Մթնոլորտի գիտություն

Մթնոլորտի գիտություն` Երկիր մոլորակի մթնոլորտի և դրա տարբեր ներքին աշխատանքային ֆիզիկական գործընթացների ուսումնասիրությունը։ Օդերևութաբանությունը ներառում է մթնոլորտի քիմիան և մթնոլորտի ֆիզիկան՝ հիմնական շեշտը դնելով  եղանակի կանխատեսման վրա։ Կլիմայագիտությունը մթնոլորտի փոփոխությունների (և՛ երկարաժամկետ և՛ կարճաժամկետ)  ուսումնասիրությունն է, որոնք սահմանում են միջին կլիման և դրանց փոփոխությունը ժամանակի ընթացքում՝ բնական և մարդածին ներգոծության հետևանքով։ Աերոնոմիան մթնոլորտի վերին շերտերի ուսումնասիրությունն է, որտեղ դիսոցիացիան և իոնացումը կարևոր են։ Մթնոլորտի գիտությունը տարածվել է մոլորակագիտության, Արեգակնային համակարգի մոլորակների և բնական արբանյակների մթնոլորտների ուսումնասիրության բնագավառում։

Մթնոլորտի գիտության մեջ օգտագործվող փորձարարական սարքերը ներառում են արբանյակներ, հրթիռներ, ռադիոզոնդներ, եղանակային օդապարիկներ, ռադիոլոկացիոն կայաններ և լազերներ։

Երկրի դիտարկման ծրագրերը, ներառյալ Միացյալ Նահանգների Լանդսատ ծրագիրը և Եվրամիության Կոպերնիկուս ծրագիրը, թույլ են տալիս գիտնականներին վերահսկել Երկրի ցամաքային, ջրային և օդային համակարգերը։

Աերոլոգիա (օդաբանություն) տերմինը (հուն՝ ἀήρ, aēr, «օդ» և-λογία -լոգիա) երբեմն օգտագործվում է որպես այլընտրանքային տերմին Երկիր մոլորակի մթնոլորտի ուսումնասիրության համար. այլ սահմանումներում, աերոլոգիան սահմանափակվում է ազատ մթնոլորտով՝ մոլորակի սահմանային շերտից վերև գտնվող տարածքով։

Ոլորտի վաղ նառաձեռնողներից են Լեոն Թայսըրընց դը Բորտը և Ռիչարդ Ասմենը։

Մթնոլորտի քիմիա 

Մթնոլորտի քիմիան մթնոլորտի գիտության մի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է Երկիր մոլորակի և այլ մոլորակների մթնոլորտի քիմիան։  Սա բազմամասնագիտական հետազոտությունների ոլորտ է և հիմնված է շրջակա միջիվայրի քիմիայի, ֆիզիկայի, օդերևութաբանության, համակարգչային մոդելավորման, օվկիանոսագիտության, երկրաբանության, հրաբխագիտության և այլ առարկաների վրա։ Հետազոտությունները գնալով ավելի ու ավելի են կապվում ուսումնասիրության այլ ոլորտների հետ, օրինակ՝ կլիմայագիտությունը։

Մթնոլորտի կազմն ու քիմիան կարևոր նշանակություն ունեն մի քանի պատճառներով, բայց առաջինը մթնոլորտի և կենդանի օրգանիզմների փոխազդեցությունն է։ Մարդկային գործունեությունը փոխել է Երկիր մոլորակի մթնոլորտի կազմը և այս փոփոխություններից մի քանիսը վնասում են մարդու առողջությանը, գյուղատնտեսական մշակույթներին և էկոհամակարգերին։ Մթնոլորտի քիմիայի միջոցով լուծված խնդիրների օրինակներն են թթվային անձրևները, ֆոտոքիմիական ծխամառախուղը և գլոբալ տաքացումը։ Մթնոլորտի քիմիան ձգտում է հասկանալ այս խնդիրների պատճառները և ստանալով դրանց տեսական ըմբռնումը, թույլ է տալիս փորձարկել հնարավոր լուծումները և գնահատել պետական քաղաքականության փոփոխությունների հետևանքները։

Մթնոլորտի դինամիկա 
Մթնոլորտի դինամիկան օդերևութաբանական նշանակություն ունեցող շարժման համակարգերի ուսումնասիրությունն է, որը միավորում է դիտարկումները բազմաթիվ վայրերում, ժամանակներում և տեսություններում։ Ընդհանուր ուսումնասիրված թեմաները ներառում են տարբեր երևույթներ, ինչպիսիք են ամպրոպները, տորնադոները, ձգողականության ալիքները, արևադարձային ցիկլոնները, արտաարևադարձային ցիկլոնները, ռեակտիվ հոսանքները և համաշխարհային մասշտաբի շրջանառությունները։ Դինամիկ ուսումնասիրությունների նպատակն է բացատրել դիտարկվող շրջանառությունները ֆիզիկայի հիմնական սկզբունքների հիման վրա։ Նման ուսումնասիրությունների նպատակները ներառում են եղանակի կանխատեսման բարելավումը, կլիմայի սեզոնային և միջտարեկան տատանումների կանխատեսման մեթոդների մշակումը ու մարդու ազդեցության հետևանքները (օրինակ՝ ածխածնի երկօքսիդի խտության բարձրացումը կամ օզոնային շերտի քայքայումը) գլոբալ կլիմայի վրա։

Մթնոլորտի ֆիզիկա 
Մթնոլորտի ֆիզիկան ֆիզիկայի կիրառումն է մթնոլորտի ուսումնասիրության համար։ Մթնոլորտի ֆիզիկոսները փորձում են ձևավորել Երկիր մոլորակի մթնոլորտը և այլ մոլորակների մթնոլորտները՝ օգտագործելով հեղուկի հոսքի հավասարումները, քիմիական մոդելները, ճառագայթման հավասարակշռումը, էներգիայի փոխանցման գործընթացները մթնոլորտում, հիմքում ընկած օվկիանոսներում ու ցամաքում։ Եղանակային համակարգերը մոդելավորելու համար մթնոլորտի ֆիզիկոսները օգտագործում են ցրման տեսության, ալիքների տարածման մոդելների, ամպերի ֆիզիկայի, վիճակագրական մեխանիկայի և տարածական վիճակագրության տարրեր, որոնցից յուրաքանչյուրը ներառում է մաթեմատիկայի և ֆիզիկայի բարձր մակարդակներ։ Մթնոլորտի ֆիզիկան սերտորեն կապված է օդերևութաբանության և կլիմայագիտության հետ, ինչպես նաև ընդգրկում է մթնոլորտի ուսումնասիրության սարքերի նախագծումը և կառուցումը և նրանց կողմից տրամադրվող տվյալների մեկնաբանումը, ներառյալ հեռավոր զոնդավորման սարքերը։

Միացյալ Թագավորությունում մթնոլորտի ուսումնասիրություններն իրականացվում են օդերևութաբանական գրասենյակի կողմից։ Միացյալ Նահանգների Ազգային օվկիանոսային և մթնոլորտային վարչության (ԱՕՄՎ) ստորաբաժանումները վերահսկում են հետազոտական նախագծերը և եղանակի մոդելավորումը, որոնք ներառում են մթնոլորտի ֆիզիկան։ Միացյալ Նահանգների աստղագիտության և իոնոսֆերայի ազգային կենտրոնը նույնպես իրականացնում է բարձր մթնոլորտի ուսումնասիրություններ։ 

Երկրի մագնիսական դաշտը և արեգակնային քամին փոխազդում են մթնոլորտի հետ՝ ստեղծելով իոնոլորտ, Վեն Ալենի ճառագայթային գոտիներ, տելուրային հոսանքներ և ճառագայթման էներգիա։

Կլիմայագիտություն 

Ի հակադրություն օդերևութաբանությանը, որն ուսումանսիրում է կարճաժամկետ եղանակային համակարգեր, որոնք տևում են մինչև մի քանի շաբաթ, կլիմայագիտությունն ուսումնասիրում է այս համակարգերի հաճախականությունն ու միտումները։ Այն ուսումնասիրում է եղանակային իրադարձությունների պարբերականությունը տարիների և հազարամյակների ընթացքում, ինչպես նաև երկարաժամկետ միջին եղանակային կառուցվածքների փոփոխությունները՝ կախված մթնոլորտային պայմաններից։ Կլիմայագետները՝ նրանք, որոնք զբաղվում են կլիմայագիտությամբ, ուսումնասիրում են ինչպես կլիմայի բնույթը՝ տեղական, տարածաշրջանային կամ գլոբալ, այնպես էլ բնական կամ մարդու կողմից առաջացած գործոնները, որոնք հանգեցնում են կլիմայի փոփոխության։ Կլիմայագիտությունը դիտարկում է անցյալը և կարող է կանխատեսել ապագա կլիմայի փոփոխությունը։

Կլիմայական հետաքրքրություն ներկայացնող երևույթները ներառում են մթնոլորտի սահմանային շերտը, շրջանառության ձևերը, ջերմափոխանակությունը (ճառագայթային, կոնվեկտիվ և գաղտնի), մթնոլորտի, օվկիանոսների և ցամաքի մակերևույթի (հատկապես բուսականության, հողօգտագործման և տեղագրության) փոխազդեցությունը, ինչպես նաև մթնոլորտի քիմիական և ֆիզիկական կազմը։ Հարակից առարկաները ներառում են աստղաֆիզիկա, մթնոլորտի ֆիզիկա, քիմիա, էկոլոգիա, ֆիզիկական աշխարհագրություն, երկրաբանություն, երկրաֆիզիկա, սառցադաշտաբանություն, ջրաբանություն, օվկիանոսագիտություն և հրաբխագիտություն։

Աերոնոմիա  
Աերոնոմիան Երկիր մոլորակի վերին շերտի մթնոլորտի՝ գիտական ստրատոդադար վերևում գտնվող մթնոլորտային շերտերի և այլ մոլորակների մթնոլորտների համապատասխան ոլորտների ուսումնասիրությունն է, որտեղ ամբողջ մթնոլորտը կարող է համապատասխանել Երկիր մոլորակի վերին շերտի մթնոլորտին կամ դրա մի մասին։ Լինելով և՛ մթնոլորտի քիմիայի և՛ մթնոլորտի ֆիզիկայի մի ճյուղ, աերոնոմիան հակադրվում է օդերևութաբանության հետ, որը կենտրոնանում է ստրատոդադարի տակ գտնվող մթնոլորտի շերտերի վրա։ Օդագետների կողմից ուսումնասիրված մթնոլորտային շրջաններում քիմիական դիսոցիացիան և իոնացումը կարևոր երևույթներ են։

Մթնոլորտը այլ երկնային մարմինների վրա 

Արեգակնային համակարգի բոլոր մոլորակներն ունեն մթնոլորտներ։ Սա այն պատճառով է, որ դրանց ձգողականությունը բավականաչափ ուժեղ է, որպեսզի գազային մասնիկները մոտ պահի մակերեսին։ Ավելի մեծ գազային հսկաները բավականաչափ զանգվածային են մոտակայքում մեծ քանակությամբ ջրածնի և հելիումի թեթև գազեր պահելու համար, մինչդեռ ավելի փոքր մոլորակները կորցնում են այս գազերը տարածության մեջ։ Երկիր մոլորակի մթնոլորտի կազմը տարբերվում է այլ մոլորակներից, քանի որ այլ մոլորակի վրա տեղի ունեցած տարբեր կենսագործունեությունները հանգեցրել են ազատ մոլեկուլային թթվածնի առաջացման։ Մերկուրիի մթնոլորտի մեծ մասը պայթեցվել է արեգակնային քամու պատճառով։ Տիտանը միակ արբանյակն է, որ պահպանել է խիտ մթնոլորտը։ Տրիտոնի վրա մթնոլորտն է, որ այնքան էլ խիտ չէ, իսկ լուսնի վրա՝ մթնոլորտի հետքը։

Մոլորակների մթնոլորտները ենթարկվում են Արեգակից կամ դրանց ընդերքից ստացվող էներգիայի տարբեր աստիճանների ազդեցությանը, ինչը հանգեցնում է դինամիկ եղանակային համակարգերի ձևավորմանը, ինչպիսիք են փոթորիկները (երկրի վրա), ամբողջ մոլորակի փոշոտ փոթորիկները (Մարսի վրա), Երկիր մոլորակի չափսին համարժեք անտիցիկլոնը Յուպիտերի վրա (Մեծ կարմիր բիծ անվանմամբ) և ճեղքեր մթնոլորտում (Նեպտունի վրա)։ Ենթադրվում է, որ առնվազն մեկ արտաարեգակնային մոլորակ՝ «HD 189733 b»-ն, ունի այնպիսի եղանակային համակարգ, որը նման է Մեծ կարմիր բծին, սակայն երկու անգամ ավելի մեծ։

Պարզվում է, որ տաք Յուպիտերները կորցնում են իրենց մթնոլորտները տարածության մեջ աստղային ճառագայթման պատճառով, ինչպես գիսաստղերի պոչերը։ Այս մոլորակները կարող են ջերմաստիճանի հսկայական տարբերություններ ունենալ իրենց ցերեկային և գիշերային կողմերի միջև, որոնք առաջացնում են գերձայնային քամիներ, չնայած «HD 189733 b»-ի ցերեկային և գիշերային կողմերը, ըստ երևույթին, ունեն շատ նման ջերմաստիճաններ, ինչը ցույց է տալիս, որ մոլորակի մթնոլորտը արդյունավետորեն վերաբաշխում է աստղի էներգիան մոլորակի շուրջը։

Ծանոթագրություններ

Արտաքին հղումներ 

Մթնոլորտի հեղուկի դինամիկան, որը կիրառվում է եղանակի քարտեզների վրա  - Հիմքեր, ինչպիսիք են ադվեկցիան, դեֆորմացիան և պտտվող ուժը
Մթնոլորտի հետազոտությունների ազգային կենտրոնի (ՄՀԱԿ) արխիվները, փաստում է մթնոլորտի գիտությունների պատմությունը

Մթնոլորտի ուսումնասիրություն
Մթնոլորտային երևույթներ
Մթնոլորտային տեղումներ