[B[B[B З
Russian (CIS)English (United Kingdom)
To users | News | UNESCO BILKO modules | The dictionaries | The literature | Curricula and programs | Links | Site map
Home Hydrometeorological dictionaries Explanatory dictionary

З

Загрузка Закон смещения Вина
Закись азота
Закон Стефана — Больцмана
Закон всемирного тяготения Засоление почв
Законы Кеплера Засуха
Закон излучения Вина Земля
Закон излучения Кирхгофа Земное излучение
Закон Планка Зеркальный тип отражения Зернистая текстура
Закон Рэлея — Джинса Зернистая текстура

назад


Загрузка (Download) – передача программ или данных с компьютера на подключенное к нему устройство, обычно с сервера на персональный компьютер.

Закись азота (N2O) - активный парниковый газ, выбрасываемый в атмосферу в результате применения некоторых видов возделывания культур, в особенности использования коммерческих и органических удобрений, сжигания ископаемых видов топлива, производства азотной кислоты и сжигания биомассы. Один из шести парниковых газов, выбросы которого подлежат сокращению в соответствии с Киотским протоколом.

Закон всемирного тяготения – Закон Ньютона, согласно которому каждая частица вещества притягивает каждую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между их центрами тяжести:


, где

k – гравитационная постоянная, равная .

На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как это произошло: он гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг увидел луну в дневном небе. И тут же на его глазах с ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Поскольку Ньютон в это самое время работал над законами движения, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, и, следовательно, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы сорваться с орбиты и улететь по прямой прочь, в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите.

Законы Кеплера. В начале XVII века (то есть до открытия Ньютоном закона всемирного тяготения) немецкий астроном Иоганн Кеплер впервые решился пересмотреть причины движения планет вокруг Солнца, Луны вокруг Земли. Он ошибался в оценке природы притягивающей силы, но догадывался, что Солнце искажает притяжением пути планет, которые стремятся двигаться по прямой. Кеплер на основе результатов кропотливых и многолетних наблюдений Тихо Браге за планетой Марс смог определить форму его орбиты и вывести три закона движения планет. Открытие этих законов явилось важнейшим этапом в развитии гелиоцентризма. Позднее, после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, законы Кеплера были выведены как точное решение задачи двух тел.

Первый закон Кеплера. (Закон эллипса). Открыт автором в 1609 году. Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. На рисунке показана эллиптическая орбита планеты, масса которой много меньше массы Солнца. Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Ближайшая к Солнцу точка P траектории называется перигелием, точка A, наиболее удаленная от Солнца, называется афелием или апогеем. Расстояние между афелием и перигелием – большая ось эллипса. Почти все планеты Солнечной системы (кроме Плутона) движутся по орбитам, близким круговым
Второй закон Кеплера. (Закон площадей). Сформулирован автором в 1609 году. Радиус-вектор планеты описывает в равные промежутки времени равные площади. Таким образом, из второго закона Кеплера следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии бо?льшую линейную скорость, чем в афелии. Каждый год в начале января Земля, проходя через перигелий, движется быстрее, поэтому видимое перемещение Солнца по эклиптике к востоку также происходит быстрее, чем в среднем за год. В начале июля Земля, проходя афелий, движется медленнее, поэтому и перемещение Солнца по эклиптике замедляется. Закон площадей указывает, что сила, управляющая орбитальным движением планет, направлена к Солнцу. Рисунок, помещенный ниже, иллюстрирует 2-ой закон Кеплера. Второй закон Кеплера эквивалентен закону сохранения момента импульса.

Третий закон Кеплера (Гармонический закон). Открыт автором в 1619 году. Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Третий закон Кеплера выполняется для всех планет Солнечной системы с точностью выше 1 %.

На рисунке изображены две орбиты, одна из которых круговая с радиусом R, а другая – эллиптическая с большой полуосью a. Третий закон утверждает, что если R= a, то периоды обращения тел по этим орбитам одинаковы.

Закон излучения Вина

Первый закон излучения Вина

В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу

 u_nu = nu^3 f(frac{nu}{T})
u? — плотность энергии излучения;
? — частота излучения;
T — температура излучающего тела;
f — функция, зависящая только от частоты и температуры.

Вид этой функции невозможно установить, исходя только из термодинамических соображений.
Первая формула Вина справедлива для всех частот. Любая более конкретная формула (например, закон Планка) должна удовлетворять первой формуле Вина. Из первой формулы Вина можно вывести закон смещения Вина (закон максимума) и закон Стефана-Больцмана, но нельзя найти значения постоянных, входящих в эти законы. Исторически именно первый закон Вина назывался законом смещения, но в настоящее время термином «закон смещения Вина» называют закон максимума.

Второй закон излучения Вина

В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон:

 u_nu = C_1 nu^3 e^{-C_2frac{nu}{T}} u? — плотность энергии излучения;
? — частота излучения;
T — температура излучающего тела;
C1,C2 — константы.

Опыт показывает, что вторая формула Вина справедлива лишь в пределе высоких частот (малых длин волн). Она является частным конкретным случаем первого закона Вина. Позже Макс Планк показал, что второй закон Вина следует из закона Планка для больших энергий квантов, а также нашёл постоянные C1 и C2. С учётом этого, второй закон Вина можно записать в виде

 u_nu = frac{8pi h nu^3}{c^3} e^{-hnu / kT} u? — плотность энергии излучения;
? — частота излучения;
T — температура излучающего тела;
h — постоянная Планка;
k — постоянная Больцмана;
c — скорость света в вакууме.

Закон излучения Кирхгофа – отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы, химического состава и проч. Этот закон был установлен немецким физиком Г.Р. Кирхгофом в 1859 году. Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается, и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела . С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону , именуемым излучательной способностью тела. Согласно закону излучения Кирхгофа справедливо следующее выражение:

Здесь - универсальная функция частоты и температуры, именуемая излучательной способностью абсолютно чёрного тела.
По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, т.е. = 1. Реальные тела имеют поглощательную способность меньшую единицы, а значит, в соответствии с законом Кирхгофа, и меньшую чем у абсолютно чёрного тела излучательную способность при той же температуре на той же частоте. Закон Кирхгофа объясняет хорошо известные экспериментальные факты: вещество излучает сильнее на тех частотах, на которых сильнее поглощает; хорошо поглощающее тело одновременно является интенсивно излучающим. Если предположить, что коэффициент поглощения тела не зависит от частоты (серое тело), тогда при излучении энергии не происходит её перераспределения по частотам и спектр серого тела имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела.

Закон Планка – закон распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела по длинам волн:

Зависимость мощности излучения чёрного тела от длины волны


Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры и частоты определяется законом Макса Планка:

I(nu) = frac{2 pi h nu^3}{c^2} frac{1}{e^{h nu/ kT}-1}

где I(?)d? — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне частот от ? до ? + d?.
Эквивалентно

u(lambda) = {2pi h {c^2}over lambda^5}{1over e^{h c/lambda kT}-1},

где u(?)d? — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне длин волн от ? до ? + d?.

Закон Рэлея — Джинса

Попытка описать излучение абсолютно чёрного тела исходя из классических принципов термодинамики и электродинамики приводит к закону Рэлея — Джинса:

~E(nu,T)=frac{2pi kTnu^2}{c^2}

Эта формула предполагает квадратичное возрастание спектральной плотности излучения в зависимости от его частоты. На практике такой закон означал бы невозможность термодинамического равновесия между веществом и излучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения коротковолновой области спектра. Такое гипотетическое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой.
Тем не менее закон излучения Рэлея — Джинса справедлив для длинноволновой области спектра и адекватно описывает характер излучения. Объяснить факт такого соответствия можно лишь при использовании квантово-механического подхода, согласно которому излучение происходит дискретно. Исходя из квантовых законов можно получить формулу Планка, которая будет совпадать с формулой Рэлея — Джинса при  nu rightarrow 0.
Этот факт является прекрасной иллюстрацией действия принципа соответствия, согласно которому новая физическая теория должна объяснять всё то, что была в состоянии объяснить старая.

Закон смещения Вина

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

lambda_{max}=frac{0{,}0028999}{T}

где
T — температура в кельвинах, а ?max — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.
Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм в инфракрасной области спектра.

Закон Стефана — Больцмана

Общая энергия теплового излучения определяется законом Стефана — Больцмана:.

j=sigma T^4,!,
где j — мощность на единицу площади излучающей поверхности, а

sigma=frac{2 pi^5 k^4}{15 c^2 h^3}=frac{pi^2 k^4}{60hbar^3 c^2}  simeq 5{,}670400(40)cdot 10^{-8}
Вт/(м?·К4) — постоянная Стефана — Больцмана.

Таким образом, абсолютно чёрное тело при T = 100 K излучает 5,67 ватт с квадратного метра своей поверхности. При температуре 1000 К мощность излучения увеличивается до 56,7 киловатт с квадратного метра.

Засоление почв - существенный тип деградации почв и земель.

Засуха - явление, возникающее в тех случаях, когда количество осадков значительно ниже нормальных зафиксированных уровней, что вызывает серьезное нарушение гидрологического равновесия, неблагоприятно сказывающееся на продуктивности земельных ресурсов.

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди землеподобных планет. Единственное известное на данный момент тело Солнечной системы, населённое живыми существами. Научные данные указывают на то, что Земля образовалась около 4,54 млрд лет назад, а вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Жизнь же, как считается, появилась на Земле не более чем миллиард лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно поменяла атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли блокирует вредную радиацию, тем самым давая возможность жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 71% поверхности планеты покрыто морской водой, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных нам жизненных форм, не существует на поверхности какой либо известной нам планеты в Солнечной системе. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, относительно твёрдого слоя называемого мантией которое покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро. Земля взаимодействует с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля вращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 366.26 суток. Этот отрезок времени - сидерический год, который равен 365.26 солнечным суткам. Ось вращения Земли наклонена на относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток). Единственный известный естественный спутник Земли, Луна - начал своё вращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Он является причиной приливов, стабилизирует осевой наклон и немного замедляет вращение планеты. Кометная бомбардировка во время ранней истории планеты сыграла свою роль в формировании океанов. Более поздние воздействия астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде.

Земное излучение:
1. Собственное излучение земной поверхности, практически в интервале длин волн от 4 до 100 мкм с максимумом около 10 мкм (в соответствии со средней температурой земной поверхности, принимаемой равной 300К). З.И. с достаточной степенью точности можно считать «серым» излучением, для которого закон Стефана – Больцмана принимает вид , где относительная излучательная способность (земной поверхности), в среднем равная 0,90-0,95. В дневные часы З.И. перекрывается притоком солнечной радиации и встречным излучением атмосферы, а ночью лишь частично компенсируется встречным излучением. Интенсивность З.И. при температуре земной поверхности 300К – около в мин. Однако около в мин компенсируется встречным излучением атмосферы (см. эффектное излучение).
Синонимы: собственное излучение земной поверхности, земная радиация.
2. Излучение Земли как планеты вместе с атмосферой (системы Земля – атмосфера) в мировое пространство. См. уходящая радиация.

Зеркальный тип отражения - длина волны приходящего излучения превышает размеры неровностей элементарной площадке однородной поверхности.

Зернистая текстура — скопление пятен (зерен) светлого тона. Мелкие зерна характерны для кучевообразной облачности. Иногда зернистую текстуру имеет мелкобитый лед. Зернистая текстура на ИК снимках просматривается, как правило, плохо.

назад