Transcript ПРИРОДОЗНАНИЕ

ПРИРОДОЗНАНИЕ
учебна година 2009/10
ШУ “Еп. К. Преславски”
Астрономически явления
Звездно небе и съзвездия
Координатни системи
Хоризонтална
Координатни системи
Екваториална
hP = 
Фиг.8
Изгрев, залез и кулминации

Типове светила според изгрева


незалязващи
90-


90-
90-

90-
неизгряващи
hmax=90 - | - |
hmin= + - 90
-(90-)<<90-
Звездното небе на различни
географски ширини
Видимо годишно движение на
Слънцето
Небесен
Í åáåñåí
åêâàòî
хътрЄюЁ
екваторð
P
.

PS
Åêëèï
òèêà
Еклиптика
Видимо денонощно движение на
Слънцето
= 23 27’
= 0 
= -23 27’
пролетно равноденствие
hmax = 90 - 
лятното слънцестояние
hmax = 90- +23 27
есенно равноденствие
hmax = 90 - 
зимно слънцестояние
hmax = 90- -23 27
-(90-)<<90-
северен полюс (=0)
северен полярен кръг (=66 33)
северен тропичен кръг (=23 27)
еклиптика
Астрономически критерии за
географските пояси
а) В студените пояси (зад полярните кръгове) са
възможни полярни дни и нощи;
б) В умерените пояси (между полярните кръгове и
тропиците) Слънцето изгрява и залязва всеки ден и
никога не кулминира в зенит;
в)В горещия пояс (между тропиците) Слънцето е
винаги изгряващо и залязващо светило и два пъти в
годината кулминира в зенит
Смяна на сезоните
Е = Е0 sin(h)
hmax = 90 - | - |
ДВИЖЕНИЕ НА ЛУНАТА.
ЗАТЪМНЕНИЯ

Слънчеви затъмнения
Лунни затъмнения
Измерване на времето в
рамките на денонощието

Звездно време. t между две
последователни горни кулминации на
звезда = периода на околоосно въртене
на Земята (звездно денонощие) ~23h
56m!
Истинско слънчево време. t между
две последователни едноименни
кулминации на центъра на слънчевия
диск (истинско слънчево денонощие)
Средно слънчево време. Средната
продължителност на истинските
слънчеви денонощия (средно слънчево
денонощие)
Tm = tm + 12h
~1=4m
 = Tm - T = tm - t

  10

  10
Земна
орбита
Поясно време
линия на смяна на датата
(демаркационна линия)
пресичане западизток
на следващия ден се повтаря
предходната дата;
пресичане изток  запад:
изпуска се една дата
Календар
лунни (основани на смяната на лунните фази)
средната продължителност на календарните месеци максимално
близка до синодичния месец
Пример: мюсюлмански календар: 354 д.н./година; 12 месеца (30/29 дни)
354/12=29.5 д.н./месец
синодичен месец = времето (29,53 д.н.) между две последователни
едноименни фази на Луната
слънчеви (основани на смяната сезоните)
средната продължителност на календарните години максимално
близка до тропическата година
Пример: Юлиянски календар (46 г.пр.н.е.) 365,25 д.н. (Юлианска година)
Григориански календар (1570 г.) 365,2425 д.н.
тропическата година: времето (365,2422 д.н.) между две
последователни преминавания на Слънцето през пролетната
равноденствена точка.
Строеж на Слънчевата система
Планета
A
e
i
T
P
R
M

Меркурий
0,39
0,2
7
0,24
59d
0,38
0,05
0,98
Венера
0,72
0,07
3,4
0,61
243d
0,95
0,81
0,95
Марс
1,52
0,09
1,8
1,88
24h
0,53
0,1
0,71
Юпитер
5,2
0,05
1,3
11,86
10h
11
318
0,24
Сатурн
9,54
0,05
2,5
29,46
10h
9,4
95
0,13
Уран
19,19
0,05
0,8
84,01
11h
4
14,6
0,24
Нептун
30,07
0,01
1,8
164,79
16h
3,8
17
0,31
Плутон
39,52
0,25
17,1
247,7
6,4d
0,2
0,002
0,31
a - голяма полуос/а.е.; е – ексцентрицитет; i - наклон; T - орбитален период,; P
- период на околоосно въртене; R - радиус/6371 km; M – маса/5,98.1024 kg;  средна плътност/5,52 g/cm3
Видимо движение на планетите
Великият Коперник (публ.1543 г.)
1) В центъра на света се намира Слънцето;
2) Земята и другите планети обикалят около
Слънцето в еднакви посоки и се въртят
около един от своите диаметри;
3) Движението на планетите около Слънцето
се извършва по кръгови орбити с
постоянна скорост;
4) Около Земята се движи само Луната
Йохан Кеплер: количествени
закони за движение
1) Планетите се движат по елиптични орбити, в един от фокусите на
които се намира Слънцето
2) Движението по тези орбити се извършва с постоянна площна скорост;
3) Движението на планетите е периодично, като между периодите T и
големите полуоси a на елиптичните им орбити съществува следната
връзка:
а
2
1
2
2
3
1
3
2
T
a

T
a
Планетни (вътрешни )
конфигурации
1 - долно съединение;
2 - максимална западна
елонгация;
3 - горно съединение;
4 - максимална източна
елонгация
Планетни (външни)
конфигурации 12 -- съединение;
западна квадратура;
3 - противостояне;
4 - източна квадратура.
Слънце: основни
характеристики и строеж
=16 и R= 696 000 km (109 земни)
M=2.1030 kg, (330 000 земни)
средната плътност 1,41 g/cm3 е (1/4 земна)
g=274 m/s2 (28 земни)
светимост:
L = 3,85.1026 W
енергията от единица слънчева площ:
 = L/4R2 = 6,3.107 W/m2
Строеж
Слънчево-земни връзки
200
      
Число на Волф
150
100
50
0
1700
1750
1800
1850
1900
Година
   
 
1950
2000
Космически апарати
а) При v=7,91 km/s кръгова орбита (I). първа космическа скорост
б) При v<7,91 кm/s елиптична орбита (II, апогей в пусковата точка)
в) При v>7,91 кm/s елиптична орбита (III, перигей в пусковата точка)
г) v11,2km/s парабола (траектория IV). втора космическа скорост
д)v 16,6 km/s хипербола (траектория V) трета космическа скорост
.
Физика на планетите
Фиг.41
Фиг.52
ЗВЕЗДИ и НАШАТА
ГАЛАКТИКА
Метеорологически явления
СЪСТАВ И СТРУКТУРА НА ЗЕМНАТА
АТМОСФЕРА
атмосфера в приземния слой:
постоянни компоненти : N2 (78,01%),O2 (20,95%) и Ar
(0,94%) (до 100 km)
променливите компоненти:
Водни пари – основно количество в приземния
слой (до 3 km),
oбемна концентрация: от 0 до 7%.
Въглероден диоксид – до 0.032%
Озон – < 4.10-5 %
Други – SO2, NO2
Аерозоли – от 10-9 до 10-4 m
Атмосфера – вертикална структура
Слой
Тропосфер
а
Граници
(km)
Преходен
слой
0-11
Тропопауза
Стратосфер
а
11-50
Стратопауз
а
Мезосфера
50-90
Мезопауза
Вертикален градиент 6C/km
Фиг. 58
Хоризонтален градиент: 0.01C/km
Термосфер
а
90-800
Термопауза
Атмосфера – хоризонтална структура
неравномерност в пространството
нерегулярност във времето
въздушни маси: обширни области, слабо изменения на
метеорологичните параметри
тропосферни фронтове: тесни зони, големи изменения на
метеорологичните параметри
2 типа метеорологно време:
време в еднородна въздушна маса: бавни изменения на
метеорологичните параметри
фронтално време с облачност и валежи: бързо изменения на
метеорологичните параметри
Важно: промените на метеорологичното време: обусловени от
хоризонталната нееднородност на атмосферата.
ТЕРМИЧЕН РЕЖИМ НА ЗЕМНАТА
ПОВЪРХНОСТ И АТМОСФЕРАТА
парников ефект: Силно затоплящото въздействие на
атмосферата (вода, CO2, O3) върху земната повърхност
Нагряване: (главно) от пряко слънчево греене през
деня
Охлаждане: топлинното излъчване на повърхността
механизми на топлопредаване:
Почва: молекулна топлопроводност
Водни басейни: турбулентност
Денонощните колебания на температурата:
вода – 0,2-0,3,
суша – 15-20.
Годишни колебания на температурата на водата:
полярните и екваториални води: 2,
средни ширини: 6-8.
<<почва и на въздух над сушата
Явления в приземния въздушен слой
дневно повишение на температурата
нощно понижение на температурата (фактори)
ясно време
ниска влажност
отсъствие на турбулентност
Мраз, явление при което минималната температура на
приземния въздух се понижава до или под 0С на при
положителна средна денонощна температура
първи есенен мраз
последен пролетен мраз
ВЕТРОВЕ
Определение за вятър: движение на въздушните маси от места с
високо към места с ниско атмосферно налягане
Елементарна маса въздух: сили:
а) P – сила на тежестта, сума от гравитационната и центробежната сила
б) K – Кориолисова сила
в) Z – центробежна инерчна сила, при движение по криволинейна
траектория;
г) G – сила на баричния градиент
д) T –триене, вискозност на въздуха

Случай на
праволинейни
изобари
Случай на кръгови изобари
Циклонът: система
от кръгови изобари
с център на ниско
налягане (Н)
Антициклон - система от
кръгови изобари с център
на високо налягане (В)
Баричен закон за вятъра - за северното
полукълбо в циклоните движението става
по изобарите в посока, обратна на
часовата стрелка
Обща атмосферна циркулация
(ОАЦ)
ОАЦ определение: хоризонталните движения на атмосферата с
пространствен мащаб от порядъка хиляди km.
Стационарно приближение
Приближение
с отчитане въртенето на Земята
Клетка
на Ферел
Клетка
на Хедли
Реална ОАЦ: основни елементи
Наличието на суша и океани
Неравномерно разпределение на суша/вода
Планините като механични бариери
Основни типове ветрове:
Пасати
Мусони: периодични сезонни ветрове;
зимъс: суша  океана
лятос: обратно (влажен мусон)
Западни ветрове:
средни географски ширини
посоката по паралелите
скоростта им расте с височината.
Локални атмосферни
циркулации (ЛОЦ)
ЛОЦ определение: движения с малки пространствени мащаби,
породени от:
локални нееднородности в разпределението на
налягането (периодични местни ветрове)
или
наличие на механични бариери за движението на
въздушните маси (орографски ветрове)
Морски бриз : периодични денонощни ветрове;
нощем (~зимen мусон): суша  море
денем (~лeтен мусон): море  суша
затишие: сутрин и вечер
Склонов вятър (в планините):
нощем: високо  ниско
денем: ниско  високо
Орографски ветрове
3 случая: планина с височина H на пътя на въздушен
поток с дебелина h:
а) движението спира h<H (Стара планина);
б) потокът заобиколя планината (h<H);
в) потокът прехвърля препятствието, ако h>H;
принудително издигане охлаждане (ако потокът
влажен)  кондензация облак  валеж.
Примери:
Фьон: топъл и сух вятър (суховей), духащ надолу по
склонове
Бора: силен и студен зимен вятър, духащ надолу по
склонове от студено към топло
ОБЛАЦИ
Определение за
облак:
Определен видим
обем от
атмосферата,
съставен от
водни капки,
ледени кристали
(или двете заедно)
и водна пара,
разположен на
известна височина
от земната
повърхност.
Българско название
Латинско название
Семейство I - високи облаци
H0 > 6 km
Символ
Род 1 - перести
Cirrus
Ci
Род 2 - пересто-купести
CirroCumulus
Cc
Род 3 - пересто-слоести
Cirrostartus
Cs
Семейство II - средни облаци
2 < H0 < 6 km
Род 4 - висококупести
Altocumulus
Ac
Род 5 - високослоести
Altostrarus
As
Семейство III - ниски облаци
H0 < 2 km
Род 6 - слоесто-купести
Stratocumulus
Sc
Род 7 - слоести
Stratus
St
Род 8 - слоесто-дъждовни
Nimbostratus
Ns
Род 9 - купести
Cumulus
Cu
Род 10 –
купесто-дъждовни
Cumulonimbus
Cb
Семейство IV - облаци с
вертикално
развитие
Класификация на облаците
Облаци: други класификации
Срямо
нулевата изотерма:
топли (изцяло над)
студени (изцяло под)
агрегатното състояние на
водата
водни,
ледени
смесени
възможност за изваляване
валежни
невалежни
Мъгли (облак на H=0 м)
според видомост:
много гъсти – do 50 m;
гъсти - 50-200 m;
умерени - 200-500 m;
слаби - 500-1000
+
Димка - 1 до 10 km,
помътняване - от 10 до
30 km
чист въздух - над 30 km
Аномални свойства на H2O
при замръзване намалява плътността си и увеличава обема
си (важно за живота във водоемите)
при топене плътността на водата расте до 4C, а след това
намалява
голямо повърхностно напрежение (важно за капкообразуване
и капилярен пренос)
голяма специфична топлоемност и големи специфични
топлини на изпарение и кондензация
универсален разтворител (кондензация върху кондензациони
ядра)
Процеси, свързани с H2O
Изпарениe: (T)<нас. пари(T)
Кондензация: (T)>нас. пари(T)
при V – фиксиран, условие за кондензация (охлаждане):
Т<Торос. (точка на оросяване)
върху водна подложка: >нас. Пари
без водна подложка: >8×нас. пари
Механизми на пренос на парата:
дифузия
адвекция (хоризонтален пренос)
конвекция
Кристализация: израстване на ледени кристали чрез отлагане на
водни молекули върху кристализационни ядра (преохладени водни
капки)
Облако-образуване: насищане чрез охлаждане при принудително
вертикално движение на влажен въздух до точката на оросяване
ВАЛЕЖИ
Валеж: водата (в течна или твърда фаза), кондензирала върху
земната повърхност или паднала върху нея от атмосферата
Вода в:
океани, морета, езера, реки и др. – 1,4.1021 kg.
полярните ледници – 2,9.1019 kg
атмосферата – 9.1016 kg
Факти:
Годишна сума на валежите = 40 × вода в атмосф.
Изпарена вода от океани = 2.5 × изпарена вода от сушата
Валежи над океан/валежи над суша = 1.5!
Изпарение/валежи ~ г.ш.
екв. & тропици: отн. >1
средни г.ш. и пол. обл. <1
Мерки:
Количеството на валежите – [см] воден слой
Интензитет на валежа [см/s] воден слой
Класификация на валежите
по агрегатно състояние
течни (дъжд, ръмеж)
твърди (сняг, суграшица, град)
по интензитет
Обложни
Конвективни
по място на възникване
надземни
наземни (роса, слана, скреж, поледица)
по причина
естествени
изкуствени (вкарване на зародиши в преохладен облак)
ОПТИЧНИ ЯВЛЕНИЯ В
АТМОСФЕРАТА
Механизъм на възникване: пречупване, отражение и дифракция на
слънчева или лунна светлината от облачните елементи
Дъждовна дъга (пречупване, отражение на слънчева светлина от
сферични капки)
Хало
Кръг с радиус 22 (пречупване от ледени кристалчета
– призми с ъгъл 60 )
Кръг с радиус 46 (пречупване и отражение от ледени
кристалчета
– хексагонални призми с ъгъл 120 )
Хоризонтален бял кръг (отражение от ледени
кристалчета)
Венци (дифракция върху капки или кристали с приблизително
еднакъв размер )
ЕЛЕКТРИЧНИ ЯВЛЕНИЯ В
АТМОСФЕРАТА
Нормални условия и ясно време:
излишък от положителни йони в долната атмосферата
земната повърхност - отрицателно заредена по индукция
Електрически заредени облачни елементи (дъждовни капки, снежинки,
градови зърна);
Механизми :
а) Избирателно захващане на йони от поляризирани капки и
обмен на заряди при сблъскване;
б) Балоелектричен ефект, т.е. зареждане при разцепване на
капки или кристали;
в) Наелектризиране при триене на ледените частици една о
друга и при замръзване на преохладени водни капки;
г) Наелектризиране чрез триене с частиците от атмосферата.
Мълния
Начален стадий: електронеутрален облак
Поляризация: пространствено разделяне
на зарядите в облака
Долна част отрицателно заредена
Електирни взимодействия:
Земя-облак
Облак-облак
При напрежение > пробивното за въздуха
(30 kV/cm) - мълния
лидер на мълнията: тесен 16 cm (до
40 cm) канал към Земята, съдържащ
нарастваща лавина от йони
Заряд = 5-35 C,
ток 10-20 kA
Т=18 000 (светкавица)
звукова вълна (гръмотевица).
СИНОПТИЧНА МЕТЕОРОЛОГИЯ
Метеорологично време (време) определение:
- състоянието на приземния слой на атмосферата в дадено
място и в даден момент
- характеризира се с елементи, усещани непосредствено от
хората:
температура
скорост и посока на вятъра
количество и форма на облаците
количество и вид на валежите и др.
Методи за събиране на метеорологична
наметеорологичните наблюдения
информация и организация
Основен метод: наблюдението в метеорологични станции (част от мрежа): открити
площадки с метеорологични прибори:
барометри (в сградата)
барографи (в сградата)
термomeтър (в метеорологична клетки, на височина 2 m)
влагомер (в метеорологична клетки, на височина 2 m)
дъждомерът
хелиографът (мери продължителността на слънчевото греене)
ветромерът (върху стълб с височина 10-12 m)
За високата атмосфера:
станции по планинските върхове
балони-аеростати (с радиосонди до 15-20 km)
самолети
метеорологични ракети (двигател и глава с прибори и
радиопредавател); мерят по време на падането
радиолокатори
лазерните локатори
Автоматични метеорологични станции (в труднодостъпни райони на
сушата и океаните)
Метеорологичните спътници
”виждат” какво е времето над цялото земно кълбо
ценна е информация за океани, тропични и полярни области.
снимките на облачността във видимата (по висока резолюция) и
инфрачервена област (неосветената част от Земята)
Носители на времето
Определение: Aтмосферни образувания, чието движение и еволюция
причинява промяна (изменение) на времето:
- въздушните маси (ВМ),
- фронтовете
- циклоните и антициклоните
Въздушна маса:
-разполага се за дълго време над даден район
- формирана е когато температурата е престане съществено да се изменя в
хоризонтално направление
- създава условия за специален вид време - вътрешномасово
- при неподвижни ВМ лесно се предсказва времето
Фронтални зони (атмосферни фронтове): преходните зони между две въздушни
маси с различни свойства (топла и студена, суха и влажна)
- 10-100 пъти по-големи от ВМ хоризонтални температурни градиенти
- много по-голяма скоростта на вятъра
- наклонени спрямо хоризонта към студената ВМ (клин от студен въздух, над
който е разположен топлият)
- ширината: km до няколко десетки km (приземен слой), няколкостотин km
(височина 3-5 km)
- дебелина - до 1 km
- дължината - до няколко хиляди km
Топъл фронт (ТФ)
- перести облаци Ci – фронтът приближава
- снишаване на облачността
- понижение на налягането
- вятър, перпендикулярно на посоката на фронта
- 200-300 km пред фронта вали обложен дъжд/сняг
- след преминаването валежите спират, вятърът сменя
посоката си обратно, налягането се повишава.
- настаняването на топлата ВМ: температурата се
повишава и ясно/мъгливо време
Студен фронт (СФ)
- определение: студената ВМ измества топлата ВМ
- интензивни възходящи движения
- преобладават облаци с вертикално развитие
- поройни валежи, придружени с гръмотевични бури
- валежите зависят от наклона на фронта и от скоростта на фронта
- след преминаване: температурата се понижава чувствително,
налягането се повишава, скоро валежът спира и настъпва бързо
разкъсване и намаление на облачността
- най-добре изразени през лятото
Тропичните циклони
- зараждат в тропичните райони над океаните (Карибско море, Арабско море,
Калифорния, Мексико, Филипините)
- най-ниските налягания в областта с вихрова
- огромни барични градиенти
- ветрове с ураганна скорост (50-100 m/s)
- Интензивни валежи, гигантски океански вълни
Антициклони
- център не може да се определи точно
- централна област има приблизително еднакво налягане, почти не духа,
валежи почти няма, температурното поле е по-еднородно
- по-пасивни от циклоните
- слаби ветровете в тях са слаби, а в централните им части
Диагнозата на времето (пръв етап на прогнозиране) три групи
фактори:
А) циркулационни: преместването и развитието на:
- циклоните/антициклоните
- въздушните маси
- фронтовете;
Б) трансформационни изменение на свойствата на въздушните маси при
тяхното преместване (денонощния ход на метеорологичните елементи)
В) влияние на релефа
Методи за предсказване на времето
Местни:
състоянието на небето
с вида, промените и движението на облаците
с посоката и скоростта на вятъра
с различни оптични явления
поведението на птици, животни, насекоми и растения
Примери:
а) за задържане на хубаво време - чист залез на Слънцето;
б) за влошаване на времето:
- температурата в 17 ч. е по-висока отколкото в 14 ч.;
- предходната нощ е топла и ветровита;
- поява на перести и слоести облаци, а оттам и на венци и кръгове около Слънцето и
Луната и т.н.
Синоптичният метод:
правила, изведени от общите физични закони
основно помагало - синоптичната карта
синоптик:
- анализира няколко карти за предишни моменти
- установява тенденцията на еволюция на основните носители
- екстраполира
срок на предсказуемост 4-5 дни,
сбъдваемостта на еднодневна прогноза - на 80-90 %.
Синоптична карта
Дългосрочните прогнози на времето (за месец или сезон)
- по-общ характер
- указват общата тенденция
- прогнозата - очаквани средни стойности (норми) на
метеорологичните елементи за периода или отклонения
(аномалии) от многогодишните средни стойности.
- качеството на прогнозите - все още
незадоволително.
Времето в България:
Януари и Февруари: най-студени, тихо и мразовито, ниска облачност
сняг, ветрове от североизток или североизток
Март: променливо, повече валежи
Април: Слана
Май: най-дъждовния месец
Юни: градушки
Юли Август: антициклонален и северозападен тип време, горещници
Септември: най-сухия месец
Октомври: мъгли и слани
Ноември: ясни и мразовити нощи, слънчево, но студено
Декември; трайна снежна покривка
КЛИМАТ
Определение за климат: съвкупност от статистическите свойства на климатичната
система суша-атмосфера-океан-криосфера-биосфера за дълъг краен период време
Климатообразуващи фактори
Две групи:
естествени:
- астрономически (преразпределение в двете полукълба)
ексцентрицитета на земната орбита
наклона на ротационната ос
прецесията на земната орбита
слънчевата активност - тропосфера (за климата: противоречиви
резултатите)
- геофизически
размери на Земята
масата на Земята (~g – земно гравитационно ускорение), по-голяма маса
 по-тънка и по-плътна атмосфера  различен климат
скоростта на въртене около оста  денонощните амплитуди на
метеорологичните елементи  по-малък период  по-малки маплитуди  по-зонална ОАЦ
 по-малки цикклони и антициклони
свойствата на нейната повърхност (суша/вода) и атмосфера
световният океан - главен климатообразуващ фактор
общата атмосферна циркулация - основен климатообразуващ фактор
Други фактори (освен естествените):
антропогенни
непреднамерени: производствена и битова човешка дейност
а) топлинно ”замърсяване” (изгаряне на твърдо и течно гориво)
неравномерното разпределение  циркулацията на атмосферата  времето
и климата
б) отделяне на СО2  глобално затопляне с около 3.
в) фреони  разрушават озона в
г) аерозолно замърсяване
д) изменение на подложната повърхност  топлофизичните
свойства  взаимодействието с атмосферата.
преднамерени: управление на атмосферните процеси
Изменения на климата
Определение: Промените в статистическите свойства на климатичната
система за период, по-голям от няколко десетилетия
Групи изменения на климата:
вътрешновекови колебания
междувекови колебания (с периоди от няколко до няколко десетки века)
ледникови периоди (с продължителност десетки хиляди години)
Интерес представлява климатът през последните 2 млрд. г. от съществуването на
Земята, когато се е появила биосферата.
Източници:
геологичните източници
утайки от дъното на моретата и океаните
морените - индикатори на студен климат
особености на релефа (напр. следи от езера и реки
изкопаемата флора и фауна, прашец и спори
дендроклиматология - анализ на годишните кръгове
(дендрохронологична скала за последните 8-12 хил. години)
палеотемпературен метод - 15О/16О в карбонатите ~ Tводата
Кратки сведения за климата през различните геологични епохи;
декамбрий (7/8 възрастта на Земята)  доминиращата роля на
слънчевото излъчване  зонален климат
края на протерозоя  заледяване
долен палеозой  затопляне
горния палеозой  заледяване
мезозой  затопляне; климат с континентални и океански свойства
палеоген (неозой)  по-топъл климатът
неоген (неозой) застудяване постепенно към екватора
плейтосцен (кватернер) многократните заледявания (t в умерените
ширини с около 10C по-ниска)
- ледникови с продължителност между (70-120 000) г.
- междуледниковите – (15-20 000) г.
холоцен (от кватернер) - последен междуледников период, начало 10-15
хил.год.
По време:
последните 2 млн.год. <t>~const.
t=5-10C ледников/междуледников период
последните 10 хил.год.
преди 4 хил.год. застудяване в Северното полукълбо
последните 1000 год. устойчив климат,
8-14 в. затопляне
14-19 в. застудяване
20 в. Затопляне
последния век:
30-40-те понижение на температурата
в края на 60-те временното затопляне
последните десетилетия:
намаляване на броя на циклоните и антициклоните
увеличаване на интензивност и устойчивост на циклоните и антициклоните увеличаване
на атмосферното налягане в арктичните райони
Проекти за корекции на климата
смекчаване климата на полярните райони чрез построяване на бент на Беринговия
пролив и прехвърляне на топла вода от Берингово море в Северен ледовит океан;
създаване на огромни язовири в Централна Африка и Сахара;
регулиране аерозолния състав на атмосферата
ГЕОФИЗИЧНИ ЯВЛЕНИЯ
ЗЕМЕТРЕСЕНИЯ
Земетресение: Eстествено възникнало в Земята колебателно
движение, което предизвиква разтърсване на земната повърхност
Огнище
Епицентър
сеизмични вълни –
eластичните вълни,
възникващи в
огнището и
разпространяващи
се в земните недра
Типични скорости: 68 км/с
Хипоцентър
Сеизмични скали
Медведев-Шпонхойер-Карник (~зависи от положението на
наблюдателя спрямо епицентъра)
12 степенна, мери се ускорение (сила) mm/s2
Степен 4 - умерено. На открито се усеща от малко хора, но
в здания - от повечето хора. Скърцат врати и прозорци. а=11-25
mm/s2;
Степен 9 - опустошително. Предизвиква силно
повреждане и разрушаване на солидни сгради, изкривяване на ж.п.
релси, свличания в планините, вълнение във водоемите. а=500-1000
mm/s2;
Степен 11 - катастрофално. Предизвиква всеобщо
разрушаване на сгради и подземни комуникации, образуват се
широки пукнатини в Земята в хоризонтално и вертикално
направление, силни изменения в режима на водоизточниците,
загива значителна част от населението. а=2500-5000 mm/s2;
Рихтер (1935 г.) магнитуд М (определя енергията, освободена в
огнището)
Видове земетресения
Според вида на освободената енергия:
Тектонски (еластична)
Вулканични (химическа или кинетична енергия на лавата и газовете)
Обвални (гравитационна)
Според дълбочината на сеизмичните огнища:
нормални - до 60 km
междинни - от 70 до 300 km
дълбокофокусни - от 300 до 700 km
По региони:
Тихоокеанския сеизмичен пояс (80% от освободената сеизмична енергия)
Средиземноморско-Трансазиатската зона (15%)
останалите пада (5%)
форшокове и афтершокове: предхождащи и следващи силен главен трус
моретресения  цунами P=10-30 min (труднозабележима в открит басейн),
скорост (0,2 km/s )
Сеизмична активност
и сеизмичност в България
Определение за сеизмичната активност на даден район: честотата и енергията
на земетресенията в него
Средна честота: 100 000 земетресения/г.
Брой слабите >> Брой силни земетресения
Освободена сеизмична енергия силните >> слабите
Пространственото разпределение:
земетръсните пояси - по поясите на тектонска активност
асеизмичните зони 15 плочи литосферните плочи
оертани от активните зони
най-големи - Тихоокеанска, Евроазиатска, Африканска, Северо- и ЮжноАмериканска, Индо-Австралийска и Антарктическа
Три типа активните зони:
- рифтови зони - плочите се отдалечават, плитки огнищата
- зони на срещупосочно движещи се литосферните плочи, дълбоки огнища
и големи земетресения
- зони на хоризонтални разместващи се плочи, плитки огнища
механизъм на натрупване и освобождаване на еластична енергия:
хоризонтални движения на литосферните плочи под въздействие на
крупномащабни течения, обхващащи цялата планета
Прогнозирането на земетресенията
а) Геоакустичен метод: бучене преди главния трус се чува от пукнатини,
сливащи се разрив
б) Наклонометричен метод - изменение на наклона на земната повърхност
в) Магнитометричен метод - изменението на земното магнитно поле
градиента на електричния потенциал на атмосферата поради деформация
г) поведението на животни
България:
Егейската сеизмоактивна област
Средиземноморско-Трансазиатския сеизмичен пояс
Унищожителни земетресения:
с. Крупник (1904)
Калиакра (1901) от 9-та степен
Горнооряховица (1913) от 8-ма степен
3 земетресения в Тракийската низина (1928)
Вранча (1977)
рой в Стражица (1986)
Сеизмични райони:
Маришки
Тунджански
Югозападен
Родопски (асеизмичен)
Североизточен
Бургаско-Странджански (асеизмичен)
Горнооряховски
Централна станция (ГФИ, БАН)
мрежа от 12 станции
СТРОЕЖ НА ЗЕМНИТЕ НЕДРА
Сведения: от разпространението на сеизмични вълни:
а) Кора - до 70 km;
б) Мантия - до 2 900 km;
в) Ядро - до 6370 km
Два типа земна кора:
Континентален: няколко десетки km;3 подслоя:
седиментен (до 20 km),
гранитен (10-40 km)
базалтов (10-70 km).
Океански:
малка дебелина
отсъствие на гранитен слой
3-km седиментен слой
базалтов слой
Друга структура:
Литосфера (дебелина ~100 km)
кора+горна мантия (субстрат)
Астеносфера (слаб слой до ~300 km) аморфно състояние на ввото
Лито+Астено сфери=Тектоносфера (надлъжни и напречни вълни)
Ядро: течно (само надлъжни вълни) и твърдо
МАГНИТНО ПОЛЕ НА ЗЕМЯТА
Северният
магнитен полюс
открит от Джеймс
Рос в 1831 г. Той
има координати
=70 с.ш. и
=76 з.д.
(Канадското
задполярие).
Южния магнитен
полюс достига за
пръв път през 1952
г. (френска
експедиция)
Неговите
координати са
=75 ю.ш. и =155
и.д. (около
Антарктида).
Представяне на земното магнитно поле:
T = T0 + T1 + T2 + T3 + T
T0 е диполното поле,
T1 - материковото поле (6 големи аномалии), обхващащо огромни
пространства и дължащо се на нееднородния строеж на Земята, до 30% от
диполното, произход - от голяма дълбочина, 0,2/год. (западен дрейф)
T2 - регионално поле (дълбок строеж)
T3 - локално поле (плитък строеж)
T - променливо магнитно поле до 2% от Т; два типа смутени и
спокойни
(T0+T1) съставя нормалното (главното) магнитно поле
(T2+T3) - аномално магнитно поле (обикновено <10%); до (20 -100) km ;
призход: поляризaция на скални маси
Магнитни бури - смущения с голяма амплитуда
- продължителност 2-3 денонощия
- най-голям интензитет в първите часове
- aмплитудата ~ геомагнитната ширина, като нараства многократно към полюсите
- 11-годишна цикличност
- съвпада по фаза със слънчевата активност
- причина корпускулярни потоци от Слънцето
Палеомагнетизма - остатъчната намагнитеност на скалите от различни
геоложки епохи (преди 500 г.)
вулканичните скали - при изстиване термоостатъчна намагнитеност
седиментните - при утаяване във водните басейни
вещества - магнетит (Fe3O4), хематит (Fe2O3 ), титаномагнетит
Основните резултати:
Главното магнитно поле на Земята е съществувало винаги и се мени
Оста на това диполно поле е успоредна на ротационната ос на Земята
Интензитетът на магнитното поле се е изменял в различните епохи от 0.2х до 1.5х от съвременната
стойност
Полярността на земния магнитен дипол се обръща с период ~10 000 год. по остатъчната намагнитеност
за скали с различна възраст
Палеомагнитните данни дават възможност да се реконструира положението на континентите в
миналите геоложки епохи и да се проследи техния път (неомобилизъм)
ЕЛЕКТРИЧНИ ЯВЛЕНИЯ В
ЗЕМЯТА
Токове (10-15 mA) в Земята  причини:
а) контактна потенциална разлика между различни материали,
термоелектрични и електрохимични процеси (локални ел. полета)
б) атмосферно-електрични процеси (локални ел. полета)
в) изменения на земното магнитно поле (глобално поле, телуричен ток)
Телурични токове:
- големина ~ зависи от г.ш.  намаляват от високите (10000х mV/km) към
ниските географски ширини (mV/km)
.
- посока ~ зависи от географската ширина - зонално в полярните и
екваториални области средните ширини - меридионално
- съвпадението по фаза на измененията на земното магнитно поле
- дълбочината на проникване нараства с периода на вариацията
- полза – данни за проводимостта до дълбочина 1000 km.
ТОПЛИННО ПОЛЕ НА ЗЕМЯТА
Температура на Земята:
На дълбочина 400 km: 1400-1700С
На Граница мантия/ядро: 5000С
Топлинен поток (97 % от вътрешната топлина
генерирана в литосферата)
Процеси:
радиоактивния разпад в гранитите (главен
източник) 238U, 239U, 232Тг, 40K
химични процеси (нищожен принос)
гравитационна диференциация
тектонски процеси
сеизмични явления (0.1%)
приливно триене (10-15%).
ГЕОФИЗИЧНИ ПРОУЧВАНИЯ
Значение: осигуряване на суровини и енергийни източници
- положение
- форма
- размери
- свойства на изучаваните геоложки обекти
Методи (според изучаваното физично поле)
- сеизмични
- гравиметрични (дебелината кората и слоевете)
- магнитни (дълбоките разломи)
- електрични
- геотермични
- радиометрични
По място на изследване:
- полеви
- аерогеофизика (дълбоките разломи)
- подземна геофизика
- сондажна геофизика
- морска геофизика
Според геоложки задачи:
- регионални (обширни пространства)
- нефтени (с гравиметрични и сеизмични методи)
- структурни (водоносните басейни, търсене на подземни води)
- рудни (електричните методи)