Васил Андреев | Стойчо Панчев | Любомир Кръстанов (автори)
Твърда корица, среден формат | 559 стр. | 556 гр.
(използвана, отчислена от библиотека книга - без заглавна страница, едва забележимо подчертавамо с блед черен молив върху 16 страници, останалата част в без следи от употреба, позахабен външен вид)
*
ПРЕДГОВОР
Изминаха повече от десет години от написването на предишния учебник по обща метеорология от С. Панчев и Р. Божков. Бързото му изчерпване показва, че освен студентите от физическите специалности на университетите към въпросите на основите на физиката на атмосферата са проявили интерес широк кръг други специалисти, на първо място метеоролози и хидролози. Междувременно с реформата на висшето образование у нас през 1972 г. беше съзадена новата специалност физика на Земята, атмосферата и Космоса (ФЗАК) към Физическия факултет на СУ „Климент Охридски*' с профил по метеорология. Изработени бяха нови учебни планове и програми на профилиращите курсове, включително и на основния — обща метеорология. Всичко това, както и развитието на самата наука за атмосферата, наложи написването на нов учебник по основи на метеорологията.
В колектива, написал настоящия учебник, двама от авторите са нови. Той е резултат на дългогодишния опит в преподаването на този курс, четен последователно на студентите метеоролози от Л. Кръстанов, С. Панчев, а сега от В. Андреев.
Както във всеки основен курс така и тук има много класически въпроси, които се излагат по начин, не особено различен от другите учебници. Но дори на тези места (например гл. 6, 7 и 8) са включени нови резултати, които придават по завършен вид на разглежданите въпроси. Изобщо учебникът има някои особености, повечето от които са присъщи и на предишния. Така например термодинамиката и статиката на атмосферата, които в по-голямата си част и сега често се четат в курсовете по динамична метеорология, тук са пренесени изцяло в основния курс. Измерителните методи почти не са застъпени поради наличието на отделен курс. Значително място е отделено на физиката на облаците и валежите (гл. 9—13), а гл. 14—46 могат да се разглеждат като увод към съответните дисциплини, които се четат в отделни курсове. Значително е разширена гл. 2, в която освен основната промяна на съдържанието и подреждането на материала, специално внимание е отделено на влиянието на човека върху газовия и аерозолния състав на атмосферата — един от аспектите на актуалния проблем за опазване на природната среда.
Учебникът е написан в съответствие с учебната програма на курса по обща метеорология за студентите от специалността ФЗАК. Естествено той включва и материала от по-краткия курс за физици-педагози и е на нивото на общофизическите и математическите познания във II или III курс. Редица по-специални въпроси, някъде за пълнота, са дадени в петит. В литературата са включени само учебници и монографии.
София, март 1977 г.
Авторите
**
СЪДЪРЖАНИЕ
Глава I. Увод в метеорологията
§ 1. Предмет, задачи и значение на метеорологията 9
§ 2. Методи за изследване в метеорологията 12
§ 3. Връзка на метеорологията с другите науки и нейното делене 14
§ 4. Кратки исторически сведения за развитието на метеорологията 17
§ 5. Развитие на метеорологията в България 18
§ 6. Международно сътрудничество в областта на метеорологията 21
§ 7. Кратка характеристика на основните метеорологични елементи 124
§ 8. Понятието градиент на метеорологичните елементи 30
§ 9. Понятие за атмосферна турбулентност и дифузия . 34
Глава II. Състав и структура надземната атмосфера
§ 1. Някои характеристики на планетата Земя и влиянието им върху атмосферата 42
§ 2. Газов състав на атмосферата 44
§ 3. Твърди частици в атмосферата 71
§ 4. Граници и произход на земната атмосфера. Кратки сведения за методите на наблюдение 79
§ 5. Вертикална и хоризонтална структура на атмосферата .... 84
Глава III Атмосферно налягане
§ 1. Основно уравнение на атмосферната статика. Общ вид на барометричната формула 102
§ 2. Модели на статичната атмосфера 106
§ 3. Изменение на плътността на въздуха с височината 109
§ 4. Практически задачи, решавани с помощта на барометричната формула 112
§ 5. Хидростатични връзки между измененията на налягането, температурата и плътността на различни височини 115
§ 6. Периодични и непериодични колебания на атмосферното налягане 117
§ 7. Карти на разпределението на налягането. Барични области 120
§ 8. Геопотенциал. Единици за измерване 123
§ 9. Барометрична формула на геопотенциала. Карти на баричната топография 126
Глава IV. Термодинамика на сух въздух
§ 1. Общи сведения — първи термодинамичен принцип и приложението му за атмосферата 130
§ 2. Адиабатни процеси в атмосферата. Сухоадиабатен температурен градиент ........ . 133
§ 3. Потенциална температура 136
§ 4. Втори термодинамичен принцип. Ентропия и връзката й с потенциалната температура 139
§ 5. Политропни процеси в атмосферата. Политропен градиент . 141
§ 6. Неадиабатни процеси в сух въздух при масообмен между ИВЧ и околната среда . ......... 143
Глава V. Термодинамика на влажен въздух
§ 1. Влажен въздух. Уравнение на състоянието—виртуална температура 147
§ 2. Съотношения между характеристиките на влажността .... 149
§ 3. Физическа същност на методите да измерване характеристиките на влажността 152
§ 4. Адиабатно изменение на състоянието на влажен въздух при ненаситено състояние на водната пара 154
§ 5. Адиабатни процеси във влажен въздух при наситено състояние на водната пара. Влажноадиабатен температурен градиент 155
§ 6. Изенталпно смесване на две влажни въздушни маси .... 159
§ 7. Изменение на някои от характеристиките на влажността с височината при сухоадиабатно издигане 161
§ 8. Неадиабатни процеси във влажен въздух при масообмен между ИВЧ и околната среда . , 163
Глава VI. Устойчивост на атмосферата и конвективни движения
§ 1. Условие за равновесие на сух въздух 166
§ 2. Потенциалната температура като критерий за равновесие . . . 169
§ 3. Влияние на вертикалните движения върху състоянието на равновесие на сух въздух 170
§ 4. Уравнение на конвекцията 172
§ 5. Конвективни движения на прегрети маси въздух в устойчива атмосфера 175
§ 6. Условия за равновесие на влажен въздух 179
§ 7. Енергия за неустойчивост — интегрален критерий за равновесие 182
§ 8. Способи за изчисляване на енергията на неустойчивост. Термодинамични диаграми 184
§ 9. Обобщен критерий за неустойчивост по метода на слоя . . . 186
§ 10. Критерий за устойчивост при неадиабатни конвекция в атмосферата 188
Глава VII. Радиация в атмосферата
§ 1. Основни понятия и закономерности. Излъчване на Слънцето. 193
§ 2. Късовълнова (слънчева) радиация в атмосферата 200
§ 3 Дълговълново излъчване на Земята и атмосферата 218
§ 4. Физическа същност на взаимодействието на радиацията с веществото . 224
§ 5. Понятие за радиационен баланс . 226
Глава VIII. Температурен режим на земната повърхност и атмосферата
§ 1. Необходимост от съвместно изучаване на процесите в земната повърхност и атмосферата. 231
§ 2. Термичен режим на почвата 232
§ 3. Термичен режим на водните басейни 242
§ 4. Термичен режим на атмосферата 245
§ 5. Понятие за топлинен баланс . 265
Глава IX. Фазови преходи на водата в атмосферата
§ 1. Някои основни познания. Произход и сегашно състояние на водата ....... 272
§ 2. Изпарение и разпространение на водната пара в атмосферата 273
§ 3. Физически свойства на парата, водата и леда . 276
§ 4. Скрита топлина на фазовите превръщания на водата. Зависимост от температурата . 280
§ 5. Термодинамичен потенциал. Условие за равновесие на фазите на водата - 282
§ 6. Налягане на наситените водни пари над равна водна повърхност. Уравнение на Клаузиус — Клапейрон 284
§ 7. Налягане на наситените водни пари над равна ледена повърхност 286
§ 8. Фазова диаграма на водата . 288
§ 9. Влияние на кривината и на други фактори върху налягането на наситените пари. Уравнение на Томсън — Гибс 290
§ 10. Термодинамика и кинетика на хомогенното образуване на нова фаза. Работа за образуване на зародиши. Скорост на образуване на зародиши 296
§ 11. Естествени кондензационни и кристализационни ядра в атмосферата. Свойства на ядрата 302
§ 12. Произход на ядрата в атмосферата 304
§ 13. Основи на хетерогенното образуване на течна и ледена фаза в атмосферата 307
Глава X. Образуване на облаци и мъгли
§ 1. Общи сведения и морфологична класификация . 314
§ 2. Основни физически процеси при образуване на облаците . . . 320
§ 3. Макрофизически характеристики на облаците — долна граница и дебелина 330
§ 4. Микрофизически характеристики на облаците. Разпределение на капките по размери . 334
§ 5. Образуване на мъгла . . 340
§ 6. Термодинамичен анализ на условията за образуване на мъглите 343
Глава XI. Уголемяване на облачните съставни частици. Образуване на валежите
§ 1. Видове валежи—обща характеристика 349
§ 2. Големина и скорост на падане на дъждовните капки 350
§ 3. Процеси за уголемяване на облачни капки . 353
§ 4. Образуване на дъжд от водни облаци . 363
§ 5. Образуване на валежи от смесени облаци (сняг, суграшица, ледени зърна, град) 367
§ 6. Пример за модел на градоносен облак с образуване на град (вътрешномасов и фронтален облак) 371
§ 7. Изпарение на дъждовните капки в слоя между облака и земята 376
§ 8. Образуване на течни и твърди валежи върху подложки (роса, слана, скреж, поледица) 380
Глава ХII
Изкуствено въздействие върху облаци и мъгли
§ 1. Общи въпроси . . 383
§ 2. Механизъм на въздействие чрез охлаждащи вещества (хладореагенти 385
§ 3. Механизъм на въздействие чрез изкуствени кондензационни и крйстализационни (замразяващи) ядра 386
§ 4. Въздействие върху топли облаци с оглед на тяхното изваляване и разсейване387
§ 5. Въздействие върху облаци и мъгли с оглед на тяхното разсейване . 388
§ 6. Въздействие върху градоносни облаци с оглед на борбата срещу града . 389
Глава XIII
Оптични и електрични явления в облаците
§ 1. Оптични явления в облаците . . „ 393
§ 2. Електрични товари и нормално електрично поле в атмосферата 401
§ 3. Електризация на облачните елементи и електрично поле в облаците 404
§ 4. Електрична дейност на облаците и свързаните с това явления 410
Глава XIV
Основи на атмосферната динамика
§ 1. Сили, действуващи в атмосферата 418
§ 2. Уравнения на движението на атмосферата. Най-общи принципи за опростяването им 426
§ 3. Стационарно движение в свободната атмосфера при праволинейни изобари. Геострофен вятър 430
§ 4. Градиентен вятър при кръгови изобари . 433
§ 5. Стационарно движение с триене. Качествен анализ ..... 436
§ 6. Стационарно движение с триене. Най-прост количествен анализ 439
Глава XV. Въздушни течения (ветрове)
§ 1. физически анализ на процеса на възникване на въздушните течения 444
§ 2. Местни циркулационни ветрове 447
§ 3. Влияние на препятствията върху вятъра. Орографски ветрове 450
§ 4. Периодични колебания на вятъра 455
§ 5. Непериодични колебания на вятъра 457
§ 6. Измерване на вятъра, някои резултати 460
Глава XVI
Основи на сииоптичната метеорология
§ 1. Въздушни маси и атмосферни фронтове 464
§ 2. Циклони и антициклони 475
§ 3. Възникване на извънтропичните циклони и антициклони . . . 484
§ 4. фази в развитието на циклоните и антициклоните и времето при тях 486
§ 5. Понятие за краткосрочна прогноза на времето ...... . 490
Глава XVII
Пространствено разпределение на метеорологичните елементи
§ 1. Разпределение на слънчевата радиация по земната повърхност при отсъствие на атмосфера 494
§ 2. Разпределение на налягането на морското ниво и вятъра при земната повърхност 500
§ 3. Разпределение на температурата на въздуха и валежите по земната повърхност 509
§ 4. Метеорологични екстремуми в приземния въздух 514
Глава XVIII
Обща атмосферна циркулация
§ 1. Дефиниция и методи на изследване 516
§ 2. Общи особености на ОАЦ 519
§ 3. Главни фактори, определящи ОАЦ 522
§ 4. Основни структурни елементи на ОАЦ. Планетарни (дълги) вълни и струйни течения 525
§ 5. Някои теоретични и експериментални изследвания по ОАЦ . . 536
§ 6. Лабораторно и числено моделиране на ОАЦ . 547
Литература 552
