內容簡介
《大氣物理:熱力學與輻射基礎》是作為大氣物理學的基礎教材編寫的,是以後學習雲物理學、衛星氣象和遙感等課程的基礎。在介紹大氣靜力學的基礎上,教材對大氣熱力學和大氣輻射進行瞭較為詳細的介紹和討論。大氣熱力學詳細討論瞭大氣中水的相變、等壓過程、乾絕熱過程、濕絕熱過程、混閤過程、熱力圖及其應用和靜力穩定度等。大氣輻射討論瞭輻射與物質的相互作用、太陽輻射、長波輻射和包括散射時的輻射傳輸,最後是輻射平衡的討論和觀測結果。《大氣物理:熱力學與輻射基礎》可作為高等院校大氣科學學科本科生的專業課教材,也可供相關專業的本科生或研究生以及從事大氣科學和大氣環境工作的人員學習和參考。
內頁插圖
目錄
第一章 大氣概況
1.1 行星大氣和地球大氣的演化
1.1.1 行星大氣
1.1.2 地球大氣演化過程
1.1.3 蓋婭假說與大氣演化
1.2 現代大氣的組成和錶示方法
1.2.1 現代大氣組成
1.2.2 大氣成分的度量
1.2.3 水汽量
1.3 狀態方程
1.3.1 乾空氣的狀態方程
1.3.2 濕空氣的狀態方程
1.4 大氣與理想氣體的差異
習題
第二章 大氣靜力平衡
2.1 流體靜力學方程
2.1.1 重力位勢和位勢高度
2.1.2 流體靜力平衡
2.1.3 測高方程
2.2 等垂直減溫率大氣
2.2.1 一般模式:多元大氣
2.2.2 均質大氣
2.2.3 乾絕熱大氣
2.2.4 等溫大氣和大氣標高
2.2.5 逆溫層
2.3 標準大氣
2.4 大氣分層
2.4.1 按熱力結構分層
2.4.2 逸散層
2.4.3 按大氣成分特性分層
習題
第三章 熱力學基礎
3.1大 氣係統
3.1.1 係統
3.1.2 氣塊假設
3.2 態函數
3.2.1 內能與熱力學第一定律
3.2.2 焓與相變潛熱
3.2.3 熵與熱力學第二定律
3.3 理想氣體的絕熱過程
3.3.1 位溫
3.3.2 乾絕熱減溫率
3.3.3 大氣熵最大時的溫度分布
3.4 濕空氣能量
3.4.1 濕空氣熱容量
3.4.2 大氣能量
習題
第四章 相態平衡
4.1 飽和水汽壓
4.1.1 自由能與剋勞修斯一剋拉貝龍方程
4.1.2 飽和水汽壓的理論錶達式
4.1.3 相態平衡麯綫
4.2 乾空氣對飽和水汽的影響
4.2.1 大氣壓對飽和水汽壓的影響
4.2.2 乾空氣溶入水對飽和水汽壓的影響
4.2.3 總體效應
4.3 球形液麵的飽和水汽壓
4.3.1 球形純液滴的飽和水汽壓
4.3.2 溶液滴的平衡水汽壓
4.3.3 寇拉麯綫
4.4 飽和狀態變化和人體舒適度
4.4.1 沸點與氣壓的關係
4.4.2 熔點與氣壓的關係
4.4.3 接近飽和時人體舒適度
習題
第五章 等壓過程
5.1 等壓冷卻——露點和霜點
5.1.1 露和霜的形成過程
5.1.2 溫度露點(霜點)差與相對濕度的關係
5.1.3 露點和霜點的關係
5.2 等壓冷卻凝結
5.2.1 一般方程
5.2.2 飽和水汽壓變化和凝結液態水的估計
5.3 等壓絕熱過程——濕球溫度和相當溫度
5.3.1 等壓濕球溫度
5.3.2 等壓相當溫度
5.3.3 乾濕錶方程
習題
第六章 乾絕熱過程
6.1 濕空氣的乾絕熱過程
6.1.1 濕空氣的泊鬆方程
6.1.2 乾絕熱減溫率
6.1.3 露點減溫率
6.1.4 位溫
6.2 抬升達到飽和時的特徵量
6.2.1 抬升凝結高度的估計
6.2.2 飽和溫度的估計
6.3 飽和成雲
習題
第七章 濕絕熱過程
7.1 濕絕熱方程
7.1.1 飽和氣塊的熵
7.1.2 可逆飽和絕熱過程
7.1.3 假絕熱過程
7.2 濕絕熱減溫率
7.3 溫濕參量
7.3.1 相當位溫
7.3.2 假濕球位溫和假濕球溫度
7.3.3 假相當位溫和假相當溫度
7.4 焚風現象
7.4.1 焚風成因
7.4.2 理論計算
習題
第八章 混閤過程
8.1 濕氣塊的等壓絕熱混閤
8.2 混閤成雲
8.2.1 等壓絕熱混閤後的凝結
8.2.2 凝結尾跡
8.3 垂直混閤
8.4 混閤層特徵及雲的形成
8.4.1 混閤層的溫度和濕度
8.4.2 垂直混閤成雲
習題
第九章 大氣熱力圖
9.1 麵積等價變換
9.2 熱力圖例
9.2.1 溫熵圖
9.2.2 溫度對數壓力圖
9.3 熱力圖的應用
9.3.1 層結和路徑麯綫的繪製
9.3.2 溫濕參量的確定
9.3.3 氣層平均溫度和等壓麵厚度
9.3.4 逆溫層結的特徵
9.3.5 混閤凝結高度
習題
第十章 靜力穩定度
10.1 氣塊運動
10.1.1 一般運動方程
10.1.2 氣塊作微小虛擬位移
10.1.3 氣塊作有限虛擬位移
10.2 靜力穩定度判據
10.2.1 氣塊的位移和平衡條件
10.2.2 未飽和氣塊
10.2.3 飽和氣塊
10.2.4 穩定度類彆
10.3 條件性不穩定
10.3.1 潛在不穩定
10.3.2 絕對穩定和絕對不穩定
10.3.3 熱雷雨的預報
10.4 薄層法
10.4.1 假設和條件
10.4.2 薄層法判據
10.5 夾捲作用
10.5.1 假設條件和參數
10.5.2 雲塊減溫率和夾捲積雲模型
10.6 整層大氣靜力穩定度
10.6.1 升降中氣層未飽和
……
第十一章 輻射基本知識
第十二章 發射和吸收
第十三章 大氣散射
第十四章 太陽輻射
第十五章 地氣係統長波輻射
第十六章 散射輻射傳輸
第十七章 輻射平衡
附錄 物理常數
主要參考書和文獻
精彩書摘
1.1.1 行星大氣
地球形成於距今約45億年前,是太陽係形成後環繞太陽運轉的天體不斷捕獲其他天體並增生形成的。地球錶麵最初也許具有與太陽組成一樣的原始大氣,即主要是以氫和氦為主的揮發性氣體成分。
在早期地球增生過程中,熔融狀態的含鐵物質等因比重較大而不斷嚮地心沉積,導緻地球物質分布發生變化。地心處形成富含鐵的地核,上部較輕的物質形成地幔,地幔錶層冷卻形成原始的地殼。同時,地錶的揮發性氣體逃逸散失到空間,取而代之的是地球內部放齣的氣態物質。至少在40億年前,地球大氣圈已是富含水汽、二氧化碳、氮氣以及少量其他氣體組成的第二代大氣(或次生大氣),會産生降水、溫室現象。
雖然類地行星(或帶內行星)在形成和增生過程中,其大氣經曆相似的演化過程,但隨著這些行星的演化,它們卻擁有非常不同的現代大氣(見錶1.1)。這種現代大氣組成的差異,反映瞭原始大氣中氣體含量的差異,但主要歸因於太陽係中不同行星大氣的演化方式。當其他行星的大氣經曆異常突變的演化時,地球大氣的演化卻相對緩慢。水星大氣完全散失,金星大氣發展成失控的溫室使得金星錶麵岩石被液化,火星大部分的氣體散失到空間,地球則在約20億年前,隨著大氣氧含量的增加,齣現瞭具有氧化性質的第三代大氣。
前言/序言
早在二十多年前,作為學生,作者就在北京大學學習瞭大氣物理學課程,使用的教材是北京大學大氣物理教研室王永生等編著的《大氣物理學》。多年以後,作為教師,作者在北京大學物理學院大氣科學係講授“大氣物理學基礎”課程,先後使用過的有這一本以及盛裴軒等編著的同名教材。
如今,《大氣物理——熱力學與輻射基礎》在作者講授“大氣物理學基礎”課程多次後,決定編寫齣版瞭。新教材以一學期教學內容為主,主要講授大氣靜力學、大氣熱力學和大氣輻射三部分內容。對於每一部分,編寫內容盡量翔實,理論推導力求精確,課後習題不僅包括基礎性的習題,也包括一些研究性質的習題。讀者可以看到,新教材的章節分得更細,每章重點突齣一個主題。
本書共分十七章。前兩章是大氣靜力學部分,第三至十章是大氣熱力學部分,第十一至十七章是大氣輻射部分。新教材的重點是大氣熱力學和大氣輻射兩部分,在開始講授這兩部分前,都首先對基礎概念和理論進行介紹。大氣熱力學詳細討論瞭大氣中水的相變、等壓過程、乾絕熱過程、濕絕熱過程、混閤過程、熱力圖及其應用和靜力穩定度等。大氣輻射討論瞭輻射與物質的相互作用、太陽輻射、長波輻射和包括散射時的輻射傳輸,最後是輻射平衡的討論和觀測結果。
大氣物理學課程和教材傳承瞭幾代人不懈的努力探索和長期的積纍,因此作者編寫的這本書,實際上包含瞭前人的大量心血和勞動結晶。感謝第一本《大氣物理學》教材編寫組的王永生、秦瑜、劉式達、殷宗昭等教授,他們辛勤勞動編寫的教材引導作者首次步人大氣物理的殿堂。感謝第二本《大氣物理學》教材編寫組的盛裴軒、毛節泰、李建國、張靄琛、桑建國和潘乃先等教授,他們辛勤勞動編寫的教材是作者任教以來傳授學生知識的基石。新教材主要是以北京大學的這兩本教材為參考書進行編寫的。
好的,這是一份關於不同主題的圖書簡介,內容完全獨立於您提到的《大氣物理:熱力學與輻射基礎》,並且力求詳盡自然。 --- 精裝典藏版:失落的亞特蘭蒂斯文明圖鑒 作者: 艾莉森·範德比爾特 頁數: 680頁 齣版日期: 2023年鞦季 ISBN: 978-1-56789-012-3 定價: ¥188.00 內容提要 本書並非一部膚淺的奇幻小說集,而是一部嚴謹的、跨學科的考古學、曆史學與海洋地質學綜閤研究報告。艾莉森·範德比爾特博士,這位以其大膽假設和深入田野調查聞名的海洋考古學傢,耗費二十年心血,將畢生所學傾注於解開人類曆史上最引人入勝的謎團——亞特蘭蒂斯。 《失落的亞特蘭蒂斯文明圖鑒》摒棄瞭柏拉圖文本中諸多形而上的描述,轉而聚焦於“地理可能性”與“技術推演”。範德比爾特博士首次提齣瞭“構造闆塊漂移引發的周期性海岸綫重塑理論”,該理論認為,亞特蘭蒂斯文明的毀滅並非單一的火山爆發或海嘯,而是一個緩慢、多階段的地理災變過程,這解釋瞭為何其遺跡散布於大西洋、地中海甚至加勒比海的多個深度區域。 全書分為五個核心部分: 第一部分:曆史文本的再審視與地質學背景 本部分係統梳理瞭從柏拉圖的《蒂邁歐篇》和《剋裏提亞斯篇》到文藝復興時期學者筆記中的關鍵地理坐標和時間綫索。範德比爾特博士首次將這些文獻與最新的海底地形測繪數據、深海沉積物岩心分析相結閤,確定瞭數個最有可能的“文明起源盆地”。她詳細闡述瞭末次冰期後海平麵上升對古老沿海聚落的毀滅性影響,並提齣瞭一個令人信服的論點:我們尋找的可能不是一座城市,而是一係列相互關聯的沿海貿易網絡。 第二部分:失落的技術與冶金學推測 亞特蘭蒂斯文明常被描繪為擁有超乎想象的技術。範德比爾特博士並沒有停留在“水晶能源”的空想上,而是深入研究瞭古埃及和邁锡尼文明早期金屬加工技術的演變,推斷亞特蘭蒂斯人在青銅時代晚期可能已經掌握瞭鋅和锡的復雜閤金技術,甚至可能觸及瞭早期鋅的蒸餾提純。書中配有大量三維重建圖,展示瞭如果其首都——一座環形島嶼城市——被設計得更具抵禦海浪侵蝕的工程學意義,其防禦工事和引水係統應如何運作。 第三部分:海洋考古的最新發現與爭議 本部分收錄瞭過去十年內,由範德比爾特博士團隊在北大西洋洋中脊附近和亞速爾群島深潛中發現的、具有非自然結構特徵的岩石構造照片和聲納圖像。盡管這些發現尚未被主流考古界完全接受為“亞特蘭蒂斯遺跡”,但其幾何學的規則性和材料的異常密度引起瞭巨大爭議。附錄中包含瞭對這些發現物進行初步光譜分析的結果,指嚮瞭地球上極少見的礦物組閤。 第四部分:文化關聯與神話的傳播路徑 作者探討瞭亞特蘭蒂斯神話如何滲透到全球文化中,從瑪雅文明的洪水敘事到愛爾蘭的傳說。她認為,這些神話並非毫無根據的想象,而是幸存者群體記憶在不同地理環境下發生變異的結果。通過對比不同文明對“高傲文明受罰”主題的描述,揭示瞭一種跨越大陸的人類集體創傷的投射。 第五部分:結論——如何重構“被遺忘的史前世界” 在總結部分,範德比爾特博士呼籲建立一個國際閤作的“深海史前遺址保護框架”。她強調,探尋亞特蘭蒂斯的目的不在於挖掘寶藏,而在於理解人類文明在麵對劇烈地質變遷時的適應與毀滅模式,從而為我們當前所處的環境危機提供曆史的警示。 讀者對象 本書適閤對古代曆史、海洋地質學、考古學方法論,以及批判性思維感興趣的專業研究人員、曆史愛好者以及所有對人類文明的起源和消亡抱有深刻好奇心的讀者。隨書附贈一張高分辨率的“亞特蘭蒂斯推定地理模型”全景圖。 --- 跨界融閤:現代企業的人力資本價值重估 作者: 羅伯特·K·哈裏斯(Robert K. Harris) 頁數: 420頁 齣版日期: 2024年初版 ISBN: 978-0-987654-32-1 定價: ¥129.00 內容提要 在信息技術和知識經濟飛速發展的今天,傳統的資産負債錶已無法準確反映一傢企業的真正價值。無形資産,特彆是“人力資本”,已成為決定企業長期競爭力的核心要素。羅伯特·哈裏斯教授,一位在組織行為學和金融工程領域享有盛譽的學者,以其深厚的理論功底和對矽榖高增長企業的實際考察經驗,構建瞭一套全新的、可量化的企業人力資本評估體係。 本書的核心在於,將員工視為“活的、可增值的資産”,而非簡單的“運營成本”。作者力圖彌閤人力資源管理(HRM)與企業財務報告之間的鴻溝,為CEO、CFO和人力資本投資者提供一套實用的決策工具。 全書結構嚴謹,分為四大模塊: 第一部分:範式轉移——從成本中心到價值驅動 本部分批判性地審視瞭傳統人力資源核算模式的缺陷,特彆是其對員工培訓投資、知識産權積纍及團隊凝聚力的忽視。哈裏斯教授提齣瞭“未來收益摺現模型”(FRDM)的雛形,旨在預測關鍵人纔流失對未來五年市場份額的影響,從而將軟性風險轉化為硬性的財務指標。 第二部分:量化核心資産——技能矩陣與知識圖譜構建 這是本書技術性最強的一部分。作者詳述瞭如何通過先進的數據分析工具,構建企業內部的“關鍵技能矩陣”。這不僅包括員工的硬技能認證,更深入到他們的“隱性知識”——解決復雜問題的經驗、跨部門協作的效率以及創新潛力。書中引入瞭“知識密度指數(KDI)”的概念,用以衡量特定團隊對特定任務的準備程度,並提供瞭一套基於自然語言處理(NLP)分析內部溝通數據的實用指南。 第三部分:投資迴報率(ROI)的重構與風險管理 傳統上,培訓的ROI很難界定。哈裏斯教授提供瞭一套針對性強的衡量框架,將員工發展項目與具體的業務成果(如新産品上市速度、客戶滿意度提升)直接掛鈎。更重要的是,他探討瞭“人力資本風險管理”:如何通過多元化團隊結構、建立強健的繼任者計劃,有效對衝“關鍵人物風險”。書中提供瞭多個案例分析,展示瞭忽視繼任計劃可能導緻的股價暴跌。 第四部分:麵嚮未來的治理與報告 本書的最終目標是推動企業報告機製的革新。作者詳細介紹瞭“綜閤人力資本報告”(Integrated Human Capital Statement, IHCS)的結構建議,包括如何嚮董事會和外部投資者清晰地展示企業在吸引、培養和留住頂尖人纔方麵的戰略投入與成果。這套報告體係旨在成為下一代ESG(環境、社會和治理)報告中至關重要的“S”(社會)維度的量化支撐。 目標讀者 本書是為企業高層管理者、首席財務官、戰略規劃部門負責人、以及投資機構中關注“可持續價值創造”的分析師量身定製的深度參考書。對於商學院的高級MBA課程和企業管理碩士項目而言,它也是一本極具前瞻性的教材。 --- 探秘微觀世界:納米材料的閤成與錶徵前沿 作者: 陳靜 & 馬剋斯·施密特 頁數: 950頁(含大量彩圖和數據圖錶) 齣版日期: 2023年修訂版 ISBN: 978-3-16-148420-0 定價: ¥250.00 內容提要 納米科學是21世紀材料科學革命的核心驅動力。《探秘微觀世界:納米材料的閤成與錶徵前沿》是該領域一部裏程碑式的綜閤性著作,它清晰地梳理瞭從零維(量子點)到三維(多孔結構)納米材料的最新發展軌跡,並以前所未有的深度解析瞭關鍵的實驗技術。本書由專注於碳基納米結構閤成的陳靜教授和精通高分辨電子顯微鏡的德國科學院院士馬剋斯·施密特教授閤著,體現瞭東西方研究範式的深度融閤。 本書內容覆蓋麵廣,邏輯脈絡清晰,分為三個主要部分: 第一部分:基礎理論與閤成化學的演進 本部分首先迴顧瞭經典朗之萬方程在納米尺度下的修正,為理解錶麵能和量子限域效應奠定瞭理論基礎。隨後,重點介紹瞭當前最熱門的閤成方法: 1. 自下而上策略(Bottom-up): 詳細論述瞭溶劑熱法(Solvothermal Synthesis)的參數控製,特彆是對異質核晶體生長的影響;同時,對氣相沉積(CVD)中不同碳氫前驅物在催化劑錶麵間的選擇性進行瞭深入比較分析。 2. 自上而下策略(Top-down): 側重於機械球磨法和超聲輔助剝離技術在製備二維材料(如石墨烯、二硫化鉬)中的優化路徑,並討論瞭如何通過控製剪切力來避免材料的過度缺陷化。 第二部分:前沿納米材料的結構與功能 這一部分詳細介紹瞭五大類關鍵納米材料的最新研究進展: 二維材料: 不僅限於石墨烯,還包括黑磷、過渡金屬硫化物(TMDs)在電子遷移率和光吸收特性上的最新突破。 金屬有機框架(MOFs)與共價有機框架(COFs): 重點分析瞭如何通過調節有機連接體的手性來誘導材料産生特定的拓撲結構,並討論瞭其在氣體分離與催化反應中的應用潛力。 仿生納米結構: 探討瞭如何模仿自然界中荷葉效應、蝴蝶翅膀結構,設計齣具有超疏水性、自修復或光子帶隙特性的新型復閤材料。 量子點(QDs): 涵蓋瞭從傳統膠體閤成到流體力學反應器的轉變,尤其關注鈣鈦礦量子點的穩定性和在顯示技術中的商業化挑戰。 第三部分:高精度錶徵技術——洞察微觀世界的鑰匙 本書的價值亮點在於對錶徵技術的深入講解。作者認為,沒有可靠的錶徵,閤成成果便無法被驗證。 1. 電子顯微學: 詳盡解析瞭球差校正掃描透射電子顯微鏡(STEM)在原子尺度成像中的最新應用,特彆是同步能量色散X射綫光譜(EDS)與電子能量損失譜(EELS)聯用的多維分析技術,用於確定材料中亞納米尺度的化學鍵閤狀態。 2. 光譜學方法: 介紹瞭拉曼光譜和X射綫光電子能譜(XPS)在區分材料錶麵官能團和晶格缺陷方麵的精確判據。 3. 原位(In-situ)測試: 展示瞭如何在反應條件下(如高溫、高壓或電化學循環中)同步進行TEM觀察和性能測試,以實時捕捉材料在工作狀態下的結構演變。 適用範圍 本書是材料科學、化學工程、物理學、微電子學等相關專業的研究生、博士後以及緻力於納米技術開發的工程師和科研人員的必備工具書。它提供瞭從理論假設到實驗驗證的完整研究路徑圖。