在课程中,物理科学是 11 年级和 12 年级各年级开设的核心课程之一,每学期需要 80 学时。该课程涉及从古至今人们对物质、运动、电、磁、光和宇宙的理解演变。它包括物理和化学概念在诸如大气现象、宇宙学、天文学、视觉、医疗仪器、空间技术、药物、能源、污染和回收、健身和健康和化妆品等背景下的应用(K 至 12 年级高中课程 - 物理科学,2016 年)。教授物理科学课程的教师一直面临着 K-12 现成材料的不足。开发促进探究的学习材料是 K-12 科学课程改革的重点,因为探究在过去几十年中已成为科学教育的核心要素(Meyer 等人,2013 年;Trumbull 等人,2005 年)。
摘要 - 一个大气的声音任务始于涉及测量技术,观察平台和观察方案的广泛概念设计。观察系统模拟实验(OSSE)是评估任务和仪器概念相对优点的技术方法。OSSE团队在JET推进实验室(JPL)上开发了一个OSSE环境,该环境使大气科学家可以系统地探索广泛的任务和仪器概念,并通过定量科学影响分析制定科学可追溯性矩阵。OSSE环境实际上通过整合大气现象模型,正向建模方法和逆建模方法来创建多平台大气响起测试床(桅杆)。桅杆在四个松散耦合的过程,观察方案探索,测量质量探索,测量质量评估和科学影响分析中执行骨质。
大气或环境风洞非常适合基础研究和应用物理建模,以及支持数值模型验证过程。美国陆军工程兵团工程研究与发展中心 (ERDC) 一直活跃于研究物理建模领域。ERDC 环境实验室 (EL)、寒冷地区研究与工程实验室 (CRREL) 和岩土与结构实验室 (GSL) 之间有一座历史性的、三座运行中的和一座未来计划中的大气风洞。每个设施都经过独特设计,以研究不同领域的大气现象。本报告回顾并强调了每个设施的特点及其目标研究应用。特别是,人们希望扩大 CRREL 环境风洞 (EWT) 物理建模能力的范围。将该能力扩展到雪堆建模之外,为在空地和潜在的空水界面进行几何全尺寸湍流边界层实验打开了大门。维护和改善内部风洞设施对于 ERDC 的任务至关重要,可以促进大气物理建模的创新和多功能性。
野火是一个复杂的多尺度过程,受与其他地球过程的非线性尺度相关相互作用的影响。导致火灾的物理过程发生在很宽的尺度范围内。虽然天气过程的特征尺度范围超过 5 个数量级,从大型天气系统的百公里尺度到小尺度效应和涡流的米尺度,但与燃料热分解和燃烧相关的化学反应发生在厘米或更小的尺度上,产生的火焰长度高达 60 米。火线以平均速度传播,速度约为几分之一米/秒,同时产生的火焰以 50 米/秒的速度传播,化学反应发生在数秒或更短的量级。火灾产生的风和浮力属于极端大气现象。天气是影响火灾行为的主要外部因素,火灾与大气之间的双向相互作用至关重要——众所周知,火灾会极大地影响其周围的天气。火灾通过动量、水蒸气和热量的流动与大气动力学相互作用,并通过水分和热量保持与土壤相互作用。
你是否曾在一个慵懒的夏日午后坐下来仰望天空?你可能注意到了不同形状的云朵,或者感受到了阳光照在脸上的温暖,或者偶尔有风吹过,让你的皮肤凉爽。所有这些现象都是高度有序的事件序列的一部分,有特定的原因。这些事件及其引发的因素都是气象学的一部分。气象学是研究大气现象的学科。气象学一词的词根“流星”是现代人对坠落太空的燃烧岩石的称呼。但流星在古希腊语中的意思是“高空”,而这个意思正是与气象学有关的。云、雨滴、雪花、雾、尘埃和彩虹都是大气“流星”的类型。主要类型是云滴和任何阶段都含有水的降水形式;它们被称为水凝物。烟、霾、尘埃和其他凝结核被称为岩石流星。雷声和闪电是电凝物的例子,它们是可见或可听见的大气电表现形式。这些各种现象是气象学家研究的对象和事件。
野火是一个复杂的多尺度过程,受与其他地球过程的非线性尺度相关相互作用的影响。导致火灾的物理过程发生在很宽的尺度范围内。虽然天气过程的特征尺度范围超过 5 个数量级,从大型天气系统的百公里尺度到小尺度效应和涡流的米尺度,但与燃料热分解和燃烧相关的化学反应发生在厘米或更小的尺度上,产生的火焰长度高达 60 米。火线以平均速度传播,速度约为几分之一米/秒,同时产生的火焰以 50 米/秒的速度传播,化学反应发生在数秒或更短的量级。火灾产生的风和浮力属于极端大气现象。天气是影响火灾行为的主要外部因素,火灾与大气之间的双向相互作用至关重要——众所周知,火灾会极大地影响其周围的天气。火灾通过动量、水蒸气和热量的流动与大气动力学相互作用,并通过水分和热量保持与土壤相互作用。
Mini-EUSO 是一台于 2019 年在国际空间站上发射的望远镜,目前位于空间站的俄罗斯部分。该任务的主要科学目标是寻找核物质和奇异夸克物质,研究瞬变发光事件、流星和流星体等大气现象,观察海洋生物发光以及人造卫星和人造空间碎片。它还能够观测能量高于 10 21 eV 的超高能宇宙射线产生的广泛空气簇射,并探测地面激光产生的人造簇射。Mini-EUSO 可以在紫外线范围(290 - 430 nm)内绘制夜间地球地图,空间分辨率约为 6.3 公里,时间分辨率为 2.5 秒,通过俄罗斯 Zvezda 模块中面向天底的紫外线透明窗口观察我们的星球。该仪器于 2019 年 8 月 22 日从拜科努尔航天发射场发射,其光学系统采用两个菲涅耳透镜和一个焦面,焦面由 36 个多阳极光电倍增管组成,每个光电倍增管有 64 个通道,总共 2304 个通道,具有单光子计数灵敏度,总视场为 44 ◦。Mini-EUSO 还包含两个辅助摄像头,用于补充近红外和可见光范围内的测量。在本文中,我们描述了该探测器并展示了运行第一年观察到的各种现象。
摘要:国际无线电掩盖(RO)社区正在努力探索大量RO观察对数值天气预测(NWP)的影响。这项工作是无线电掩盖建模实验(罗马),已得到国际无线电掩盖工作组的认可,这是一个科学工作组,这是气象卫星协调组(CGMS)的主持下的科学工作组。罗梅克斯试图为未来的RO任务和收购提供策略。Romex计划由至少一个3个月的时期组成,在此期间,所有可用的RO数据均已收集,处理,存档并免费提供给全球社区以进行研究和测试。主要目的是测试不同的RO观测值对NWP的影响,但第一个罗马时期的RO观察的3个月(罗马克斯1,2022年9月至11月)将是对许多大气现象的研究。RO数据提供商已将其数据发送到Eumetsat进行处理。ROMEX-1每天的RO轮廓总数平均每天30 000至40 000。通过无线电掩盖气象卫星应用程序(ROM SAF)将处理后的数据(相,弯曲角,折射率,温度和水蒸气)分配给罗马克斯参与者。数据还将通过UCAR COSMIC数据分析和存档中心(CDAAC)独立处理,并通过ROM SAF获得。所有同意提供者确认且数据未用于商业或运营目的的条件的参与者可以免费获得数据。