Физика атмосферы

Фи́зика атмосферы

Раздел метеорологии (См. Метеорология), изучающий физические закономерности процессов и явлений, происходящих в атмосфере, в том числе определяющих строение и самой атмосферы: свойства составляющих атмосферу газов, поглощение и излучение ими радиации, распределение температуры и давления, испарение и конденсацию водяного пара, образование облаков и осадков, разнообразные формы движения в атмосфере и т.д.

Преобразование солнечной энергии и теплового излучения самой атмосферы и подстилающей поверхности (См. Подстилающая поверхность) изучаются актинометрией (См. Актинометрия) (в широком смысле этого термина) и атмосферной оптикой (См. Атмосферная оптика). К последней относятся также и различные оптические явления в атмосфере (сумерки, Заря, Гало, цвет н поляризация небосвода, видимость предметов и др.). Электрические явления в атмосфере (молнии (См. Молния) и др. электрические разряды) и её электрические свойства (проводимость, ионизация, электрические токи, объёмные заряды, заряды облаков и осадков и т.д.) – предмет учения об атмосферном электричестве (См. Атмосферное электричество). Распространение и генерация звука в реальной атмосфере и исследование последней акустическими методами – предмет атмосферной акустики (См. Атмосферная акустика). К Ф. а. относится также физика облаков и микропроцессов, приводящих к образованию твёрдых и жидких аэрозолей (См. Аэрозоли), включая искусственное воздействие на атмосферные процессы.

Взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью – океаном или сушей, которое происходит в нижнем, пограничном слое атмосферы и результатом которого является обмен количеством движения, теплом и влагой, также изучается Ф. а. В этом взаимодействии определяющую роль играет Турбулентность в атмосфере и гидросфере. Процессы в верхней атмосфере, её строение и динамика исследуются физикой верхней атмосферы или более широким разделом науки – аэрономией (См. Аэрономия), изучающей также и различные химические процессы, происходящие в верхней атмосфере.

Одна из основных проблем всех разделов Ф. а. – создание физической основы для численного моделирования различных атмосферных процессов. В этой связи наиболее важной является т. н. проблема параметризации – описание различных мелкомасштабных процессов с помощью величин, характеризующих средние атм. условия в более крупных масштабах, на фоне которых развиваются изучаемые процессы. Это необходимо при численном моделировании атмосферных явлений с помощью ЭВМ. Например, кучевые облака, размеры которых порядка нескольких км, играют важную роль при влаго- и теплообмене в атмосфере, переносе радиации и т.д. В численных моделях их влияние на радиацию, теплообмен и др. процессы в атмосфере параметризуют, т. е. выражают с помощью температуры, ветра, влажности и др. переменных, задаваемых в определённых точках, образующих пространственную сетку численной модели, расстояние между которыми обычно несколько сотен км. Ф. а. занимается также исследованиями атмосфер других планет, что способствует углублению понимания явлений, происходящих в земной атмосфере.

Лит.: Матвеев Л. Т., Основы общей метеорологии. Физика атмосферы, Л., 1965; Хргиан А. Х., Физика атмосферы, [3 изд.], Л., 1969; Гуди Р. М., Уолкер Дж., Атмосферы, пер. с англ., М., 1975.

Г. С. Голицын.