Mặt trời, không khí và nước

67

Mặt trời, không khí và nước

Xin thưa, ba từ này: mặt trời, không khí và nước là những từ chính trong khoa học về thời tiết - khí tượng. Khí tượng học từ lâu đã không còn là một môn khoa học mang tính mô tả thuần túy; bây giờ các vấn đề của nó được giải quyết bởi các đại diện của các ngành khoa học chính xác - địa vật lý và toán học.

Ví dụ, nghiên cứu các quá trình xảy ra trong bầu khí quyển của hành tinh chúng ta là phần quan trọng nhất của nghiên cứu địa vật lý. Kiến thức về các định luật cơ bản về chuyển động của khối không khí, cấu trúc và sự phát triển của khí quyển, quy luật truyền và hấp thụ sóng điện từ và sóng âm trong đó là cần thiết đối với các thủy thủ và người điều hành vô tuyến, phi công và nhà thiên văn học. Nhưng chúng ta có thể nói rằng mục tiêu chính của vật lý khí quyển - một trong những nhánh của địa vật lý hiện đại - là nghiên cứu có hệ thống về thời tiết và khí hậu, theo cách này hay cách khác ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của cuộc sống chúng ta.

Cuốn sách ngắn “Không khí xung quanh chúng ta”* của T. Chandler bắt đầu bằng câu chuyện về quan sát thời tiết. Nó được dành để mô tả các quá trình vật lý dẫn đến những thay đổi về thời tiết và khí hậu, mô tả động lực tác động của lớp vỏ hành tinh chúng ta. Tác giả nói về cấu trúc của khí quyển, thành phần hóa học và sự phân bố nhiệt độ theo độ cao cũng như sự cân bằng nhiệt của Trái đất và khí quyển.

Bài trình bày được cấu trúc theo cách mà người đọc không yêu cầu bất kỳ kiến ​​thức nào về vật lý khí quyển trước đó. Tất cả các thuật ngữ đặc biệt (tuy nhiên không quá nhiều) đều được giải thích chi tiết, chủ yếu chú ý đến ý nghĩa vật lý của chúng. Ví dụ, khái niệm suất phản chiếu của các bề mặt khác nhau (được gọi là phần năng lượng mặt trời được phản xạ bởi bề mặt) được giải thích chi tiết. Người đọc biết rằng khoảng 19% năng lượng mặt trời được hấp thụ khi nó đi qua bầu khí quyển, khoảng 34% được phản xạ trở lại không gian từ các đỉnh mây và bề mặt trái đất, và 47% tiếp cận và được bề mặt hành tinh của chúng ta hấp thụ.

Sự hấp thụ năng lượng mặt trời dẫn đến sự chuyển động liên tục của bầu khí quyển trái đất. Chuyển động phức tạp của khối không khí, đặc điểm ở các độ cao và độ cao khác nhau, sự ổn định của gió - những vấn đề này là một trong những vấn đề chính của vật lý khí quyển. Một mô tả đầy đủ về chúng bằng ngôn ngữ toán học chặt chẽ sẽ được hiển thị trong tương lai. Chandler nói về tất cả những điều này một cách định tính, sử dụng câu chuyện của mình bằng sơ đồ và bản đồ đồ họa.

Mô tả các loại mây quan sát được ở các độ cao khác nhau, tác giả giới thiệu đến người đọc các lý thuyết về sự bay hơi và ngưng tụ, đối lưu và hình thành tinh thể băng. Ông đưa ra một sơ đồ về sự hình thành lượng mưa, nói về các phương pháp và lý thuyết khác nhau trong lĩnh vực này. Hiểu bản chất vật lý của quá trình bay hơi và ngưng tụ là điều kiện tiên quyết quan trọng để lập kế hoạch và thực hiện chương trình thoát nước và tưới nước. Bầu khí quyển của Trái đất chứa hơn 13 tỷ tấn hơi ẩm. Tốc độ lưu thông hơi ẩm trong khí quyển là khoảng 16 triệu tấn mỗi giây hoặc 505 tỷ tấn mỗi năm. Chandler còn đưa ra một vài con số thú vị hơn. Bầu không khí được làm mới hoàn toàn nguồn cung cấp độ ẩm 36 lần một năm; nói cách khác, trung bình một phân tử hơi nước đến Trái đất sau 10 ngày bốc hơi. Những tính toán này không khó thực hiện và rất hữu ích.

Điều tự nhiên là đưa vào cuốn sách một phần “Khí tượng học khái quát”, dành cho sự hình thành các luồng không khí, sự tương tác của các mặt trận không khí ấm và lạnh, sự hình thành các chu kỳ và phản vòng. Thoạt nhìn, bản đồ và sơ đồ khái quát không quá dễ hiểu. Sau khi đọc cuốn sách của Chandler, những khó khăn này dường như tự biến mất và người đọc sẽ có thể tự mình vẽ ra những sơ đồ đơn giản về chuyển động của các luồng không khí.

Phần cuối cùng của cuốn sách được dành cho khí hậu. Nó nói về các yếu tố vật lý cần thiết cho sự hình thành khí hậu địa phương như thế nào và tại sao gió cục bộ thổi vào các khu vực ven biển và rừng, điều kiện tự nhiên (địa hình, sự hiện diện của các hồ chứa, v.v.) ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào.

Cuốn sách “Không khí xung quanh chúng ta” của T. Chandler giới thiệu lĩnh vực vật lý hấp dẫn và đầy hứa hẹn; độc giả «Kvant» chắc chắn sẽ đọc nó với sự quan tâm và lợi ích to lớn, v.v.