Самарская областная физико-математическая школа ОБНОВЛЕННЫЙ АТЛАС ОБЛАКОВ КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ

Самарская областная физико-математическая школа ОБНОВЛЕННЫЙ АТЛАС ОБЛАКОВ. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЛАКОВ И НОВЫХ МЕТОДОВ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Выполнила: Борисова Ксения, 11 класс СОФМШ Научный руководитель: Филиппов Ю. П. , к. ф. -м. н. , стар. преп. каф. ОТФ Сам. ГУ Самара 2010

Введение • В среднем около 40% поверхности нашей планеты покрыто облаками, в которых содержится порядка 1010 тонн чистейшей воды [1, 2]. • Облака влияют на радиосвязь и радиолокацию, авиацию и космонавтику, гидротехнику и агротехнику [3, 4]. • Процессы в облаках отличаются высокой переменчивостью. Это усложняет работу специалистов и требуют использования сложной дорогостоящей аппаратуры. Существенную помощь в изучении облаков оказывают исследователи-любители. [1] Невзоров А. Н. Из чего состоят облака // Химия и жизнь. - 2006. – № 10. –C. 41 -45 [2] Шметер С. М. Физика конвективных облаков. – Л. : Гидрометеоиздат. – 1972 [3] Мазин И. П. , Шметер С. М. Облака. Строение и физика образования. – Л. : Гидрометеоиздат. – 1989. [4] Облака и облачная атмосфера. Справочник под ред. Мазина И. П. , Хргиана А. Х– Л. : Гидрометеоиздат. – 1989.

У исследователей-любителей есть серьезные трудности: • отсутствие современного, наполненного яркими фотографиями атласа облаков; • отсутствие методики исследования основных характеристик облаков с использованием простейших инструментов. Главная цель ü создание обновленного атласа облаков и его активное использование при обработке данных наблюдений, ü детальный количественный анализ двух альтернативных методов определения кинематических характеристик облаков, ü оценка скорости падения водяных капель в облаках различных типов.

Задачи 1. Построение обновленного атласа облаков с использованием новых фотографий. Выполнение простейшего анализа основных свойств облаков по фотографиям, полученным Филипповым Ю. П. и Борисовой К. 2. Расчет высоты зависания, расстояния до облака, его скорости движения и видимых размеров с использованием метода триангуляции. Адаптация полученных результатов к практическому использованию. 3. Расчет высоты зависания и расстояния до облака с использованием нового оптического метода. Выполнение сравнительного анализа данных методов. 4. Оценка скорости падения водяных капель в облаках различных типов.

Атлас облаков Семейство облаков верхнего яруса Перистые Перисто-кучевые Перисто-слоистые

Атлас облаков Семейство облаков среднего яруса Высоко-кучевые Высоко-слоистые

Атлас облаков Семейство облаков нижнего яруса Слоисто-кучевые Слоисто-дождевые

Атлас облаков Семейство облаков вертикального развития Кучевые Кучево-дождевые

Простейший анализ свойств облаков по фотографиям собственных наблюдений Облака верхнего яруса Облака нижнего яруса H ≈ 8 км Lc = 22. 4 км Hc = 1. 4 км R=18. 9 км Lc = 0. 83 км, Hc = 0. 26 км H=0. 9 км R=2. 96 км

Простейший анализ свойств облаков по фотографиям собственных наблюдений Облака верхнего яруса H = 8 км R=11, 8 км Облака верхнего яруса

Метод триангуляции (1) r r 1 r 2 a Рис. 1 (2)

(7) (8) Рис. 2 (10) (9) (11) (12) (13) (14) (15)

Определение высоты зависания облаков Рис. 4 Рис. 3 [5] (4) (1) (2) (3) (5) (6) (7) [5] Куликов К. А. Курс сферической астрономии. – М. : Наука. – 1969.

Оптический метод Рис. 7 Рис. 6 (1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

Определение скорости движения облаков и их видимых размеров (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Рис. 5 , (8)

Оценка скорости падения капель в облаках различных классов (1) (2) (3) Рис. 8 [6] (4) (5) [6] Загородникова В. Простейшая модель малого гало. – Вестник СОФМШ. – C. 70 -82

[7] Рис. 9 [8] Рис. 10 [7] Сивухин Д. В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. Том 2. – М. : ФИЗМАТЛИТ. – 2006. [8] Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. –Ц. М. : Наука. – 1976.

[9, 10] Рис. 11 Рис. 12 [9] Тирский Г. А. Взаимодействие космических тел с атмосферами Земли и планет // Соровский образовательный журнал. [10] Маркеев А. П. Теоретическая механика: учебник для университетов.

Заключение • Построен обновленный атлас облаков с использованием новых фотографий. • С использованием метода триангуляции выполнен расчет и получены аналитические результаты для высоты зависания, расстояния до облака, его скорости движения. С использованием метода дрейфа предложена методика определения угловых и линейных видимых размеров облаков. Здесь решена вспомогательная задача о величине угла отклонения отвесной линии от направления на центр Земли с учетом ее вращения и асферичности ее формы. • Предложен новый оптический метод определения высоты зависания и расстояния до облака среднего и нижнего яруса. Выполнен расчет этих величин и проведен сравнительный анализ данных методов. • Решена задача об оценке скорости падения водяных капель разных размеров в облаках различных классов.

Радужное облако над Огайо (автор: Тодд Сладойе).

Морфологическая классификации облаков.

Расчет угла отклонения ε (1) (2) (4) (3) (5) [11] (6) (7) (8) (9) [11] Куликов К. А. Курс сферической астрономии. – М. : Наука. – 1969.

Обобщенная барометрическая формула