Keskkonnafüüsika arvestuse spikker (1)

astronoomiline ühik – Maa keskmine kaugus Päikesest. 1aü = 150 miljonit kilomeetrit
parsek - see on kaugus, millelt vaadates Maa orbiidi nurkkraadiraadius on üks kaarsekund, st 1pc = 3,09 * 1016 m
valgusaasta – Kaugus, mille valgus läbib vaakumis ühe aasta jooksul. 1valgusaasta = 9,4605 * 1012 km
Linnutee - meie kodugalaktika , suuruselt teine galaktika meie täherühmas (nõrgalt helenduv, ebaühtlase heledusega riba)
Asteroidid on korrapäratu kujuga tahked väikekehad, mis tiirlevad Jupiteri ja marsi orbiitide vahel
Komeedid : tahke tuumaga ja gaasilise sabaga taevakehad . Koosnevad peamiselt veest ja vähesel määral süsinikust, hapnikust ja teistest elementidest.
Meteoorid on atmosfääris lõpuni põlenud taevakehad
Molekulaarne hajumine- hajunud valgus on taevasinine, mida sinisem , seda puhtam on õhk.
Aerosoolne hajumine- taeva värvus hele. Tegelikkuses tuleb arvestada mõlemat hajumist. Alumistes kihtides (4-5 km) tähtsam aerosoolne ja ülevalpool molekulaarnehajumine.
Valguse hajumine- lühema lainepikkusega kirgus hajub rohkem. Rohkem hajub violetne, sinine, helesinine ning seepärast näeme taevast sinisena. Aerosoolne hajumine- toimub suurtel osakestel seepärast on pilved valged.
Maa pöörlemistelje suuna muutused –
Petsessioon- pöörleva keha pöörlemistelje pöörlemine ümber teise, ruumis paigaloleva telje.
Nutatsioon- maa telje perioodiline võnkumine kosmoses kuu mõjul: füüs pöörleva keha telje võnkumine.
Seismilised lained – on lained , mis tekivad maavärinate tagajärjel.
Pikilained -gaasimolekulid võnguvad pikki levimissuunda.
Ristlained -molekulis võnguvad levimissuunaga risti.
Ringlained -tekivad punktikujulisest allikast ja levivad igas suunas ühesuguse kiirusega.
Insolatsioon- horisontaalsele pinnale langev kiirgusvoog .
Summaarne kiirgus- horisontaalsele pinnale jõudnud päikese otsese ja hajusa kiirguse summa.
Albeedo- näitab aluspinna peegeldamisvõimet, millele langeb valgusvoog . Mida suurem on nurk, seda väiksem on albeedo.
Maa kiirgusbilanss - maale saabunud ja maalt lahkunud kiirguste vahe
Aurumine on vedeliku osakeste väljumine vedelikust läbi tema vaba pinna. Aurumisega väljuvad need vedeliku pinnakihis olevad osakesed, mille soojusliikumise kiirus on keskmisest suurem.
Kondenseerumine on õhu küllastumine veeauruga õhutemperatuuri langemise tõttu. Kondenseerumine tähendab tihenemist, aine üleminekut gaasilisest vedelasse või tahkesse olekusse.
Kepleri I seadus- Planeedid liiguvad ümber päikese elipsikujulist trajektoori mille ühes fookuses on päike
Kepleri II seadus-Planeedide raadiusvektorite poolt võrdse ajaga läbitud pindalad on võrdsed.
Kepleri III seadus-Planeetide siirdeliste tiirlemisperioodide ruudud on võrdelised planeetide trajektoride suurte pooltelgede kuubiga.
Wieni nihkeseadus – Lainepikkuse LambdaWien, mille puhul absoluutselt musta keha kiirguse intensiivsus on maksimaalne, on pöördvõrdeline absoluutse temperaturi T-ga. Wieni nihkeseadus seob omavahel keha temperaturi ja kiirgusspektri maksimumile vastava lainepikkuse. E=hv, h= Planki konstant.
Planki valem absoluutselt musta keha kiirgamisvõime jaoks:
Bougueri seadus- Neeldumiskoenfitsent näitab suhtelist valguse kiirgusvoo vähenemist kihi ühikulise paksuse korra.
Coriolise jõud – (tingitud maakera pöörlemisest) põhjustab põhjapoolkeral veemasside (ka õhumasside) pöördumise liikumissuunast paremale (lõunapoolkeral vasakule). Kui pinnaveekihtide liikumine oli tingitud tuulest , siis liigub vesi ca 45 kraadi tuule suunast paremale (põhjapoolkeral) või vasakule lõunapoolkeral. Pinnakihi alustele kihtidele mõjub jõud juba 45 kraadi algsest tuulesuunast, nendele mõjub aga samuti Coriolise jõud ja nii liiguvad need kihid veel suurema nurga all tuule suunaga võrreldes. Kokkuvõttes teeb tuulest aetud vee liikumissuund sügavuse suurenedes spiraali; liikumiskiirus väheneb kogu aja sügavuse suurenedes, kuid suund muutub teatud sügavusel (coriolise jõust tingituna ) algsega vastupidiseks.
Pilvede tekkimine –soe veeaururikas õhk jõuab kõrgemal asuvatesse jahedamatesse õhukihtidesse. Seal kondenseerub veeaur õhus hõljuvatesse tolmuosakestele. Kiudpilved on valged, kiulise ehitusega; koosnevad jääkristallidest, sademeid ei anna. P ja K paistavad neist läbi ja maapinnale tekivad varjud . Kiudrünkpilved on valged õhukesed räitsaka- või puuvillatopikujulised; võivad esineda peenikeste lainetena. Päike ja kuu paistavad neist läbi. Kiudkihtpilved kujutavad endast valget või kergelt sinakat katet taevavõlvil. P ja K on hästi nähtavad, nende ümber on enamasti halo . Sademeid annavad need pilved väga madala õhutemp korral Ida- Siberis .Kõrgrünkpilved on valged, helehallid või sinakas hallid , esinevad lainelise kihina või pilvetompudena. P ja K paistavad enamikul juhtudel neist läbi, kuid varju ei anna. Võivad olla ka läbipaistmatud. Koosnevad alajahtunud veepiiskadest või alajahtunud veepiiskade, jääkristallide, lumehelveste segust . Läbipaistvate kõrgrünkpilvede servades või esineda irisatsiooni. Kõrgkihtpilved on hallikas või õrnalt sinakas ühtlane pilvekiht . P ja K paistavad neist läbi nagu mattklaasist, tihedama pilvekihi puhul on P või K asukoht märgatav ainult heledama laigu järgi. Kõrgkihtpilvedest võib sadada nõrka vihma või lund.Kihtrünkpilved koosnevad suurtest hallidest pilvetükkidest või vallidest, võivad olla läbipaistvad (pilvede vahelt paistab kohati päikest) või läbipaistmatud, koosnevad alajahtunud veepiiskadest koos jääkristallide ja lumehelvestega, annavad sademeid nõrga vihma või lumena. Kihtpilved kujutavad endast halli või isegi kollakashalli läbipaistmatut pilvemassi(vöödiline või udu taoline) Koos esineb uduvihma, lumeteri, üksikuid lumekristalle. Kihtsajupilved esinevad tumehalli, sinakashalli või kollaka tooniga läbipaistmatu pilvekihina; annavad sademeid lausvihmana, lauslumena, jäävihmana lauslörtsina. Rünkpilved ilusa ilma pilved, areng algab vatitoppi meenutava väikese pilvekese tekkest See pilveke kasvab nii horisontaal- kui ka vertikaalsuunas. Rünksajupilved on võimsad, tugevasti vertikaalsuunas arenenud pilved. Sageli lillaka või roosa varjundiga annavad väga tugevaid sademeid hoovihmana, hooglörtsina, hooglumena, kui ka lumekruupe, jääkruupe, rahet. Tihti kaasneb rünksajupilvedega äike, võib esineda tromb.
Atmosfääri koostis- N2 – 78%, O2 – 20,95%, Ar – 0,93%. Peale selle võib olla ka veeauru (kuni4%), heitgaase, tolmu jm. Osoonikiht e trihapnikukiht 10-15 km kõrgusel maapinnast . See kiht moodustab osonosfääri, kuhu on koondunud osooni põhimass ning valitseb happer tasakaal osooni tekkimise ja lagunemise vahel. Neelab väga tugevalt UV kiirgust. Osooni tekkimine ja lagunemine O2+ho=O+O (ho-kiirgus lagundab). O2+O+M=O3+M. ergastatud olekusannab energia teisele molekulile. M(muu aine). O3 lagunemine valguse toimel. O3+ho=O2+O2 või O+O3=O2+O2. Inimene põhjustab selle lagunemist NOx – gaaside ja freoonide õhkupaiskamisega. Vulkaanipursetega paiskub õhku SO2, mis veeauruga reageerides tekitab H2SO4, mis lõhub osooni kihti. Atmosfääri aerosooli keemiline koostis varieerub tugevasti sõltuvalt kohast. Atmosfääri aerosooli peamisteks komponentideks on pinnasetolm (20-45%), elementaarne süsinik (4-18%), mis tekib põlemisprotsesside tagajärjel, väävel mis esineb peamiselt SO4—ioonidena (30-50%), lämmastik (kuni 30%) mis peamiselt esineb ammoniumioonidena, ja kuni 20% orgaanilisi ühendeid (taimede jäägid, õietolm, bakterid , viirused , põlemisel tekkiv orgaanika ) Atmosfääri vertikaalne struktuur on kihiline. Põhilised kihid on troposfäär (maapinnast 8-18 km kõrgusel, sõltuvalt geograafilisest laiusest), stratosfäär (kuni 50 km), mesosfäär (50-80 km), termosfäär (80-800 km) ja eksosfäär ( üle 800 km). Troposfäär sisaldab kogu atmosfääris leiduva veeauru ja hõlmab 4/5 atmosfääri massist, selles kihis toimuvad põhilised ilmastikunähtused. Et atmosfääri ülaosa sisaldab palju osooni, neelab ta päikese ultraviolettkiirgust ja kaitseb maa elusolendeid selle kahjuliku toime eest. Termosfääri nimetatakse ka ionosfääriks, sest seal on palju laetud osakesi. See kiht avaldab mõju raadiolainete levile, seal ilmnevad mitmed optilised nähtused nagu virmalised. Atmosfääris toimuvad liikumised ja nende põhjused Atmosfäär on pidevas korrapäratus liikumises. Sellist liikumisrežiimi, kui vedeliku või gaasiosakeste trajektoorid on ebakorrapärased või kaootilised nim turbulentsiks. Sel juhul liikumiskiirus muudab suunda ja suurust. Atmosfääri turbulentne liikumine mõjutab oluliselt atmosfääri olekut ja füüsikalisi protsesse. Laminaarseks nim. režiimi, kui osakesed liiguvad üksteisega paralleelselt. Trajektoorid on sujuvad, ajas pisut muutuvad kõverad. Tuul, tsüklonid, frondid . Atmosfääri üldine tsirkulatsioon õhuringluse globaalne mastaap . Üldist tsirkulatsiooni mõjutavad kõige enam troopikas toimuvad sündmused. Seal tõhusalt soojenev õhk kerkib ja tekitab troopilise madalrõhkkonna, mis pikkuskraadi suunaliselt on üpris ebaühtlane.
Maa kihiline ehitus: keskmes on rauast tuum( sisetuum tahke ja välistuum vedel), selle peal vahevöö (mantliks nim. silikaatidest ja oksiididest koosnev paks kiht) ning kõige peal õhuke koor. Maavärinad- maakoore järsud ja lühiajalised võnkumised. Tekkepõhjused: 1)tektoonilised- vahevöö ainese aeglane liikumine 2)vulkaanilised 3)langetusvärinad 4)tehnogeensed. Maavärina võimsuse hindamiseks kasutatakse Richteri skaalat (magnituutides) ja maavärina tagajärjed hinnatakse pallides Mercalli skaala järgi. Radioaktiivus Keemilise elemendi mittestabiilse isotoobi võime iseeneselikult muunduda teise elemendi isotoobiks. Isotoobid- erineva massiarvuga tuumad , milles on sama arv prootoneid. Radioaktiivsuse mõõtühikud: 1)aktiivsus – lagunemine 1 sekundis, Bq( bekrell ) 2)kiirgustoos – same kui korrutame aktiivsuse kiirguse toimeajaga(Bq s) 3)neeldumistoos – 1kg neeldunud kiirgusenergia hulk, 1Gy= 1J/kg 4)Bioloogiline efektiivsusdoos – iseloomustab radioaktiivse kiirguse mõju organismile 1Sv(siivert) Kiirguse liigid: α kiirgus – β kiirgus – γ kiirgus –
Päikesesüsteemi tekkehüpoteesid P oli enne olemas ja planeedid tekkisid Päikese ainesest (katastroofihüpotees). Päikesesüsteem tekkis esialgsest külmast ja hõredast gaasipilvest mis enda raskusjõu mõjul kokkutõmbudes muutus üha kiiremini põõrlevaks lapikuliseks kettaks. (Nebulaarhüpotees). Päikesemass koosneb praegusel ajal 75% vesinikust ja 25% heeliumist, kõik ülejäänud metallid moodustavad ainult 0,1%. See koostis muutub aja jooksul aeglaselt, kuna vesinukku muundatakse P tuumas ümber heeliumiks. P energiaallikad P saab oma energia termotuumareaktsioonidest – vesinikuaatomi tuumade (prootonite) ühinemisest heeliumi tuumadeks, toimub vaid väga sügaval P sisemuses. Päikese laigud on ümbritsevatest piirkondadest 1000 kelvini võrra madalama temperatuuriga piirkonnad P fotosfääris. P laikude rohkus ja suurus iseloomustab P aktiivsust. Spektri liigid: otsene- ja hajuskiirgus , pidev ja neeldumine . Solaarkonstant on ajaühikus päikesekiirtega ristuvale pinnaühikule langeva päikesekiirguse hulk. Maakera veevarud – Atmosfääri vesi, Maailmameri 93,93%, jõed, järved, pinnase niiskus, põhjavesi, polaarjää. Veeringe toimub P´lt saadud energia ja raskusjõu mõjul. Päikeseenergia toimel vesi aurustub ja aur kandub atmosfääri, kus ta temperatuuri languse, aurukontsentratsiooni suurenemise tagajärjel kondenseerub taas veeks ja tekivad sademed. Vesi langeb maapinnale ja koguneb hüdrosfääri. Enamik (u. 92%) maailmamerest aurunud vett langeb sinna tagasi, moodustades nn väikese veeringe. Väiksem osa kandub õhuvooludega maismaa kohale ja satub nn suurde veeringesse, milles osa sademevett voolab tagasi merre ja suleb suure veeringe, osa imbub mulda, satub põhjavette, aurub või läheb organismidesse. Suures veeringes osaleb aasta jooksul u 107000 km3 vett. Osa vett , mille loomad saavad toidust ja joogiveena ning taimed juurte abil mullast või veekogudest, läbib organismi keemiliselt muutumatuna ning väljub loomadest eritisena ja taimedest gutatsiooni- või transpiratsiooniveena. Osa vett osaleb organismisisestes keemilistes reaktsioonides ja vabaneb alles orgaaniliste jäänuste lagunedes. Õhuniiskuse karakteristikud Veeauru rõhk- rõhk, mille tekitab õhus olev veeaur(e); absoluutne niiskus- veeauru kogus grammides 1m³ niiske õhu kohta(a);suhteline niiskus- õhus leiduva veeauru koguse ja selles õhuosas olla võiva maksimaalse veeauru koguse suhe protsentides(r);kastepunkt- temperatuur, mille juures õhus olev niiskus muutub küllastatuks(t)
Maa pöörlemine sarnaneb vurri liikumisega. Üks Maa jätkuva pöörlemise põhjus on Päikese külgetõmbejõu mõju. P tõmbab Maa tema poole pööratud külge mõnevõrra tugevamini, kui “tagumist” külge. Et Maa telg on külgetõmbejõu suhtes viltu , Maa ise aga lapik , tekib jõu paar, mis püüab telge “õigeks” pöörata samamoodi nagu vurri liikumisel. Maa pöörlemist mõjutab ka Kuu. Kui pöörlev keha pole täiesti jäik, hakkavad talle mõjuma ka loodelised jõud. Maal on loodelistest nähtustest tuntud tõusud ja mõõnad ookeanides , mille teket seostatakse K külgetõmbejõuga. Kui maa ei pöörleks, omandaks ookean (ja tõenäoliselt maa ise) mingi tasakaalulise, kuu suunas välja venitatud kuju. Pöörlemise tõttu aga ei jää maapealne venitus maapinna suhtes paigale, vaid liigub koos kuuga . Seda liikumis takistavad nii vee raskus kui merepõhja kuju, teele jäävatest mandritest- saartest rääkimata. Kõige selle mõjul maa pöörlemine aeglustub, ehkki väga pikkamööda. Maa kuju on ellipsoid, lõuna poolt on rohkem kokku surutud kui põhja poolt. Seda kujundit nim kardioidiks. Geoid on kujuteldav keha, mille pind on igas punktis risti maa loodjoontega ja mille pinnal on raskusjõu väärtus ühesugune. Maa magnetväli selle põhjustaja on geodünamo. Välistuumas toimuvad temperatuuri tõttu tsirkuleeruvad protsessid–tekib laetud osakeste liikumine ja tekib magnetväli. Maa magnetosfäär – planeeti ümbritsev kosmilise ruumi osa.