מתאורולוגיה הרצאה 12. הקורס יחידות מבנה
.1והרכבה האטמוספרה מבנה
.2בתנועה האטמוספרה:הלחץ,לחץ מערכות
.3ומשקעים עננים–יציבותאטמוספרית,עננים היווצרות,סוגי
עננים,ערפל,ברקים סופות
.4אוויר מזג מערכות:אוויר מזג מערכות,אוקיינוס זרמי,סופות
.5בישראל האוויר מזג:התיכון במזרח אוויר מזג מערכות
השונות בעונות,ישראל גשמי,השרב תופעת
.6המודרני בעידן מטאורולוגיה–אממתקדמים מדידה צעי,
אוויר מזג חיזוי,האוויר מזג של יזומים שינויים,שינויים
אדם מעשה אקלימיים
.7ותעופה מטאורולוגיה(רשות יחידת)
5. נומרי חיזוי
האטמוספריים השדות חיזוי(לחץ,רוח,טמפרטורה,לחותוכו')
עלבאמצעות סימולציה ידי"מודל"–מממוחשבת ערכת
משוואות מערכת הפותרתכל עבור"נקודה"במרחב
המצב מחיזוי החזאי את שחררה הצלחתואך הסינופטילא
מ"אוויר מזג ללשון תרגומו"
6. תלת סריג ידי על מיוצג המרחב
כל שבו ממדי"קוביה"מיוצגת
ידי על"הסריג נקודת"
שבמרכזה
הפיסיקה חוקי את המייצגות חיזוי משוואות פותרים נקודה כל עבור.המשוואות
מקורבות במשוואות משתמשים ולכן פתירות אינן המדויקות
8. מבוא
ספרות לארבע מתחלק הארץ כדור
ליתוספרה–הארץ כדור קרום של הקשיח החלק
הידרוספרה–97%באוקיינוסים הארץ פני על מהמים
ו2%בקרחונים
ביוספרה–עולםהחי
אטמוספרה–מעהאוויר טפת
קיימותאינטראקציוהביניהן(המים מחזור למשל)
9. כ קיים הארץ כדור4.6שנים מיליארד
קוטרו12,800ק"מ
וניקל ברזל ליבת במרכזו,המגנטי השדה מקור
מותכים סלעים של מעטפת סביבה,
העליון הקרום של פלטות נעות עליה,כ שעוביין70ק"בלבד מ
האטמוספרה מעליהן,מאות שעובייה
קילומטרים
99%ב נמצאת האוויר ממסת30
הק"שלה התחתונים מ
11. באטמוספרה הגזים–מקובורות ורות
החנקן,לצומח כמזון חשיבותו שעיקר,ומועבר מהאטמוספרה מוצא
ע לקרקע"בה המצויות בקטריות י(ובצומח בחי ונקלט),על מתפרק
ברקים ידי(לחמצן ומתחבר)הדשן בתעשית ומשמש.חזרה נפלט
ע לאטמוספרה"בקטריות י
החמצן,החי לקיום תנאי המהווה,בנשימה מהאטמוספרה מסולק
(צמחים של גם)ע אליה ומוחזר ובבעירה"ומיקרו צמחים י
בהטמעה אורגניזמים
הארגון,מעורבות חסר אצילי גז,רדיואקטיבית בהתפרקות שמקורו
(בעבר)אשלגן של איזוטופ של.יציב כיום
חמצני הדו הפחמן,לצומח החיוני,ע נקלט"הצמחים יבפוטוסינטזה
בנשימה לאטמוספרה חזרה ונפלט/בעירה.משמשים אוקיינוסים
זה לגז גדול כמאגר.הנפלטת קרינה היטב בולעמכדה"אותורם
החממה לאפקט
רדון,בהתפרקות ומקורו מהאדמה שנפלט כבד רדיואקטיבי גז
כבדים איזוטופים
13. האטמוספרה תולדות ואלה
כ לפני נוצר הארץ כדור4.5שממנה הגז ערפילית מתוך שנים מיליארד
האחרים הלכת וכוכבי השמש נוצרו.כרוך היה ההיווצרות תהליך
קטנים מוצקים גופים של גדול מספר בהתלכדות(פלנטואידים)שנעו,
הדדיות התנגשויות תוך,השמש סביב במסלול
למטאוריטים האופייני לזה דומה היה הללו הגופים של הכימי הרכבם,
מתכתי-נדיפים יסודות של קטנה תכולה עם צורני(גזים)בעלי שהם
קדמונית אטמוספרה ליצירת פוטנציאל.הצעיר הארץ לכדור אם ספק
כלשהי אטמוספרה היתה והלוהט
14. הרי-אדי של טונות מיליארדי פולטים געש-מים,ופחמן גפרית תחמוצות
דו-חמצני.כיום מאשר גדולה הייתה בעבר הגעשית הפעילות,אלפי היו
הרי-פעילים געש,הקדמונית לאטמוספרה מקור להוות שיכלו
זאת עם,לבין הקדומים הגעש מהרי שנפלטו הגזים הרכב בין שוני קיים
כיום מהם שנפלט הגזים הרכב(השתנה הארץ כדור קרום הרכב כי
מעט משהתקרר,לפני4מיליארדשנים,והאטמוספרה האוקיאנוסים נוצרו
שהכילה85%מים אדי,10%חמצני דו פחמן,תרכובותגפרית ותרכובות חנקן
מקורה היה מה?
16. החיים והיווצרות כימיות התפתחויות
גזים תערובת חשפו בניסויים,שקדם ההרכב את שתאמה
החיים לראשית,וקרינת קוסמית לקרינה דומה לקרינה
ברקים של ולשטף שמש
התוצאה–שתאמו מורכבות אורגניות מולקולות היווצרות
ה את"מרק"הראשונים החיים התאים נוצרי וממנו בו
החיים להיווצרות הקריטי כגורם מאז נחשבים הברקים
17. המיקרו-הראשונים אורגניזמים(כ3.8הספירה לפני שנים ביליון)
יצרו והצומח,פוטוסינתזה בתהליך,שאפשר האטמוספרי החמצן את
החי התפתחות את.האוזון נוצר מהחמצןהסטרטוספרי.על שהגן
התפתחותם את והאיצה הקוסמית הקרינה מפני החיים היצורים
21. ל בנוסףCO2חממה גזי נדיבותנו ברוב תורמים אנונוספים.
למתן תרומתנו,הטבעי למקור המתווספת–הנמצאים חידקים
בביצות,בהמות גידול הוא
27. קריטריונים מספר לפי נקבע האטמוספרה של האנכי המבנה
הטמפרטורה לפי
הכימי ההרכב אחידות לפי(הומוספרה)
היוניזציה רמת לפי(יונוספרה)
32. הפיסיקליים המשתנים בין הקשרים
ע מוגדרים האטמוספרה של"י
האידאלי הגז של המצב משוואת
של הפיסיקליות התכונות
האטמוספרה
p RT
34. p p p p
g g
z RT z RT
,p T,p z
p g z
בגבה האוויר לחץzשמעליו האוויר עמוד משקל ידי על נקבע
לכן,בשעור כשעולים הלחץ תוספתzבביטוי ניתנת
שפתרונה דיפרנציאלית משוואה זוהי
0 0 , 8
gz z
RT H
z zp p e p e H km
בהצבתהמצב משוואת
p
g z
RT
35. באופן הגובה עם יורד האטמוספרי הלחץ
מעריכי(אקספוננציאלי)
ערכו הים פני בגובה1013מ"ובגובה ב4
ק"מ–560מ"בלבד ב
היא אף יורדת האוויר צפיפותמעריכית
הגובה עם,מ1.25ק"גמ"פני בגבה ק
ל הים0.7של בגובה4ק"מ
0 , 8
z
H
zp p e H km
של בגובה הלחץ חישוב10ק"מ(בו
טסים)הנוסחה על בהסתמך
תשובה–290מ"ב
36. הגובה עם הצפיפות מהפחתת הנובעות תופעות
•מתקרר ולכן מתפשט הוא עולה כשאוויר.אחת זוהי
יותר קר גבוהים שמקומות לכך הסיבות
•גבוהים במקומות לנשום קשה–חמצן של החלקי הלחץ
מספיק אינו.נשימה במערכות מצטיידים הרים מטפסי.
•כהים להיות הופכים השמיים,אור את שיפזר אוויר מחוסר
התכלת לגווני השמש,הירח על למשל כמו
39. חוקיקרינה
E-הגוף ידי על הנפלטת הכוללת האנרגיה כמות(וואטלמ"ר)
-סטפן קבועבולצמןשערכו5.67×10-8 Watts m-2 K-4
T–טמפרטורה(בקלווין)
4
E T
וין חוק
אורך את קובעמקסימום הגוף פולט שבו הגלקרינה
חוקסטפןבולצמן
קובעהאנרגיה כמות אתהכוללתמגוף הנפלטתהטמפרטורה פי עלשלו:
43. חישובהסולארי הקבוע–ששטח ליחידת השמש אנרגית טף
של שטח מיחידת האנרגיה שטף
השמש(סטפן חוק לפיבולצמן:)
4 2
2
4
4
s ST R
S
D
4
sT
4 2
4s ST R
היא המספרית התוצאה
1365 Wm-2
שרדיוסה השמש מפני כולל שטףRs
הארץ כדור של שטח ליחידת השטף
מהשמש שמרחקוDלשמש בניצב הפונה
D
Rs
Ts
44. שווי של בהנחה הארץ כדור טמפרטורת קביעתקרינתי משקל
פוגעת שמש קרינת
ארץ קרינת
נפלטת
שמש קרינת
מוחזרת
2
eS R
2
eaS R
4 2
4e eT R מתקיים איזון של במצב
2 2 4 2
4 0e e e eS R aS R T R
1/4
2 4 2 (1 )
(1 ) 4
4
e e e e
a S
a S R T R T
מתקבלת הערכים בהצבתטמפ'255K,שבפועל מזו בהרבה הנמוכה
a–אלבדו,כה של ההחזרה מקדם"א
47. החממה גזי של הכמותית תרומתם
לכאורה,יותר חשובים המים אדי,ידי על נקבע בכמותם השינוי אך
בטמפרטורה שינויים,מגזים הנגרמים קרינתיים באילוצים שמקורם
לאטמוספרה המוחדרים האחרים,ה ובראשםCO2
50. באטמוספרה עוברת שהקרינה הדרך בשטח השמש פגיעת זווית
ביממה השמש לקרינת החשיפה זמן,היום אורך כלומר
השנה עונות את היוצרים הגורמים
מהשמש המרחק
51. מסלול לאורך השמש בקרינת עונתיים הבדליםכדה"א
הגורמים לשאר ביחס זניחים מהשמש במרחק ההבדלים,הם אך
בדרומי אותו ומגדילים הצפוני הכדור בחצי הפער את מחלישים