Климат на земле. Формирование и эволюция.

Климат (от греч. klí ma, родительный падеж klí matos, буквально — наклон; подразумевается наклон земной поверхности к солнечным лучам), многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле и являющийся одной из ее географических характеристик. При этом под многолетним режимом понимается совокупность всех условий погоды в данной местности за период в несколько десятков лет; типичная годовая смена этих условий и возможные отклонения от нее в отдельные годы; сочетания условий погоды, характерные для различных ее аномалий (засухи, дождевые периоды, похолодания и прочее). Около середины 20 в. понятие Климат, относившееся ранее только к условиям у земной поверхности, было распространенно и на высокие слои атмосферы. Исследования осадочных отложений, ископаемых остатков флоры и фауны, радиоактивности горных пород и др. показывают, что Климат Земли в различные эпохи существенно менялся. В течение последних сотен миллионов лет (до антропогена) Земля, по-видимому, была более тёплой, чем в настоящее время: температура в тропиках была близка к современной, а в умеренных и высоких широтах гораздо выше современной. В начале палеогена (около 70 млн. лет назад) температурные контрасты между экваториальными и приполярными областями начали возрастать, однако до начала антропогена они были меньше ныне существующих. В антропогене температура в высоких широтах резко снизилась и возникли полярные оледенения. Последнее сокращение ледников в Северном полушарии закончилось, по-видимому, около 10 тыс. лет назад, после чего постоянный ледовый покров остался главным образом в Северном Ледовитом океане, в Гренландии и на др. арктических островах, а в Южном полушарии — в Антарктиде. Для характеристики Климат нескольких последних тыс. лет имеется обширный материал, полученный с помощью палеографических методов исследования (дендрохронология, палинологический анализ и пр.), на основании изучения археологических данных, фольклорных и литературных памятников, а в более позднее время — и летописных свидетельств. Можно заключить, что за последние 5 тыс. лет Климат Европы и близких к ней районов (а вероятно, и всего земного шара) колебался в сравнительно узких пределах. Сухие и тёплые периоды несколько раз сменялись более влажными и прохладными. Примерно за 500 лет до н. э. осадки заметно увеличились и Климат стал более прохладным. В начале н. э. он был сходен с современным. В 12—13 вв. Климат был более мягким и сухим, чем в начале н. э., но в 15—16 вв. опять произошло значительное похолодание и увеличилась ледовитость морей. За последние 3 столетия накоплен всё возрастающий материал инструментальных метеорологических наблюдений, получивших глобальное распространение. С 17 до середины 19 вв. Климат оставался холодными влажным, ледники наступали. Со 2-й половины 19 в. началось новое потепление, особенно сильное в Арктике, но охватившее почти весь земной шар. Это так называемое современное потепление продолжалось до середины 20 в. На фоне колебаний Климат, охватывающих сотни лет, происходили кратковременные колебания с меньшими амплитудами. Изменения Климат имеют, таким образом, ритмический, колебательный характер. Климатический режим, господствовавший до антропогена, — тёплый, с малыми температурными контрастами и отсутствием полярных оледенений — был устойчивым. Напротив, Климат антропогена и современный Климат с оледенениями, их пульсациями и резкими колебаниями атмосферных условий — неустойчив. По выводам М. И. Будыко, совсем небольшое повышение средних температур земной поверхности и атмосферы может привести к уменьшению полярных оледенений, а проистекающее отсюда изменение отражательной способности (альбедо) Земли — к дальнейшему потеплению их сокращению льдов до полного их исчезновения. Погода — это ежедневное состояние атмосферы и является хаотичной нелинеарной динамической системой. Климат — это усредненное состояние погоды и он, напротив, стабилен и предсказуем. Климат включает в себя такие показатели как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте. На Земле выделяют следующие климатические пояса: 1)Экваториальный пояс: Экваториальный климат, Субэкваториальный пояс, Тропический муссонный климат, Муссонный климат на тропических плато

2)Тропический пояс: Тропический сухой климат, Тропический влажный климат,

3)Субтропический пояс: Средиземноморский климат, Субтропический континентальный климат, Субтропический муссонный климат, Климат высоких субтропических нагорий, Субтропический климат океанов

4)Умеренный пояс: Умеренный морской климат, Умеренно-континентальный климат, Умеренный континентальный климат

, Умеренный резко континентальный климат, Умеренный муссонный климат

5)Субполярный пояс: Субарктический климат, Субантарктический климат,

6)Полярный пояс: Полярный климат

, Арктический климат, Антарктический климат.

Планетарная модель атома Резерфорда и ее особенности

Модель атома, предложенная Резерфордом в 1911 г., напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него но своим орбитам движутся электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электроны — отрицательный. Вместо сил тяготения, действующего в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов — атом электрически нейтрален. Неразрешимое противоречие этой модели заключалось в том, что электроны, чтобы не потерять устойчивость, должны двигаться вокруг ядра. В то же время они, согласно законам электродинамики, обязательно должны излучать электромагнитную энергию. Но в таком случае электроны очень быстро потеряли бы всю свою энергию и упали на ядро. Следующее противоречие связано с тем, что спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как электрон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывает, что атомы излучают свет только определенных частот. Именно поэтому атомные спектры называют линейчатыми. Другими словами, планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамикой Дж. К. Максвелла.

такой атом не может быть устойчивым: двигаясь по круговым (или эллиптическим) орбитам, электрон испытывает ускорение, а поэтому он должен излучать электромагнитные волны, несущие энергию. Потеря энергии приведет электрон к падению на ядро. Таким образом, подобный атом не может быть устойчивым, а потому в реальности не может существовать. Таким образом, классическая физика не могла найти объяснения устойчивости атомов. Суть опыта Резерфорда: Резерфорд изучал явление, которое наблюдалось при бомбардировке пластинки тонкой золотой фольги альфа-частицами, излучаемыми таким радиоактивным элементом, как уран. Оказалось, что с помощью угла отражения альфа-частиц можно изучать структуру устойчивых элементов, из которых состоит пластинка. Согласно принятым тогда представлениям, модель атома была подобна пудингу с изюмом: положительные и отрицательные заряды были равномерно распределены внутри атома и, следовательно, не могли в значительной мере изменять направление движения альфа-частиц. Резерфорд, однако, заметил, что определенные альфа-частицы отклонялись от ожидаемого направления в значительно большей степени, чем это допускалось теорией. Работая с Эрнестом Марсденом, студентом Манчестерского университета, ученый подтвердил, что довольно большое число альфа частиц отклоняется дальше, чем ожидалось, причем некоторые под углом более чем 90 градусов. Тот факт, что многие альфа-частицы проходили сквозь фольгу, не отклоняясь от своего направления движения, говорит о том, что атом не является сплошным образованием. Так как масса альфа-частицы почти в 8000 раз превосходит массу электрона, то электроны, входящие в состав атомов фольги, не могут заметно изменить траекторию альфа-частиц. Рассеяние альфа-частиц может вызывать положительно заряженная частица атома – атомное ядро. Планетарная модель атома не могла объяснить ни устойчивости атомов, ни линейчатый характер спектра газов и паров.

I постулат - постулат стационарных состояний:

В атоме существуют стационарные квантовые состояния, не изменяющиеся с течением времени без внешнего воздействия на атом.

В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн, хотя и движется с ускорением.

Каждому стационарному состоянию атома соответствует определенная энергия атома.

Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны.

II постулат - правило частот: При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается 1 фотон.