190 likes | 495 Views
Fizyka morza. Adam Krężel Zakład Oceanografii Fizycznej Konsultacje: poniedziałek 13 00 -14 00 , wtorek 11 15 -12 15 , pok. 588 Wymiar : 75 godz. (30 godz. – wykład; 45 godz. – ćwiczenia) Punktacja: 7 pkt. ECTS Termin i miejsce : semestr letni; sala 0N; wtorek 9 30
E N D
Fizyka morza Adam Krężel Zakład Oceanografii Fizycznej Konsultacje: poniedziałek 1300-1400, wtorek 1115-1215, pok. 588 • Wymiar: 75 godz. (30 godz. – wykład; 45 godz. – ćwiczenia) • Punktacja: 7 pkt. ECTS • Termin i miejsce: semestr letni; sala 0N; wtorek 930 • Podstawa zaliczenia: egzamin • Warunki wstępne: fizyka ogólna, podstawowa, elementarne podstawy analizy matematycznej fizyka morza - wykład 1
Literatura Podręczniki: • Dera J., 2003, Fizyka morza, PWN, Warszawa, 542 • Dera, J. 1992, Marine Physics,Elsevier, Amsterdam, 516 • Apel J.R., 1987, Principles of ocean physics, Academic Press, London, 634 Literatura uzupełniająca: • Thurman H.V., 1982, Zarys oceanologii, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk, 553 • Perry A.H., Walker J.M., 1982, System ocean-atmosfera, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk, 268 fizyka morza - wykład 1
Fizyka morza nauka o procesach fizycznych zachodzących w środowisku morskim fizyka morza - wykład 1
Podstawowe zagadnienia • Ziemia jako układ termodynamiczny, prawa promieniowania, bilans i widmo promieniowania Ziemi • Woda morska jako ośrodek fizyczny • struktura molekularna wody • właściwości fizyczne wody morskiej • Termodynamika - przede wszystkim równanie stanu • Optyka morza - procesy życiowe, bilans cieplny • Elementy dynamiki morza - przenoszenie masy ciepła i pędu w morzu • procesy oddziaływania morza i atmosfery • ruch falowy i prądy morskie • Akustyka morza - komunikacja podwodna fizyka morza - wykład 1
Przyczyny sprawcze procesów fizycznych w morzach i oceanach I zasada termodynamiki ΔQa = ΔU+W ΔQ– promieniowanie słoneczne pochłonięte przez planetę Ziemię w pewnym okresie czasu ΔU– przyrost energii wewnętrznej: • wzrost temperatury cząsteczek (energii molekularnego ruchu cząsteczek) • parowanie i topnienie • energia mechaniczna wód oceanu, mas powietrza (wiatr, prądy etc.) • energia chemiczna, przede wszystkim fotosynteza W – praca przeciwko siłom zewnętrznym - można przyjąć, że W≈0 fizyka morza - wykład 1
Słońce jako podstawowe źródło energii Masa (kg) 1,989×1030 Masa (Ziemia = 1) 332 830 Promień na równiku (km) 695 000 Promień na równiku (Ziemia = 1) 108,97 Średnia gęstość (g/cm3) 1,41 Okres obrotu (dni) 26-32* Średnia temperatura powierzchni 6 000°C Wiek (miliardy lat) 4,5 fizyka morza - wykład 1
Słońce jako podstawowe źródło energii fizyka morza - wykład 1
Stała słoneczna: 1366 Wm-2 • Roczna energia słoneczna docierająca do powierzchni Ziemi: 3×1024 J • Roczne zapotrzebowanie na energię: 3-4×1020 J • Zawartość energetyczna znanych surowców kopalnych: ~4×1023 J fizyka morza - wykład 1
Stała? słoneczna fizyka morza - wykład 1
Promieniowanie ciała doskonale czarnego λ –długość fali c – prędkość światła h–stała Plancka, k – stała Boltzmanna, T – temperatura bezwzględna Prawo Plancka fizyka morza - wykład 1
Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo Stefana-Boltzmanna λ –długość fali L– radiacja T – temperatura bezwzględna σ=5.6687·10-8 [Wm-2K-4] fizyka morza - wykład 1
Promieniowanie ciała doskonale czarnego λ –długość fali T – temperatura bezwzględna b=2.898·10-3 [mK] Prawo Wiena fizyka morza - wykład 1
Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo Kirchhoffa fizyka morza - wykład 1
Słońce jako podstawowe źródło energii fizyka morza - wykład 1
Promieniowanie ciała doskonale czarnego λ –długość fali c – prędkość światła h–stała Plancka, k – stała Boltzmanna, T – temperatura bezwzględna Prawo Plancka fizyka morza - wykład 1
Rola atmosferyWpływ procesów selektywnej absorpcji i emisji • Pomijamy procesy absorpcji i emisji (brak atmosfery) • zakładamy, że 30% padającego promieniowania słonecznego ulega odbiciu (r = 0.3) • gęstość strumienia promieniowania słonecznego S = 1366 W/m2 • gęstość strumienia promieniowania – E = ? • strumień padający = S πRz2 (1-r) • strumień wypromieniowywany = E4πRz2 • z zasady zachowania energii: • E= 241 W/m2 ; T=255 K
Rola atmosferyWpływ procesów selektywnej absorpcji i emisji • B. Uwzględniamy te procesy • zakładamy, że 30% padającego promieniowania słonecznego ulega odbiciu oraz współczynniki: air=0.8, avis=0.2 • z zasady zachowania energii: T=286 K fizyka morza - wykład 1