لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 71
نگاه اجمالی
مطالعه و پژوهش درباره تمامی جنبه های جو زمین که بطور تفصیلی از سطح زمین تا سطح بالایی جو را دربرمی گیرد ، امروزه تحت عنوان علوم جوی نامیده می شود. واژه قدیمی و مصطلحتر هواشناسی مطالعه مطحو پایانی جو را ، که دارای تغییرات دائمی است ، شامل می شود. بشر از ابتدای خلقت به دلیل تماس نزدیک با طبیعت و مشاهده عینی پدیده های جوی همواره نسبت به کشف این پدیده ها کنجکاوی نشان داده است. اولین تجربه عینی پدیده های جوی شاید مشاهده رعد و برق و آتش گرفتن جنگلها بوده که بعدها به کشف آتش منجر شده است. همچنین اولین کوشش انسان برای تهیه غذا و کشاورزی نیز همراه با دیده بانی هوا بوده است.
هواشناسی شاخه ای تخصصی از فیزیک پیشرفته است که از ابزارهای ریاضی پیچیده ای بهره می گیرد و بر همه علوم فیزیک تکیه ای استوار دارد. هواشناسی بیش از همه با نظریه تابش الکترومغناطیسی ، ترمودینامیک ،مکانیک کلاسیک .، فیزیک شاره ها ، شیمی فیزیک و نظریه لایه مرزی سر و کار دارد. اگر جو زیرین نیز در آن گنجانده شد ، فیزیک خورشید ،طیف شناسی . فیزیک پلاسما . یونش ، فیزیک ذرات بنیادی . پدیده های اشعه ایکس ، نور شناخت .فیزیک پرتوی کیهانی ، پدیده های برانگیزش ، الکترودینامیک ، مگنتوهیدرودینامیک ، انتشار رادیویی و سایر فرآیندهای مربوطه را نیز باید فرا گرفت.
تاریخچه
اولین بار ادموند هالی به سال 1688 اسنادی را در زمینه پدیده های جوی و نقشه های مربوطه به بادهای متواتر در سطح اقیانوسها ، برای بخشی از سطح زمین منتشر می کند و در سال 1840 هوری نقشه بادهای اقیانوسها را ترسیم و توان و جهت وزش آنها را مشخص می سازد و بدین ترتیب در رفع نیاز دریانوردی گامی برداشته می شود.
سیر تحولی و رشد
در اواخر قرن نوزدهم مطالعات جوشناسی در سطح زمین به ویژه در زمینه اندازه گیری بارانها توسعه پیدا می کند و از سال 1916 مطالعه پدیده های جوی در زمینه پیش بینی هوا شکل می یابد و این بررسیها بر مبنای ویژگیهای سیستماتیک صورت می گیرد. در سالهای بعد ، توسعه هوانوردی پیش بینیهای دقیقتری را در وسعت گسترده ای ایجاد می کند و آگاهی هوانوردان از حالات احتمالی آزمایشهای مربوط به هوا در ناحیه معین و برای یک لحظه از زمان الزامی می نماید و به منظور رفع همین نیاز هست که در پاره ای از نقاط دنیا سازمانهای هواشناسی بوجود می آید.
به تدریج به موازات توسعه شناساییهای علمی ، برای بهره گیری منطقی از منابع اقتصادی زمین به آگاهیهای بیشتری از پدیده های جوی احساس نیز می شود ، به گونه ای که برای شناخت قدرت هیدرولیکی ناهممواریها و نفت سفید کوهستانها به عنوان منبع زایش آبها ، تعیین حجم متوسط آب رودخانه ها در رابطه با نوسان میزان بارندگی سالانه حوضه ها مورد توجه قرار می گیرد. همچنین پیشرفت علم کشاورزی به منظور کاشت و برداشت محصولات کشاورزی ، مهندسین زارعی را به کسب اطلاعاتی در زمینه آب و هواشناسی وامی دارد و همین نیاز به عنوان انگیزه دیگری در پیشرفت تحقیقات کلیماتولوژی موثر می افتد.
شاخه های هواشناسی
هواشناسی فیزیکی : بررسی ویژگیها و منشاء تغییرات عوامل آب و هوا را مدنظر دارد.
هواشناسی دینامیکی : به مطالعه توده های هوا و بررسی عوامل انرژی مجموعه اتمسفر و یا جریانات اتمسفری می پردازد.
هواشناسی اتمسفر آزاد :پدیده های اتمسفر را از سطح زمین تا ارتفاعات بیشتر مطالعه می کند.
هواشناسی زیستی
هواشناسی کشاورزی
هواشناسی هوانوردی
هواشناسی مهندسی
هیدروکلیماتولوژی
مباحث مرتبط با عنوان
آب و هواشناسی و سیر تحولی آن
اتمسفر زمین
جو زمین
لایه های مختلف جو
مقدمه
با واژه اتمسفر کم و بیش همه آشنا هستیم. علوم اتمسفری در دو شاخه هواشناسی و آب و هواشناسی به مطالعه ویژگیهای آن می پردازد. که این دو در مقیاس زمانی با هم فرق می کنند. هواشناسی شرایط جوی را در زمان معین و بطور عام با استفاده از اصول و قوانین و مدلهای ریاضی و فیزیکی و دینامیکی در کوتاه مدت بررسی ،پیش بینی می کند و به مطالعه تغییرات اتمسفر می پردازد. آب و هواشناسی هوای غالب در دراز مدت ( اقلیم ) را با توجه به ویژگیها و اصول و مفاهیم جغرافیایی ،عوامل بوجود آورنده و تأثیرات آن بر زندگی انسانی ، تفاوتهای آب و هوایی مکانها مورد بررسی قرار می دهد.
سیر تاریخی
آب و هواشناسی در آثار فیلسوفان یونان باستان با تعبیرهای آب و هوای سه گانه گرم ، معتدل و سرد دیده می شود. اولین کتاب در حدود چهار قرن پیش از میلاد مسیح به نام هواها ، آبها ، مکانها توسط هیپوکرات نوشته شد. در قرن دوم بعد از میلاد بطلمیوس بر اساس تفاوت حرارت سرزمینهای شناخته شده را به هفت اقلیم تقسیم بندی کرد.
هواشناسی علمی از قرن هفده و هیجده بر پایه جمع آوری دانسته ها درباره مناطق مختلف و جمع بندی و میانگین گیری شروع شد که جنبه توصیفی داشت و به دلیل کار با اعداد معرف واقعیت نبوده و به عملکردهای مشترک همه عناصر آب و هوایی توجه نمی شد. در قرن نوزده با کشف قوانین فیزیکی مانند جذب ، تابش ، هدایت ، تبخیر و . . . هواشناسی نیز علمی تر شد و از اصول هیدرودینامیکی استفاده کرد. بنابراین علمی در اواخر قرن نوزده و اوایل قرن بیستم با تهیه و بکارگیری نقشه های هواشناسی جامعه و بوجود آمدن مکتبهای هواشناسی اکثراً با نام شهرهای بزرگ به شکوفایی رسید.
هامبولولت عامل مهم تغییرات را خورشید مطرح کرده . با استفاده از خطوط هم دما نقشه پراکندگی دما را در نیم کره شمالی ترسیم کرد و به تأثیر دما در هواهای متفاوت پی برد. مکتب برگی نظریه جبهه قطبی . تشکیل سیکلون و توده های هوا را مطرح کرد. مکتب فرانکفورت مقدمات مطالعات سه بعدی جو و تأثیرات طبقات میانی و بالایی را بر سیستمهای هوایی مطرح کرد.
مکتب شیکاگو مهمترین کشف آب و هواشناسی یعنی اصل ثابت بودن چرخندگی مطلق توده هوا در طول مسیر حرکت و مدل موجها در حرکت باد را مطرح کرد که به امواج رزبای معروف گشتند ، وجود رودباد نیز در این مکتب کشف شد. مدل گردش عمومی اتمسفر ارائه شد و ثابت شد تغییرات آب و هوایی در زمین نتیجه تأثیر مستقیم انرژی خورشید نیست.
تغییرات فشار اتمسفر . امواج طبقات میانی و بالایی حرکت و چرخش کره زمین و نیروهای کربولیسی نیز نقش دارند. با توجه به تفاوت نگرشهای ، آب و هواشناسی توصیفی ، دینامیک ، فیزیکی ، سینوپتیک ، کاربردی بوجود آمدند که آب و هواشناسی سینوپتیک ( همدیده بانی ) با توجه به تمام جنبه های موثر و احتمالی در آب و هوا جامعیت بیشتری دارد.
آب و هواشناسی فیزیکی
در آب و هواشناسی فیزیکی منبع اصلی انرژی خورشید است. بنابراین سیر تغییرات و تبدیلات آب و هوایی ، مناطق گرم ،سرد ، باد و . . . برای یکنواخت کردن انرژی در سطح کره زمین در ارتباط با خورشید و با توجه به دریافت انرژی و خروج آن از طریق بازتاب و تابش سیاره ای با توجه به ویژگیهای منطقه ای مورد بررسی قرار می گیرد.
هواشناسی فیزیکی اساس هواشناسی دینامیک است ، زیرا لازمه یکنواخت شدن انرژی بین مناطق وزش باد و جابجایی بخار آب بین مناطق با دماهای متفاوت است که با استفاده از قوانین حرکت و دینامیک بیان می شوند. در هواشناسی دینامیک نتایج حاصل از پراکندگی انرژی تابشی خورشید و فرآیندهای ترمودینامیکی با استفاده از روشهای ریاضی و اصول فیزیکی بررسی می شود. هواشناسی دینامیکی مبنای نظری هواشناسی سینوپتیک است.
مباحث مرتبط با عنوان
آب و هواشناسی
اتمسفر زمین
اصول هیدرودینامیک
انرژی خورشیدی
تشعشعات خورشیدی
جو زمین
لایه های مختلف جو
فیزیک هواشناسی
نیروی کربولیس
هواشناسی
هواشناسی سینوپتیک
هواشناسی دینامیک
هواشناسی کاربردی
انرژی خورشید
مهندسی و فن آوری < مهندسی < مهندسی برق
علوم طبیعت < فیزیک < آپتیک
علوم طبیعت < فیزیک < فیزیک هسته ای
علوم طبیعت < فیزیک < فیزیک نوین < فیزیک پلاسما
علوم طبیعت < فیزیک < حرارت و ترمودینامیک < ترمودینامیک
تغییر مسیر از : انرژی خورشیدی مقدمه
خورشید زمین را گرم و روشن می کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می رسید ، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می شد و هیچ موجودی نمی تواست روی آن را بکار می اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد ، توانایی انجام کار را از دست می دهیم و پس از مدتی می میریم.
ما انرژی را از غذایی که می خوریم بدست می آوریم با هر حرکت و کاری که انجام می دهیم ، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند ، که منشاء همه اینها از خورشید می باشد.
تمام دستگاهها و ماشینهای ساخته شده بدست انسان نیز با استفاده از انرژی کار می کنند. بسیاری از این ماشینها برقی هستند. حتماً شما هم از دستگاههایی مثل رادیو ، تلویزیون ، اتو ، یخچال و . . . استفاده می کنید. اگر به هر دلیلی برق خانه قطع شود ، تمام این دستگاهها از کار می افتند و بدون استفاده می شوند. اما آیا می دانید برق چطور تولید می شود ؟ برای تولید برق ، سوختهایی مثل زغال سنگ ، نفت و گاز را می سوزانیم. این نوع سوختها را سوخت فسیلی می نامند.
سوختهای فسیلی از باقی مانده گیاهان و جانورانی بوجود آمده اند که میلیونها میلیون سال قبل روی زمین زندگی می کردند. وقتی این جانوران و گیاهان مردند و از بین رفتند ، سالهای زیادی زیر فشار لایه های زمین ماندند تا به زغال سنگ و نفت و گاز تبدیل شدند و می بینیم که همه انواع مختلف انرژی که قبل تبدیل به یکدیگر نیز هستند از یک منبع به نام خورشید ناشی شده و یا به آن مربوط می شود تابش خورشید منشاء اغلب انرژیهایی است که در سطح زمین در اختیار ما قرار دارد.
باد : ناشی از اختلاف دمای هوا و حرکت نسبی اتمسفر زمین است.
آبشار : ناشی از تبخیر و بارانی که از ان نتیجه می شود.
چوب ،زغال سنگ ، نفت و . . . که منشاء گیاهی دارند به کمک کلروفیل و خورشید ساخته شده اند.
خورشید چیست ؟
خورشید یک راکتور هسته ای طبیعی بسیار عظیم است. که ماده در آن جا بر اثر همجوشی هسته ای به انرژی تبدیل می شود و هر روز حدود 350 میلیارد تن از جرمش به تابش تبدیل می شود ، دمای داخلی آن حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد است. انرژیی که بدین ترتیب به شکل نور مرئی ، فرو سرخ و فرابنفش به ما می رسد 1 کیلووات بر متر مربع است.
خورشید به توپ بزرگ آتشین شباهت دارد که صد بار بزرگتر از زمین است.
این ستاره ها از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می کنند. این پرتوها از خورشید بسوی زمین می آیند در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می شوند و بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می رسند. می دانیم که سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، 8 دقیقه طول می کشد که نور خورشید به زمین برسد. بنابراین می توان فاصله خورشید تا زمین را حساب کر. در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور و گرمای خورشید از دست می رود ، اما همان اندازه ای که به زمین می رسد ، کافی است تا شرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید.
منبع انرژی خورشیدی
با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1011 *8 ،1 مکاوات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی رسد مقداری از آن جذب لایه های اتمسفر می شود.
ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستاره ها و کهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد و غبار شده و این تراکم احتراماً ابر ستاره ای را بوجود می آورند.
انرژی پتانسیل گرانشی سبب ازدیات دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده و در نتیجه دمای داخل آن افزایش می یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.
در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته ای مهیا می شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوم مقداری انرژی آزاد می شود ( 6 ، 17 Mev ). بنابراین همانطوری که گفته شد ، مقدار انرژیی که از خورشید به زمین می رسد ،بوسیله جمع کننده های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
مباحث مرتبط با انرژی خورشید
آب گرمکنهای خورشیدی
اشعه فرابنفش
انرژی خورشید
انرژی پتانسیل گرانشی
پرتو فروسرخ
پلاسمای خورشیدی
تشعشعات خورشیدی
جمع کننده های خورشیدی
جو زمین
خورشید
راکتور هسته ای
ستاره
سلول فتوسل
شار خورشیدی
همجوشی هسته ای
کهکشان
کوره آفتابی
کاربردهای انرژی خورشیدی
فتو ولتائیک
نور مرئی
نیروی جاذبه گرانشی
چگونگی تعیین دمای خورشید
علوم طبیعت < فیزیک < نجوم و اختر فیزیک < کیهان شناسی
علوم طبیعت < فیزیک < نجوم و اختر فیزیک < اختر فیزیک
یک روش به نام قانون وین ، از طول موج تابش حداکثر در طیف خطی نور خورشید ، استفاده می کند. دما به درجه کلوین برابر است با :
روش دیگر از انرژی که به زمین می سد و قانون عکس مربع استفاده می کند. شار انرژی مقدار انرژی عبوری از یک واحد سطح ( مثلاً یک متر مربع ) در هر ثانیه می باشد. با استفاده از قانون عکس مربع درخشندگی نور ، که درمی یابید که :
شارژ خورشیدی در فاصله زمین = شارژ سطح خورشید * ( شعاع خورشید / فاصله تا زمین )2 = 1380 وات بر متر مربع.
از آنجائیکه نور کره خورشید ، تقریباً یک رادیاتور حرارتی
شارژ انرژی در سطح آن = ( دمای سطح خورشید )4* ، که ثابت استفات-بولترمن می باشد. با بازآرائی معادله ، ( دمای نور کره = ( شعاع خورشید / فاصله خورشید تا زمین )2 * ( / شارژ خورشیدی در زمین )4/1 این دو روش دمای خشنی در حدود K5800 را می دهد. لایه های بالائی نور کره سردتر و کم چگال تر از لایه های عمیق تر می باشند. بنابراین در طیف خورشید ، طیف چذبی را می بینند. که طیف جذبی عناصر ، مو جود است و قدرت آنها ، بطور حساسی به دما بستگی دارند. شما می توانید از قدرتهای طیف جذبی ، به عنوان یک ردیاب قوی دما استفاده کرده و دمائی حدود K5840 را اندازه بگیرند.
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد هواشناسی