

Строение атмосферы Земли.

Чтобыразобраться в механизме образования облаковрассмотримстроениеатмосферыЗемли.В земной атмосфере можно выделить несколько слоев, различающихся по температуре и плотности.

Тропосфера - самый нижний слой атмосферы, толщина которого над полюсами составляет 8-10 км, в умеренных широтах - 10-12 км, а над экватором - 16-18 км.Воздух в тропосфере нагревается от земной поверхности, т. е. от суши и воды. Поэтому температура воздуха в этом слое с высотой понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м. У верхней границы тропосферы она достигает -55 °С. В тропосфере сосредоточено около 80 % массы атмосферы, находится почти весь водяной пар, возникают грозы, бури, облака и осадки, а также происходит вертикальное (конвекция) и горизонтальное (ветер) перемещение воздуха.Погода в основном формируется в тропосфере.

Стратосфера - слой атмосферы, расположенный над тропосферой на высоте от 8 до 50 км. В стратосфере сосредоточено 20 % массы атмосферы. Воздух в этом слое разрежен, практически нет водяного пара, а потому почти не образуются облака и осадки. Однако в стратосфере наблюдаются устойчивые воздушные течения, скорость которых достигает 300 км/ч. В этом слое сосредоточен озон

(озоновый экран, озоносфера), слой, который поглощает ультрафиолетовые лучи, не пропуская их к Земле и тем самым защищая живые организмы на нашей планете. Благодаря озону температура воздуха на верхней границе стратосферы находится в пределах от - 50 до 4-55 °С.

Между мезосферой и стратосферой расположена переходная зона - стратопауза.

Мезосфера - слой атмосферы, расположенный на высоте 50-80 км. Плотность воздуха здесь в 200 раз меньше, чем у поверхности Земли. Цвет неба в мезосфере кажется черным, в течение дня видны звезды. Температура воздуха снижается до -75 (-90)°С.

Термосфера начинается на высоте 80 км Температура воздуха в этом слое резко повышается до высоты 250 м, а потом становится постоянной: на высоте 150 км она достигает 220-240 °С; на высоте 500-600 км превышает 1500 °С.

В мезосфере и термосфере под действием космических лучей молекулы газов распадаются на заряженные (ионизированные) частицы атомов, поэтому эта часть атмосферы получила название ионосфера - слой очень разреженного воздуха, расположенный на высоте от 50 до 1000 км, состоящий в основном из ионизированных атомов кислорода, молекул окиси азота и свободных электронов.

В ионосфере возникают полярные сияния - свечение разреженных газов под влиянием электрически заряженных летящих от Солнца частиц - и наблюдаются резкие колебания магнитного поля.

Экзосфера - внешний слой атмосферы, расположенный выше 1000 км. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.

Механизм образование облаков.

Облака - это системы взвешенных в атмосфере облачных элементов (продуктов конденсации водяного пара), которые при укрупнении выпадают в виде осадков. Облака бывают самые разные. В хмурый дождливый день их плотные серые слои низко висят над Землёй, мешая пробиться солнечным лучам. Летом по голубому небу друг за другом бегут причудливые белые «барашки», а иногда высоко-высоко, где серебристой звёздочкой летит самолёт, можно увидеть белоснежные прозрачные «перышки» и «коготки».

Облака - скопление в атмосфере капелек воды, кристаллов льда, а чаще тех и других одновременно.

Несмотря на всё разнообразие форм и видов облаков, причина их формирования одна. Облако образуется, потому что воздух, нагретый у поверхности Земли, поднимается вверх и постепенно охлаждается. На определённой высоте из него начинают конденсироваться (от лат. condensatio - сгущение - прим. от geoglobus.ru) мельчайшие капельки воды, водяной пар переходит из газообразного состояния в жидкое.

Это происходит оттого, что холодный воздух содержит меньше водяного пара, чем тёплый. Для начала процесса конденсации необходимо, чтобы в воздухе присутствовали ядра конденсации — мельчайшие твёрдые частицы (пыль, соли и другие вещества), к которым могут прилипнуть молекулы воды. Облака образуются в результате сложных физических процессов, происходящих в атмосфере, что и обуславливает их огромное многообразие. Большая часть облаков образуется в тропосфере, но изредка они встречаются и в более высоких атмосферных слоях. 

Классификация облаков.

В соответствии с основными признаками облаков существуют следующие  их классификации:

1. Морфологическая - по внешнему виду. Облака могут быть расположены в виде отдельных изолированных масс или сплошного покрова, их строение может быть различным (волокнистым, однородным и т.д.), нижняя поверхность - ровной, расчленённой или изорванной. Облака могут быть плотными или тонкими, просвечивать небо, звёзды, Солнце или Луну. Все вышеперечисленные признаки характеризуют форму или внешнее строение облаков.

2. Генетическая - по происхождению (характеру образования).

3. Микрофизическая - по микрофизическому строению (агрегатному состоянию, виду и размерам облачных частиц, их распределению внутри облака).

Распределение облаков в атмосфере.

Формы облаков в тропосфере очень разнообразны. Облака тропосферы условно разделяют на три яруса: нижний - до 2 км, средний - от 2 до 8 км и верхний ярус - от 8 до 18 км, к отдельной группе относятся облака вертикального развития.

Образование, развитие и разрушение вышеперечисленных форм облаков происходит в тропосфере. В природе существуют  другие виды облаков, образующиеся на ещё больших высотах.К таким облакам относятся:

Сверхперистые - образуются в нижней стратосфере или вблизи субтропической тропопаузы на высоте 14-16 км. Наблюдаются редко, видны только в сумерки после захода или перед восходом солнца, когда нижележащий слой атмосферы погружён в земную тень, а слой облаков освещён прямыми лучами.

Перламутровые - образуются в стратосфере на высоте 22-30 км. В сумерки кажутся светящимися на тёмном небе. Имеют вид больших, но очень лёгкихвысоко-кучевых чечевицеобразных облаков в волнах длиной 45—70 км.   

Весь материал - в документе.