منو
 صفحه های تصادفی
پلاتی پوس
انواع فلیپ فلاپ
سقوط امپراطوری
Chemistry
رسانندگی الکترون در خلا بالا
آینه های دی الکتریک
کشت ذرت
فرهنگ شهروندی
حل مسائل ریاضی
حج در کودکی
 کاربر Online
565 کاربر online

فیزیک محیط زیست

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک محیط زیست
(cached)

فیزیک محیط زیست

فهرست مقالات فیزیک محیط زیست

َ
مباحث علمی مباحث کاربردی و تجربی
دامنه فیزیک محیط زیست رطوبت ویژه و مطلق
قوانین گازها رطوبت سنجی
قوانین ترابرد تابش کامل
معادله کلی انتقال ماهیت تابش
تکانه و وشکسانی تابش در محیط زیست
حرکت براونی تابش خورشیدی
قوانین تابش تابش پخشی
توزیع فضایی جذب و گسیل تابش زمینی
قانون وین جذب تابش در جو
قانون استفان بولتزمن تابش آسمان بدون ابر
قانون پلانک تابش آسمان ابری
دیفوزیون تابش خالص
انتقال تکانه و انرژی تابشی اشکوب برگهای سیاه
اصطکاک پوستی چگالی شار تابشی
کشش سطح صلبی خواص تابش مواد طبیعی
نیروی کشش وارد بر ذرات خواص بازتابش مواد طبیعی
نیروی کشش وارد بر درختان خواص بازتابش خاک
ساز و کار شارش گرما خواص بازتابش برگ درختان
انتقال همرفت گرما خواص بازتابش پوشش گیاهی
همرفت در محیط زیست خواص باز تابش جانوران
اتلاف همرفتی گرما خواص باز تابش انسان
عایق بندی رژیم آمیخته عایق بندی جانوران
انتقال جرم در محیط زیست عایق بندی بافت
اندازه گیری انتقال جرم انتقال فشار محیط زیست
انتقال جرم از سوراخها نهشت ذرات
سرعت بارش شبنم
موازنه گرمایی موازنه گرمایی جانوران
همرفت و تابش بلند مقاومت پوششی جانوران
تبادل گرمایی توازن گرمایی دماسنج‌ها
گرمای نهان برسی زیست محیطی جانوران
مشخصات محیط زیست انسان در حال تعرق
دمای هم ارز ظاهری شارش گرما در خاک
رژیم گرمایی اندازه گیری شار تابشی
کاربردهای خرد هواشناسی پیشروی آب دریا





فیزیک محیط زیست عبارت است از اندازه گیری و تحلیل برهمکنشهای بین موجودات زنده و محیط زیست فیزیکی آنها.



مقدمه

برای اینکه موجودات زنده به نحو مطلوبی رشد و تولید مثل کنند، باید با محیط زیستشان سازش یابند. برخی موجودات زنده کوچک می‌توانند در دماهای بین 6- و 100 درجه سانتیگراد رشد و نمو پیدا کنند و وقتی محیط زندگی آنها خشک شود، می‌توانند حتی تا دمای زیر ˚272C- نیز زنده بمانند. از سوی دیگر اشکال عالیتر حیات با بروز دادن پاسخهای فیزیولوژیکی حسی به محرکهای فیزیکی خارجی با گستره نسبتا باریکی از محیطهای زیست سازگار شده‌اند. محیط زیست فیزیکی گیاهان و جانوران دارای پنج جز اصلی است که پایستگی گونه‌ها را تعیین می‌‌کنند:





img/daneshnameh_up/d/d4/treeIR.jpg




  1. محیط زیست یک منبع انرژی تابشی است که از طریق فرآیند فتوسنتز در یاخته‌های سبز به دام افتاده و بصورت هیدراتهای کربن ، پروتئینها و چربیها ذخیره شده است. این مواد منبع انرژی اولیه انرژی سوخت و ساز (متابولیک) را برای تمام اشکال حیات بر روی زمین و در اقیانوسها تشکیل می‌دهند.

  2. محیط زیست یکی از منابع آب ، نیتروژن ، کانیها و عناصر کمیاب مورد نظر برای تشکیل اجزای یاخته‌های زنده است.

  3. عواملی چون دما و طول مدت روز ، آهنگ رشد و نمو گیاهان ، نیاز جانوران به غذا و آغاز چرخه‌های تولید مثل در گیاهان و جانوران را تعیین می‌کند.

  4. محیط زیست محرکهایی که گیاهان و جانوران ، عمدتا بصورت نور یا گرانش ، دریافت می‌کنند و چارچوبهای مرجعی را هم در زمان و هم در فضا فراهم می‌آورند تأمین می‌کند. این محرکها در تنظیم ساعتهای زیست شناختی ، تأمین احساس توازن ، و مانند اینها ، نقش اساسی دارند.

  5. محیط زیست پراکندگی و دوام بیماری زایان و انگلهایی را که به موجودات زنده حمله می‌کنند و حساسیت موجودات زنده به حمله را ، مهیا می‌کند.




img/daneshnameh_up/a/ab/treeReal.jpg




حضور هر موجود زنده ، زیست محیطی را که در برابرش قرار می‌گیرد تعدیل می‌کند، بطوری که محرک فیزیکی دریافتی از محیط زیست تا حدودی با پاسخ فیزیولوژیکی به محیط زیست تعیین می‌شود. وقتی یک موجود زنده با محیط زیستش برهمکنش دارد، فرآیندهای فیزیکی دخیل در این برهمکنش ساده نیستند و ساز و کارهای فیزیولوژیکی آن هم اغلب اوقات بطور کامل درک نمی‌شوند. با مشاهده رفتار سیستم بایستی ساده‌ترین شیوه توصیف آن را بر حسب متغیرهای حاکم بر آن توصیف کرد. اغلب اوقات فقدان یک زبان مشترک مانعی در راه پیشرفت مباحث میان رشته‌ای ایجاد می‌کند و برای فیزیکدان یا هواشناسی که زیست شناسی نخوانده است، برقراری ارتباط با متخصص فیزیولوژی یا اکولوژیی که با فرمول بیگانه است و از آن بیم دارد، دشوار است.

مفاهیم و اصولی که فیزیک محیط زیست به آنها وابسته است:

قوانین گازها

خواص فیزیکی گازها (فشار ، حجم ، دما ، گرمای ویژه و ...) در بسیاری از تبادلات بین موجودات زنده و محیط زیست آنها دخالت دارند. بنابراین ، معادلات مربوط به هوا نقطه آغاز مناسبی را برای هر متن مربوط به فیزیک محیط زیست تشکیل می‌دهد. این معادلات همچنین شالوده‌ای را برای بحث در باب رفتار بخار آب فراهم می‌آورد، بخار آب گازی است که، علی رغم غلظت بسیار اندک آن در هواشناسی ، آب شناسی و اکولوژی (بوم شناسی) اهمیت بسیار زیادی دارد.

خواص قابل مشاهده هر گاز ، مانند دما و فشار را می‌توان به کمک نظریه جنبش گازها که مبتنی بر قوانین حرکت نیوتن‌اند، به جرم و سرعت مولکولهای تشکیل دهنده آن ارتباط دارد. به عنوان مثال: تبخیر آب در سطح زمین برای تشکیل بخار آب در جو فرآیندی است که اهمیت فیزیکی و زیست شناختی عمده‌ای دارد، زیرا گرمای نهان تبخیر در ارتباط با گرمای ویژه هوا ، زیاد است. گرمایی که از چگالش (میعان) یک گرم بخار آب رها می‌شود، کافیست تا دمای 1kg هوا را به اندازه K 5.2˚بالا ببرد. بخار آب را به سبب نقشی که در انتقال گرمای کره زمین دارد ماده فعال موتور گرمایی جو نامیده‌اند.

قوانین ترابرد (انتقال)

برای انتقالهایی که در داخل یک گاز بوسیله حاملان صورت می‌گیرد، می‌توان معادله کلی ساده‌ای را استخراج کرد. این مولکولها ممکن است مولکولها یا ذرات یا جریانهای گردبادی باشند که قادرند مقادیری از یک ویژگی P مانند تکانه یا گرما یا جرم را انتقال دهند. چگونگی انتقال یا ترابرد مفاهیمی چون جرم ، تکانه و انرژی به کمک حالت جو و حالت متناظر جو دخیل در مبادله ، چه خاک باشد، چه پوشش گیاهی یا پوست یک جانور ، تعیین می‌شود. حتی وقتی حاملان بطور کاتوره‌ای در حرکت باشند، انتقال خالص ممکن است در هر راستایی صورت پذیرد، به شرط آنکه P در همان راستا بر حسب فاصله کاهش یابد. در این صورت ، حاملان می‌توانند در نقطه‌ای که مقدار کمیت P کمتر ازمقدار نقطه آغاز باشد، بار اضافی‌اش را خالی کند.



img/daneshnameh_up/b/b4/sun_shine_md_clr.gif



img/daneshnameh_up/3/3e/tulipsblu.gif




تابش در محیط زیست

تمامی انرژی لازم برای فرآیندهای فیزیکی و زیست شناختی در سطح زمین از خورشید تأمین می‌شود و قسمت اعظم مبحث فیزیک محیط زیست به طریقه های پراکنده و ذخیره شدن این انرژی بصورتهای گرمایی ، مکانیکی یا شیمیایی ارتباط پیدا می‌کند. چرخش زمین حول محور خودش و مدار بیضویش به دور خورشید، جنبه‌های عمده تابش در سطح زمین را تعیین می‌کند. قسمت اعظم اندازه گیریهای انرژی خورشیدی در سطح زمین به نوارهای موجی مرئی و فروسرخ نزدیک محدود می‌شوند که حاوی انرژی به نسبتهای تقریبا مساوی‌اند.

تضعیف در جو

کمیت ، کیفیت و جهت پرتو نور خورشید، در طی عبورش از جو زمین ، بر اثر پدیده‌های پراکندگی و جذب تغییر می‌کند.

پراکندگی

  • کوانتومهای منفرد در حالی که به مولکولهای گازی در جو برخورد می‌کنند کم و بیش بطور یکنواخت در تمام جهات انحراف پیدا می‌کنند، این پدیده را به افتخار ریلی ، فیزیکدانی که بطور نظری نشان داد تأثیرگذاری پراکندگی مولکولی با عکس توان چهارم طول موج متناسب است، پراکندگی ریلی می‌گویند.

  • دومین فرآیند تضعیف عبارت است از جذب بوسیله اوزون (مخصوصا در طیف فرابنفش) ، بوسیله بخار آب (با نوارهای قوی در فرو سرخ) ، بوسیله دی اکسید کربن و اکسیژن. بر عکس پراکندگی ، که صرفا جهت تابش را تغییر می‌دهد، جذب انرژی را از باریکه تابشی می‌گیرد بطوری که جو گرم می‌شود.

تابش خورشیدی در سطح زمین

وقتی تابش به سطح زمین می‌رسد، به عنوان یکی از پیامدهای تضعیف ، دو خاصیت جهت را متمایز دارد. تابش مستقیم از جهت قرص خورشیدی وارد می‌شود و مولفه کوچکی را در بر می‌گیرد که مستقیما به جلو پراکنده شده است. تمامی تابش پراکنده دیگر دریافت شده از آسمان آبی (از جمله هاله بسیار درخشان پیرامون خورشید) و از ابرها ، چه بواسطه بازتابش و چه بوسیله تراگسیل ، با اصلاح تابش پخشی توصیف می‌شود مجموع چگالیهای شار انرژی مربوط به تابش مستقیم و پخشی را تابش کلی یا سراسری گویند و برای مقاصد اقلیم شناختی روی یک سطح افقی اندازه گیری می‌شود.

خرد اقلیم شناسی تابش

برخورد

در مسائلی که معمولا در قلمرو اقلیم شناسی پیش می‌آید، شارهای تابش در سطح زمین با انرژی دریافتی اتلافی هر واحد مساحت از صفحه افقی اندازه گیری و مشخص می‌کنند. برای محاسبه مقدار تابش که بر سطح گیاهان یا جانوران برخورد می کند، باید چگالی شار تابشی افقی در یک ضریب شکل ضرب شود که بستگی دارد به:


  1. هندسه سطح
  2. خواص جهتی تابش

    برای اینکه عملی تر باشد، غالبا از اجسامی چون کره یا استوانه که هندسه نسبتا ساده‌ای دارند، بهره می‌گیرند تا اشکال نامنظمتر گیاهان و جانوران را مجسم یا بازنمایی کنند. تابشی را که به یک موجود زنده یا مشابه آن برخورد می‌کند، بصورت متوسط شار تابشی بر واحد مساحت سطح بیان می‌شود.

جذب و بازتابش

وقتی نور خورشید به خاک ، آب ، یا شی مانند برگ یا یک جانور برخورد می‌کند، انرژی آن جذب ، بازتابیده و گاهی هم منتقل می‌شود. در طول موج کوتاه ، یعنی انتهای پر بسامد طیف خورشیدی ، رفتار تابشی مواد زیستی را عمدتا وجود رنگدانه‌هایی تعیین می‌کند که تابش را در طول موجهای توام با گذارهای الکترونی در میان بسیاری از مواد طبیعی به شمار می‌آید، زیرا آب دارای نوارهای جذبی پر قدرتی در این ناحیه است. بازتابندگی خاکها عمدتا به محتوی ماده آلی آنها ، محتوی آبشان ، ابعاد ذره و زاویه فرود تابش بسپتگی دارد.

آن کسری از تابش که برگها می‌تابانند و عبور می‌دهند، به زاویه فرود بستگی دارد. شباهت طیفهای تراگسیلی و بازتابی که بوسیله بسیاری از برگها نموده شده‌اند، حاکی از آن است که تابش میان آنها بوسیله بازتابش و شکست در دیواره یاخته‌ها ، در تمام جهات پراکنده می‌شود. تنها تابش فرودی که به این طریق پراکنده نشد، عبارت است از مولفه‌ای (حدود 1%) که از سطح کوتیکول (روپوست یا بشره) بدون داخل شدن در بافت درونی برگ بازتاب پیدا می‌کند.

انتقال گرما

سه ساز و کار انتقال گرما در محیط گیاهی و جانوری مهم‌اند.
  • تابش: که اصول حاکم بر بطور خلاصه ذکر شد.
  • همرفت: عبارت است از انتقال گرما بوسیله حرکت هوا.
  • رسانش: در جامدات و گازهای آرام که به تبادل انرژی جنبشی بین مولکولها بستگی دارد.

از همه این ساز و کارهای انتقال در سیستمهای گرمایش خانگی بهره برداری می‌کنند. گرمکنهای بادبزن دار ، گرمکنهای همرفتگر و رادیاتورها و ... .

انتقال جرم

دو مد پخش عامل تبادل ماده میان موجودات زنده و هوای اطراف آن به شمار می‌آیند. پخش مولکولی در داخل موجودات زنده (مثلا در ریه‌های جانور یا در منفذهای ریز یک برگ) و در پوسته نازک هوا که لایه مرزی موجودات زنده را بطور کامل در بر می‌گیرد عمل می‌کند. در جو آزاد ، آثار پخش متلاطم فرآیندهای انتقال را تحت الشعاع قرار می‌دهند، هر چند که عمل پخش مولکولی مداوم و ضریب زوال نهایی انرژی متلاطم در تبدیل به گرماست. تلاطم در همه جای جو ، جز

تعداد بازدید ها: 81594


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..