วิทยาศาสตร์บรรยากาศ
วิทยาศาสตร์บรรยากาศคือการศึกษาชั้นบรรยากาศของโลกและกระบวนการทางกายภาพภายในต่างๆ อุตุนิยมวิทยารวมถึงเคมีบรรยากาศและฟิสิกส์บรรยากาศที่มีความสำคัญที่สำคัญในการพยากรณ์อากาศ ภูมิอากาศคือการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศ (ทั้งระยะยาวและระยะสั้น) ที่กำหนดภูมิอากาศเฉลี่ยและการเปลี่ยนแปลงของพวกเขาในช่วงเวลาเนื่องจากทั้งธรรมชาติและมนุษย์สภาพอากาศแปรปรวน Aeronomyเป็นการศึกษาชั้นบนของบรรยากาศซึ่งการแยกตัวและการแตกตัวเป็นไอออนมีความสำคัญ วิทยาศาสตร์บรรยากาศได้รับการขยายไปยังสาขาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และการศึกษาชั้นบรรยากาศของที่ดาวเคราะห์และธรรมชาติดาวเทียมของระบบสุริยะ
เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองใช้ในทางวิทยาศาสตร์บรรยากาศรวมถึงดาวเทียม , rocketsondes , radiosondes , บอลลูนอากาศและเลเซอร์
คำว่าaerology (จากภาษากรีก ἀήρ, aēr , " air "; และ-λογία, -logia ) บางครั้งใช้เป็นคำอื่นสำหรับการศึกษาชั้นบรรยากาศของโลก [1]ในคำจำกัดความอื่น ๆ aerology ถูก จำกัด ไปยังบรรยากาศฟรีภูมิภาคดังกล่าวข้างต้นชั้นขอบเขตของดาวเคราะห์ [2]
ผู้บุกเบิกในด้าน ได้แก่ลิออนเทสเซเรน เดอบอร์ต และริชาร์ด Assmann [3]
เคมีบรรยากาศ
เคมีบรรยากาศเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์บรรยากาศซึ่งมีการศึกษาเคมีของชั้นบรรยากาศของโลกและของดาวเคราะห์ดวงอื่น เป็นสาขาการวิจัยแบบสหสาขาวิชาชีพและใช้เคมีสิ่งแวดล้อมฟิสิกส์อุตุนิยมวิทยาการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สมุทรศาสตร์ธรณีวิทยาและภูเขาไฟวิทยาและสาขาวิชาอื่น ๆ การวิจัยมีความเชื่อมโยงมากขึ้นกับการศึกษาด้านอื่น ๆ เช่นภูมิอากาศ
องค์ประกอบและเคมีของบรรยากาศมีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ แต่ส่วนใหญ่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างบรรยากาศกับสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยกิจกรรมของมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเหล่านี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพพืชผลและระบบนิเวศของมนุษย์ ตัวอย่างปัญหาที่ได้รับการแก้ไขโดยเคมีในชั้นบรรยากาศ ได้แก่ ฝนกรดหมอกควันจากแสงและภาวะโลกร้อน เคมีในบรรยากาศพยายามทำความเข้าใจสาเหตุของปัญหาเหล่านี้และโดยการได้รับความเข้าใจทางทฤษฎีของปัญหาเหล่านี้ทำให้สามารถทดสอบวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้และผลของการเปลี่ยนแปลงนโยบายของรัฐบาลที่ประเมินได้
พลวัตของบรรยากาศ
พลศาสตร์ของบรรยากาศคือการศึกษาระบบการเคลื่อนที่ที่มีความสำคัญทางอุตุนิยมวิทยาโดยรวมการสังเกตการณ์ในสถานที่และเวลาและทฤษฎีต่างๆ หัวข้อสามัญศึกษารวมถึงปรากฏการณ์ที่หลากหลายเช่นพายุฝนฟ้าคะนอง , พายุทอร์นาโด , คลื่นแรงโน้มถ่วง , พายุไซโคลนเขตร้อน , ทรอปิคอลไซโคลน , สตรีมเจ็ทและการไหลเวียนในระดับโลก เป้าหมายของการศึกษามีพลังคือการอธิบายการไหลเวียนสังเกตบนพื้นฐานของหลักการพื้นฐานจากฟิสิกส์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาดังกล่าวรวมถึงการปรับปรุงการพยากรณ์อากาศการพัฒนาวิธีการทำนายความผันผวนของสภาพอากาศตามฤดูกาลและระหว่างปีและการทำความเข้าใจผลกระทบของการก่อกวนที่เกิดจากมนุษย์ (เช่นความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นหรือการลดลงของชั้นโอโซน) ต่อสภาพภูมิอากาศโลก [4]
ฟิสิกส์บรรยากาศ
ฟิสิกส์บรรยากาศเป็นการประยุกต์ใช้ฟิสิกส์ในการศึกษาบรรยากาศ นักฟิสิกส์ชั้นบรรยากาศพยายามสร้างแบบจำลองบรรยากาศของโลกและชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นโดยใช้สมการการไหลของของไหลแบบจำลองทางเคมีการปรับสมดุลของรังสีและกระบวนการถ่ายเทพลังงานในบรรยากาศและมหาสมุทร เพื่อให้ระบบอากาศรุ่นฟิสิกส์บรรยากาศจ้างองค์ประกอบของทฤษฎีกระเจิง, การบริหารจัดการคลื่นรุ่นฟิสิกส์เมฆ , กลศาสตร์สถิติและอวกาศสถิติแต่ละแห่งซึ่งรวมระดับสูงของคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ ฟิสิกส์บรรยากาศมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศและยังครอบคลุมถึงการออกแบบและการสร้างเครื่องมือสำหรับการศึกษาบรรยากาศและการตีความข้อมูลที่มีให้รวมถึงเครื่องมือสำรวจระยะไกล
ในสหราชอาณาจักรการศึกษาเกี่ยวกับบรรยากาศอยู่ภายใต้การสนับสนุนของสำนักงานอุตุนิยมวิทยา หน่วยงานขององค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา(NOAA) ดูแลโครงการวิจัยและการสร้างแบบจำลองสภาพอากาศที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ในชั้นบรรยากาศ แห่งชาติสหรัฐดาราศาสตร์และบรรยากาศรอบนอกศูนย์ยังดำเนินการศึกษาของบรรยากาศสูง
ฟิลด์ของโลกแม่เหล็กและลมสุริยะมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศการสร้างบรรยากาศ , แวนอัลเลนเข็มขัดรังสี , กระแส telluricและพลังงานสดใส
ภูมิอากาศ
ตรงกันข้ามกับอุตุนิยมวิทยาซึ่งศึกษาระบบสภาพอากาศระยะสั้นซึ่งใช้เวลาไม่กี่สัปดาห์ภูมิอากาศจะศึกษาความถี่และแนวโน้มของระบบเหล่านั้น ศึกษาช่วงเวลาของเหตุการณ์สภาพอากาศในช่วงหลายปีที่ผ่านมาจนถึงพันปีตลอดจนการเปลี่ยนแปลงรูปแบบสภาพอากาศเฉลี่ยในระยะยาวที่สัมพันธ์กับสภาพบรรยากาศ นักภูมิอากาศผู้ที่ฝึกฝนภูมิอากาศศึกษาทั้งธรรมชาติของภูมิอากาศไม่ว่าจะเป็นระดับท้องถิ่นภูมิภาคหรือระดับโลกและปัจจัยทางธรรมชาติหรือที่เกิดจากมนุษย์ที่ทำให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง Climatology พิจารณาอดีตและสามารถช่วยทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคตได้
ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจภูมิอากาศรวมถึงบริเวณชั้นบรรยากาศ , รูปแบบการไหลเวียน , การถ่ายเทความร้อน ( รังสี , การไหลเวียนและแฝง ) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างบรรยากาศและมหาสมุทรและที่ดินพื้นผิว (โดยเฉพาะพืช , การใช้ประโยชน์ที่ดินและภูมิประเทศ ) และสารเคมีและองค์ประกอบทางกายภาพของ บรรยากาศ. สาขาวิชาที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ , ฟิสิกส์บรรยากาศ , เคมี , นิเวศวิทยา , ภูมิศาสตร์ทางกายภาพ , ธรณีวิทยา , ธรณีฟิสิกส์ , มูลนิธิ , อุทกวิทยา , สมุทรศาสตร์และVolcanology
Aeronomy
Aeronomy คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับบรรยากาศชั้นบนของโลก - ชั้นบรรยากาศเหนือสตราโตพอส - และบริเวณที่สอดคล้องกันของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นซึ่งบรรยากาศทั้งหมดอาจสอดคล้องกับบรรยากาศชั้นบนของโลกหรือบางส่วน สาขาของทั้งเคมีในบรรยากาศและฟิสิกส์ในชั้นบรรยากาศ aeronomy แตกต่างกับอุตุนิยมวิทยาซึ่งมุ่งเน้นไปที่ชั้นของบรรยากาศที่อยู่ใต้สตราโต [5]ในบริเวณชั้นบรรยากาศที่ศึกษาโดยแอโรโนเมอร์การแยกตัวทางเคมีและการแตกตัวเป็นไอออนเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญ
บรรยากาศบนท้องฟ้าอื่น ๆ
ดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะมีชั้นบรรยากาศ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของพวกมันมีความแข็งแรงมากพอที่จะทำให้อนุภาคของก๊าซอยู่ใกล้กับพื้นผิว ก๊าซยักษ์ที่มีขนาดใหญ่พอที่จะเก็บขนาดใหญ่จำนวนมากของก๊าซแสงไฮโดรเจนและฮีเลียมในบริเวณใกล้เคียงในขณะที่ดาวเคราะห์ขนาดเล็กสูญเสียก๊าซเหล่านี้เข้ามาในพื้นที่ [6]องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นเนื่องจากกระบวนการชีวิตต่างๆที่เกิดขึ้นบนโลกได้นำออกซิเจนโมเลกุลอิสระมาใช้ [7]บรรยากาศส่วนใหญ่ของดาวพุธถูกลมสุริยะพัดออกไป [8]ดวงจันทร์เท่านั้นที่ยังคงรักษาบรรยากาศที่หนาแน่นเป็นไททัน มีบรรยากาศบาง ๆ บนเป็นไทรทันและร่องรอยของบรรยากาศในที่ดวงจันทร์
ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้รับผลกระทบจากระดับพลังงานที่แตกต่างกันที่ได้รับจากดวงอาทิตย์หรือการตกแต่งภายในซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของระบบสภาพอากาศแบบไดนามิกเช่นพายุเฮอริเคน (บนโลก) พายุฝุ่นทั่วโลก( บนดาวอังคาร ) ขนาดเท่าโลกแอนติไซโคลนบนดาวพฤหัสบดี (เรียกว่าจุดแดงใหญ่ ) และหลุมในชั้นบรรยากาศ (บนดาวเนปจูน) [9]ดาวเคราะห์นอกระบบHD 189733 bอย่างน้อยหนึ่งดวงถูกอ้างว่ามีระบบอากาศเช่นนี้คล้ายกับ Great Red Spot แต่มีขนาดใหญ่กว่าสองเท่า [10]
แสดงให้เห็นว่าดาวพฤหัสบดีร้อนกำลังสูญเสียชั้นบรรยากาศไปในอวกาศเนื่องจากการแผ่รังสีของดาวฤกษ์เช่นเดียวกับหางของดาวหาง [11] [12]ดาวเคราะห์เหล่านี้อาจมีอุณหภูมิแตกต่างกันอย่างมากระหว่างด้านกลางวันและกลางคืนซึ่งก่อให้เกิดลมเหนือเสียง[13]แม้ว่าด้านกลางวันและกลางคืนของ HD 189733b จะมีอุณหภูมิใกล้เคียงกันมากซึ่งบ่งชี้ว่าชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์กระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ พลังงานของดาวฤกษ์รอบโลก [10]
ดูสิ่งนี้ด้วย
- สภาพอากาศและสภาพอากาศ
อ้างอิง
- ^ "Aerology" . โออีออนไลน์ Oxford University Press สืบค้นเมื่อ4 ธันวาคม 2562 .
- ^ "Aerology - อภิธานศัพท์ AMS" . glossary.ametsoc.org สืบค้นเมื่อ2019-09-08 .
- ^ รังสีอัลตราไวโอเลตในระบบสุริยะโดย Manuel Vázquez, Arnold Hanslmeier
- ^ มหาวิทยาลัยวอชิงตัน พลวัตของบรรยากาศ สืบค้นเมื่อ 1 มิถุนายน 2550.
- ^ Brasseur, Guy (1984). Aeronomy of the Middle Atmosphere: เคมีและฟิสิกส์ของสตราโตสเฟียร์และเมโซสเฟียร์. สปริงเกอร์. หน้า xi. ISBN 978-94-009-6403-7.
- ^ เชปปาร์ด, SS; จิวอิตต์, D.; Kleyna, J. (2005). "การสำรวจ Ultradeep สำหรับดาวเทียมที่ไม่สม่ำเสมอของดาวยูเรนัส: ขีด จำกัด เพื่อความสมบูรณ์" วารสารดาราศาสตร์ . 129 (1): 518–525 arXiv : Astro-PH / 0410059 Bibcode : 2005AJ .... 129..518S . ดอย : 10.1086 / 426329 .
- ^ ซีลิกไมเคิลเอ; Gregory, Stephan A. (1998). ดาราศาสตร์เบื้องต้นและฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (ฉบับที่ 4) สำนักพิมพ์ Saunders College น. 67. ISBN 0-03-006228-4.
- ^ Hunten DM, Shemansky DE, มอร์แกน TH (1988)บรรยากาศของดาวพุธใน: พุธ (A89-43751 19-91) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยแอริโซนาหน้า 562–612
- ^ Harvey, Samantha (1 พฤษภาคม 2549). "อากาศสภาพอากาศทุกที่?" . นาซ่า. สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม 2550 . สืบค้นเมื่อ9 กันยายน 2550 .
- ^ ก ข Knutson, เฮเทอร์เอ; ชาร์บอนโน, เดวิด; อัลเลนลอริอี.; ฟอร์ทนีย์โจนาธานเจ (2550). "แผนที่ความเปรียบต่างระหว่างกลางวันและกลางคืนของดาวเคราะห์นอกระบบ HD 189733b" ธรรมชาติ . 447 (7141): 183–6. arXiv : 0705.0993 Bibcode : 2007Natur.447..183K . ดอย : 10.1038 / nature05782 . PMID 17495920( ข่าวประชาสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้อง)
- ^ วีเวอร์, D.; Villard, R. (31 มกราคม 2550). "โครงสร้างเลเยอร์เค้กของยานสำรวจฮับเบิลของบรรยากาศโลกของมนุษย์ต่างดาว" มหาวิทยาลัยแอริโซนาดวงจันทร์และดวงดาวทดลอง (ข่าวประชาสัมพันธ์) สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม 2550 . สืบค้นเมื่อ15 สิงหาคม 2550 .
- ^ Ballester, Gilda E.; สิงห์เดวิดเค; เฮอร์เบิร์ต, ฟลอยด์ (2550). "ลายเซ็นของไฮโดรเจนร้อนในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ HD 209458b" ธรรมชาติ . 445 (7127): 511–4. Bibcode : 2007Natur.445..511B . ดอย : 10.1038 / nature05525 . hdl : 10871/16060 . PMID 17268463 .
- ^ แฮร์ริงตัน, เจสัน; แฮนเซนแบรดเอ็ม; Luszcz, สเตเทียเอช; ซีเกอร์, ซาร่า (2549). "ความสว่างอินฟราเรดขึ้นอยู่กับเฟสของดาวเคราะห์นอกระบบ Andromeda b" วิทยาศาสตร์ . 314 (5799): 623–6. arXiv : Astro-PH / 0610491 รหัสไปรษณีย์ : 2006Sci ... 314..623H . ดอย : 10.1126 / science.1133904 . PMID 17038587( ข่าวประชาสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้อง)
ลิงก์ภายนอก
- พลศาสตร์ของของไหลในบรรยากาศที่ใช้กับแผนที่อากาศ - หลักการต่างๆเช่น Advection, Deformation และ Vorticity
- หอจดหมายเหตุแห่งชาติเพื่อการวิจัยบรรยากาศ (NCAR) จัดทำเอกสารประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์บรรยากาศ