Тема №3. Основы навигационной метеорология, океанографии.

1-11. Основные сведения об атмосфере. Воздушная оболочка, окружающая земной шар, называется атмосферой. Состоит атмосфера из семи различных газов, среди которых преобладает: азот 78%; кислород 21 %, аргон 1%. Кроме этого в атмосферу входит углекислый газ, водород, гелий, неон и другие. В атмосфере содержится также водяной пар и различные механические примеси. Химический состав атмосферы до высоты 90-100 км остаётся в основном постоянным. Атмосферу можно разделить на пять основных слоёв или сфер.

Нижний слой тропосфера, толщина её слоя - 10-11 км. Для тропосферы характерно падение температуры с увеличением высоты, наличие всего водяного пара, конденсация которого вызывает образование облаков.

Следующий слой стратосфера– доходящая до высоты 50-55 км. Характерная особенность стратосферы - постоянство температуры по высоте в нижней части, а, начиная с высоты 25 км, - рост температуры вплоть до верхней его границы.

Следующий слой мезосфера– средний промежуточный слой, верхняя граница на высоте 80 км. В этом слое температура понижается с увеличением высоты, и у верхней границы она равна 70-80 град С.

Наиболее мощным слоем является – термосфера, простирающаяся до высоты 800 км. Этот слой обладает большой температурой, которая растёт с увеличением высоты и доходит до 750- 1500 град С. Однако тела в термосфере не нагреваются вследствие большой разряжённости воздуха. Температуру в этом слое ещё пытаются определить.

Следующая - экзосфера. В экзосфере рассеиваются молекулы атмосферных газов в межпланетное пространство. Температура здесь ещё больше чем в тропосфере.

1-12. Температура и влажность воздуха. Температура - это характеристика теплового состояния тела. Измеряется по международной температурной шкале, градуированной в градусах Цельсия. На этой шкале нуль градусов соответствует температуре таянья льда, при нормальном атмосферном давлении и 100 град – температуре кипения воды том же давлении. 1/100 расстояния между этими точками на шкале термометра называется градусом Цельсия и обозначается С.Для точного измерения температуры на судах используют ртутный и аспирационный психрометр. Для непрерывной записи колебаний температуры, предназначен специальный прибор - термограф. Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в воздухе. Количество водяного пара в граммах на 1м3 влажного воздуха, называется абсолютной влажностью. При понижении температуры относительная влажность увеличивается, при повышении – уменьшается. Температуру, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения, называют, точкой росы. При помощи психрометра измеряют содержание водяных паров в трюмах, чтобы избежать температуры точки росы, когда начнётся отпотевание внутри трюма, что приведет к порче груза. Рис.12.

Рис. 12 Рис. 13. Барограф

1-12.Атмосферное давление.Атмосферное давлениеопределяется в данной точке весом расположенного над ней столба воздуха на единицу площади горизонтальной поверхности. Атмосферное давление в каждой точке земного шара непостоянно и изменяется почти так же, как и температура. Единицей измерения давления является Паскаль (Па). Основным прибором для измерения давления является барометр-анероид. Рис.13. Принимающая часть прибора - это анероидная коробка, изготовленная из тонкого металла с гофрированным верхом. Из неё почти полностью выкачан воздух. При измерении давления анероидная коробка или сжимается, или растягивается, что через систему рычагов передаётся на стрелку – указатель передвижения.

Для непрерывной записи изменений атмосферного давления служит барограф. Рис 13.

Создаются карты барического давления, на которых одинаковые значения давления соединяют кривой линией называемой изобарой. Замкнутая область низкого атмосферного давления с движением воздуха в северном полушарии против часовой стрелки и по часовой – в южном - называется циклоном. Замкнутая область высокого давления называется антициклоном. Прибор для измерения силы ветра называется анемометром, для измерения силы ветра необходимо иметь секундомер и анемометр.

Расхождение с тропическими циклонами. Циклон (от греческого киклон – кружащий, вращающийся). К циклонам относится любой вращающийся вихрь с соответствующим вращением ветра: смерч, торнадо, тайфун, тропический циклон. Завихрение ветров в циклоне происходит благодаря отклонению их направления от барического градиента в северном полушарии вправо, в южном - влево. В циклоне два фронта тёплый и холодный. Холодный фронт движется быстрее тёплого, он его постепенно нагоняет, поэтому циклон имеет несколько стадий развития. Скорость циклона, как правило, от 30 до 60 км/час. Для того чтобы правильно разойтись с циклоном, определяют, в какой его половине находится судно. В северном полушарии, если направление ветра меняется по часовой стрелке, то судно находится в правой половине циклона. Поворачивают вправо, приводя ветер в правую носовую скулу, идут этим курсом пока давление не начнёт повышаться. Если ветер меняется против часовой стрелки, то судно находится в левой половине циклона, ложатся на курс, приводя ветер с права в корму, если ветер не меняется, а давление падает, то судно находится на пути к центру циклона, тогда отворачивают, приводя ветер прямо по корме. Наиболее опасная часть тропического циклона - его центр. Там сильная толчея, возникающая в районе 20-30 км от центра тропического циклона.

1-13. Мировой океан. Состав и температура морской воды. Океаны и моря покрывают значительную часть поверхности Земли - 71% или 361 млн.км2. В северном полушарии на долю морей и океанов приходится 60,6% земной поверхности, а в южном - 80,9%. Объём воды Мирового океана составляет 1 370 232 000 км3. Морская вода по составу является слабым раствором различных солей. Кроме этого в морской воде имеется золото, серебро, кобальт, никель и другие металлы. Особенно много в воде хлористого натрия и хлористого магния. Моря, имеющие ограниченное сообщение с океаном, характеризуют положительной солёностью. Чёрное море –17-18%, Азовское 10-12%. Белое 24-27%, а вот Красное и Средиземное 34-39%. Прозрачность морской воды определяется средней глубиной исчезновения видимости погруженного в воду белого диска диаметром 30 мм. Наибольшая прозрачность в Саргассовом море - 66,5 м, а наименьшая - в Северном – от 6,5 до 22 мм. Морской воде свойственно явление – свечение –

МО 120 100 .. 80 -&В-1~40^. 20 ' О " 20 40 ВО 80 100 ~120 ПО 180 180

ровный молочный свет – вызываемое различными бактериями и мелкими организмами. Температуру морской воды на поверхности измеряют ртутным термометром, заключённым в оправу. Температуру измеряют, опуская термометр за борт судна, или, измеряя температуру поднятой в ведре забортной воды. Термометр опускают с теневой стороны судна на 2 минуты, затем быстро поднимают и снимают показания. На ходу воду набирают в ведро и измеряют, набор производят два раз: при 0 температуре или морозной температуре. Замер необходимо производить в помещении, в воде не должно быть льда. Плотность воды измеряют денсиметром или салиметром.

Волнения и течения. Основными причинами возникновения волн являются: ветер, приливы и отливы, резкие изменения атмосферного давления, а также землетрясения и вулканические извержения. Поэтому волны делятся на ветровые, приливно- отливные, барические и сейсмические. Основными элементами волн являются: гребень - верхняя точка волны; подошва - основание впадины; высота волны – расстояние от гребня до подошвы; длина волны - расстояние между гребнями или подошвами волны; крутизна волны - угол наклона волны; скорость – расстояние, проходимое волной в единицу времени; период - время между прохождениями двух вершин или подошв. В океане волны достигают 150 м длины и 7-8 м высоты, период 8-10 сек, скорость бега волны составляет от 20 до 55 км/ч. Наибольшие океанские волны достигают высоты 18-25 м и длинны до 400 м. В случае совпадения периода собственных колебаний судна с периодом волны, возникает резонансная качка, которая может разрушить судно. Для избежания резонанса необходимо изменить курс судна. При движении навстречу штормовой волне возникает слеминг, т.е. гидродинамические удары по днищу и в скуловую часть корпуса, также возникает сильная вибрация, которая выводит из строя трубопроводы, ломает рангоут, обрывает такелажа и т.д. Степень подверженности судна попаданию воды на палубу называется заливаемостью, чем ниже надводный борт и круче волна, тем больше воды судно берёт на себя. Морские течения подразделяются на ветровые, прыливо-отливные, сточные, плотностные, компенсационные (восполнение убыли воды, вызванной её стоком или сгоном).

Приливы. Льды.Периодические колебания уровня воды в морях и океанах, происходящие под влиянием Луны и Солнца, называются приливами. Уровень воды достигает наивысшей точки (полная вода) после прохождения Луны через меридиан данного места и самого низкого уровня (малая вода), когда Луна бывает у горизонта. Такое же влияние на воды Мирового океана оказывает Солнце. Наибольшую величину приливы имеют дважды в месяц (сизигия), когда Луна находится в одной плоскости с Солнцем, и их силы притяжения складываются. Минимальная величина прилива (квадратура) бывает тогда, когда Луна находится в плоскости перпендикулярно плоскости Солнца, тогда силы притяжения вычитаются.

Лед по динамическим признакам классифицируется как неподвижный, плавучий, материковый. По размерам плавучие льды делятся на следующие виды:

- большие ледяные поля свыше 10 км,

- ледяные поля размером от 2 до 10 км,

- малые ледяные поля от 0,5 до 2 км,

- обломки полей от 100 до 500 м,

- крупнобитый лёд 20 – 100 м,

- мелкобитый лёд от 2 – 20 м,

- тёртый лёд – лед размером 0,5-2м.,

- сморозь – смерзшиеся в ледяном поле куски льда различного возраста,

- торосы – отдельные нагромождения обломков льдин,

- несяк - большой торос или группа торосов

Айсберг относится к группе материковых льдов, он представляет собой монолитную отколовшуюся льдину свыше 5м над уровнем моря. Ропак - отдельно стоящая вертикальная льдина в гладком льду. Сплочённость льда оценивается по 10 бальной шкале, 9 балов это значит, что 9/10 поверхности моря занимает лёд.

1-14. Атмосферные осадки, предсказание погоды.Атмосферные осадки - это выпадающая из облаков в твёрдом или жидком состоянии вода. Дождь выпадает в результате слияния капелек воды диаметром от 0,5 до 5 мм. Морось - наиболее мелкие капельки, выпадение которых едва заметно. Ледяной дождь образуется при замерзании капелек воды в воздухе, представляя собой шарики диаметром 1- 3 мм. Снег – ледяные кристаллы, в которые при медленной сублимации превращается водяной пар. Кристаллы постепенно увеличиваются в размере и выпадают в виде снежинок. Град – кусочки льда, чаще всего шариковой или яйцеобразной формы, в которых прозрачные слои чередуются с непрозрачными. Град выпадает из мощных кучево - дождевых облаков в тёплое время года. К осадкам, образующимся на поверхности Земли, относятся роса, иней, гололёд и некоторые другие.