1) Метеорология – наука об атмосфере земли её составе, строении, свойствах и протекающей в ней физических и химических процессах. Теоретической основой метеорологии являются общие законы физики и химии описаны применительно к атмосфере земли.
Одна из главных задач метеорологии - прогноз погоды на различные сроки.
Климатология – раздел метеорологии, в котором изучаются закономерности формирования климатов и их распределения по земному шару, и изменение в прошлом и будущем .
Основные задачи климатологии состоят в изучении атмосферных процессов за длительный период, обобщении результатов измерений параметров погоды во всех пунктах наблюдений с определением их средних и экстремальных величин и повторяемости сочетаний отдельных метеоэлементов.
Методы исследования:
1. Наблюдение – позволяет собрать фактические сведения об атмосфере, климате и погоде, анализ результатов наблюдений позволяет устанавливать причины наследственной связи с между явлениями , Среда наблюдениё особое место принадлежит аэрологическим наблюдениям искусственных спутников земли, зонды (радио), шаров пилотов.
2. Статистический метод – позволяет обрабатывать результаты наблюдений устанавливать связи между явлениями, но этот метод не объясняет эти связи.
3. Метод физико-математического анализа – позволяет на основе законов физики и с помощью математических уравнений описывать происходящие в атмосфере явления.
4. Геохимический – позволяет описывать химические свойства и процессы происходящие в Атмосфере.
5. Геофизический – позволяет объяснить физические свойства Атмосферы.
6. Картографический – позволяет определить территориальные особенности распространения климатических элементов.
7. Метод географического прогноза – базируется на всех предыдущих методах и позволяет прогнозировать состояние Атмосферных процессов и климата в будущем.
2) История развития метеорологии и климатологии
По мере развития человеческого общества делались попытки регулярных метеонаблюдений.
Первый свод знаний об атмосфере составил Аристотель (4 век до нашей эры). Современная научная метеорология берет начало в 17 веке в это время Галилеем и его учениками были изобретены термометр, барометр, дождиметр. Благодаря этому появилось возможность ведения инструментальных наблюдений за погодой.
Во 2-й половине 1 века в Таскане в Академии экспериментирования предложили организовать первую сеть станций для наблюдений за погодой в нескольких пунктах Европы к этому же времени появились 1-е метеорологические теории (Галилей: теория о муссонах, а Гадлей изучил пассаты).
К началу 18 века Ломоносов считал метеорологию самостоятельной наукой. Метеонаблюдения в России были начаты в Петербурге в 1725 году при академии наук созданной Петром 1, им же были организованы первые камчатские экспедиции. Открылись метеостанции в Казани, Екатеринбурге, Тобольске, Енисейске, Томске, Иркутске и Якутске.
На них измеряли температуру, давление, облачность, снежный покров, вскрытие и замерзание рек.
В 1849 году в России Была организована главная физическая абсерватория а Петербурге она руководила семи метеонаблюдениями на территории России. По мере накопления данных метеонаблюдений стали появляться географические карты показывающие распределение климатических элементов по поверхности земли.
Первая карта газовых изотерм была составлена Гумбольтом в 1817 первые карты температуры января и июля были в 1840, Дове.
Первая синоптическая карта была составлена Брандесом в 1820 году.
Среди русских климатологов конца 19 начала 20 века выделяются работы Воейкова он создал работы о снежном покрове о циркуляции Атмосферы и о климатах земли.
3) Происхождение и развитие Атмосферы
Атмосфера - (от. греч. atmos — пар и sphaira — шар)воздушная оболочка земли которая находится во взаимодействии с другими оболочками.
Нижняя граница тропосферы совпадает с поверхностью земли, верхняя точно неопределенна, разными учеными обозначается от 1 тыс. км. до 2,5 тыс. км.
Значение атмосферы: 1. Защита от ультрафиолета. 2) постоянный температурный режим (благодаря атмосфере поддерживается тепловой баланс земли). Современная атмосфера является результатом её длительного развития в течении которого атмосфера не раз меняла свой состав и свойства. Планета Земля возникла из газопылевого облака в состав которого входили водород и гелий, именно эти элементы входили в состав первичной атмосферы, т.к. при низких температурах другие вещества находились в твёрдом состоянии по мере разогрева планеты, Земля стала терять первичную газово-гелиевую атмосферу и формировать свою собственную атмосферу из газов выделяющихся из недр земли (водяной пар, углекислый газ, метан, хлороводород, аммиак, азот). Примерно такой же химический состав имеют современные вулканические газы. В атмосфере господствовали восстановительные условия.
2 этап наз. переходным от восстановительных условий к окислительным. Главными газами стали азот, СО2, СО3. А в качестве примесей присутствовали метан и кислород.
Кислород появился: 1) при диссоциации молек. воды под действием ультрафиолетового излучения. 2) кислород появился из минералов, оксидов, которые составляли земную кору, при этом свободного кислорода практически не было, он сразу же вступал в химические реакции.
3 этап, проявление жизни и появление фотосинтеза за счет него в атмосфере свободный кислород и его становилось больше.
Современная атмосфера состоит из смеси газов, которую называют воздухом.
4) Состав атмосферы: смесь газов, водяной пар, взвешенные частицы Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частички. Общая масса последних незначительна в сравнении со всей массой атмосферы. Атмосферный воздух у земной поверхности, как правило, является влажным. Это значит, что в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар, т.е. вода в газообразном состоянии. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значительных пределах, в отличие от других составных частей воздуха. Это объясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар может переходить в жидкое и твердое состояние и, наоборот, может поступать в атмосферу заново вследствие испарения с земной поверхности. Воздух без водяного пара называют сухим воздухом. У земной поверхности сухой воздух на 99% состоит из азота (78% по объему или 76% по массе) и кислорода (21% по объему или 23% по массе). Оба эти газа входят в состав воздуха у земной поверхности в виде двухатомных молекул (N2 и О2). Оставшийся 1 % приходится почти целиком на аргон (Аr). Всего 0,08% остается на углекислый газ (СО2). Многочисленные другие газы входят в состав воздуха в тысячных, миллионных и еще меньших долях процента. Это криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон, йод, радон, метан, аммиак, перекись водорода, закись азота и др. Все перечисленные выше газы всегда сохраняют газообразное состояние при наблюдающихся в атмосфере температурах и давлениях не только у земной поверхности, но и в высоких слоях.