The delay between solar activity and density changes in the upper atmosphere

Since 1958 it is known that there exists a response time of the upper atmosphere to changes in solar activity. This response time is best described as the lag between the 27-day variation of solar decimeter flux and the observed density changes of the upper atmosphere. Roemer obtained as a mean observational value for this lag 1.0 ± 0.12 days. Volland's simplified version of the Harris-Priester model of the upper atmosphere is used to calculate the delay which can be expected from theory. Only the effect of solar EUV radiation is taken into account. A possible influence of the corpuscular component of the solar radiation is not included in our estimate.

The calculations are carried out for the Harris-Priester model with solar activity index and a variation of . The resulting delay is 0.6 days. The calculated amplitude of the variations of the diurnal average temperatures during the solar 27-days cycle is in very good agreement with Jacchia's empirical formula.     

The Origin of Associated Basic and Acid Rocks in the Lebombo--Nuanetsi Igneous Province, Southern Africa, as implied by Strontium Isotopes

Whole rock Rb–Sr measurements were made on associatedbasic and acid intrusives and extrusives from the northern andsouthern ends of the Lebombo monocline with a view to determineif the acid rocks came from the mantle or from the crust. Inthe south, in Swaziland (now called Ngwame) and Zululand, rhyolitesand granophyres (age 202 14 m.y.) have an initial Si⁸⁷–Sr⁸⁶ratio of 0.7042 0.0005; in the north, in the Nuanetsi syncline,rhyolites (age 206 13 m.y.) and granites from ring complexes(age 177 7 m.y.) have initial ratios of 0.7081 0.0008 and0.7085 0.0007, respectively. The initial ratios of the basicrocks, basalts and gabbros, vary in both areas and have a rangefrom 0.7042 to 0.7125 which can be explained by crustal contamination.The low initial ratios and isotopic homogeneity of the acidmagmas over long distances (160 km) in Swaziland and Zululandare interpreted as implying that they were derived from themantle.     

SOME ASPECTS OF ORTHOPHOTO TECHNOLOGY

After a brief review of the history of the orthophoto mapping process and its methods, the paper describes the automatic production of orthophotographs in the BS-Stereomat. Technical details, especially of the electronics of the instrument, are given. The range of applications of an orthophoto is discussed, as well as the method's limitations.     

The inhibition of microorganisms by heavy metals

This paper examines the effects of heavy metals on microorganisms in the aqueous environment; the mechanisms by which metals may exert toxic effects on microbes and the factors affecting microbial response to metals; the ways in which microbial activity may alter the metal balance of an environment and the modifications produced in microbes by heavy metal ions; the effects of the toxic copper ion on the growth, respiration, magnesium content, cytochrome synthesis and osmotic sensitivity of some organisms studied in the laboratory; and the feasibility of the participation of microbes in geochemical processes considering the demonstrable resistance to toxic metals by some bacteria and the fact that natural environments may contain high levels of metals rendered less toxic by binding to natural chelating compounds.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit werden verschiedene Wirkungen von Schwermetallen auf Mikroorganismen in wäßrigem Milieu untersucht. Es wird gezeigt, daß Schwermetalle toxische Wirkungen auf Mikroorganismen ausüben können und welche Faktoren die Reaktionen von Mikroben gegenüber Metallen bestimmen. Weiter wird beschrieben, wie die Mikrobenaktivität das Metallgleichgewicht in einem gegebenen Milieu verändern und beeinflussen kann und wie andererseits Änderungen in den Mikroben selbst durch Schwermetall-Ionen hervorgerufen werden. Dabei wird besonders die Wirkung des toxischen Kupfer-Ions auf das Wachstum, die Atmung, den Magnesiumgehalt, die Cytochromsynthese und die osmotische Empfindlichkeit einiger Mikroorganismen dargestellt. Die Anwesenheit von Mikroben bei geochemischen Prozessen wird unter Berücksichtigung der Resistenz einiger Bakterien gegenüber toxischen Metall-Ionen diskutiert. Dabei spielt die Tatsache eine große Rolle, daß durch Chelatbildung die Schwermetall-Ionen in der natürlichen Umwelt der Mikroorganismen ihre toxische Wirkung verlieren.

     

Buchbesprechungen

Ohne Zusammenfassung     

Variations in exospheric density at heights near 1100km, derived from satellite orbits

In an earlier paper, values of exospheric density were obtained from the orbit of Echo 2 for the years 1964–1965. The results indicated a semi-annual variation in density by a factor of between 2 and 3, considerably larger than predicted by existing atmospheric models.

These studies have now been extended to the beginning of 1967, using both Echo 2 and Calsphere 1, to show how the density is responding to increasing solar activity. Variations in density during 1964 have been analysed in more detail. The long-term variation associated with the solar cycle and the short-term variations associated with magnetic and solar disturbances agree with the variations expected on the basis of current models. The semi-annual variation is persisting to higher levels of solar activity, and although its amplitude is diminishing the factor of variation was still 1.6 in 1966.     

A calculation of the large scale three dimensional distribution of diabatic heating in the atmosphere

Summary The large scale three-dimensional diabatic heating in the atmosphere is computed at 12 isentropic surfaces for a particular twelve hour time period. Using a method due toErtel, the continuity equation is combined with the equations of motion to give an explicit relation between diabatic heating and changes in potential vorticity and stability along isentropic surface trajectories. The results are barely of useful accuracy and reliability and this only under favorable conditions. The distribution of diabatic heating is qualitatively reasonable in the regions near the tropopause, close to the ground, above a cloud or moist layer, and within an area of general condensation. Errors and approximations make the computed values completely unreliable in areas of large anticyclonic vorticity or large baroclinity. Comparison of magnitudes with those computed from rainfall observations and with those measured directly at the earth's surface shows agreement in sign and within a factor of three in the areas of best data. The results emphasize that there are regions and periods where diabatic heating in the free atmosphere may be important in controlling atmospheric behavior. Sample calculations in one of these regions using values of diabatic heating computed by this study illustrate that this process is of comparable importance with the adiabatic process in determining vertical velocity.

---

Zusammenfassung Die großräumige nichtadiabatische Erwärmung der Atmosphäre in 12 isentropen Flächen während eines 12stündigen Zeitabschnittes wird berechnet. Unter Verwendung einer Methode vonErtel liefert eine Kombination der Kontinuitätsgleichung mit den Bewegungsgleichungen eine explizite Beziehung zwischen der nichtadiabatischen Erwärmung, der potentiellen Vorticity und der Stabilität entlang der isentropen Trajektorien. Das Resultat ist von beschränkter Genauigkeit — und auch dies nur unter günstigen Bedingungen. Qualitativ brauchbare Verteilungen der nichtadiabatischen Erwärmung erhält man nahe der Tropopause, in Bodennähe, über einer Schicht von Wolken oder feuchter Luft und innerhalb der Zonen mit verbreiteter Kondensation. In Gebieten mit großer antizyklonaler Vorticity oder großer Baroklinität werden die berechneten Werte infolge von Meß- und Approximationsfehlern völlig ungenau. In den Gebieten mit optimalen Voraussetzungen stimmen die berechneten Werte mit den aus Niederschlagsmessungen abgeleiteten oder am Boden direkt beobachteten im Vorzeichen und innerhalb eines Faktors von 3 überein. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung weisen erneut darauf hin, daß in manchen Gebieten bzw. Zeitabschnitten das Verhalten der freien Atmosphäre durch nichtadiabatische Erwärmung wesentlich beeinflußt sein kann. Stichprobenweise Berechnungen für eines dieser Gebiete zeigen, daß die theoretisch ermittelte nichtadiabatische Erwärmung für die resultierende Vertikalgeschwindigkeit der Luft quantitativ von ähnlicher Bedeutung ist wie der adiabatische Prozeß.

---

Résumé L'auteur a calculé le réchauffement non adiabatique, à grande échelle, de l'atmosphère à 12 niveaux isentropes pendant un intervalle de 12 heures. Une méthode établie parErtel combine l'équation de continuité et les équations de mouvement et aboutit à une relation explicite entre le réchauffement non adiabatique, la vorticity potentielle et la stabilité le long de trajectoires isentropes. Le résultat n'a qu'une exactitude approchée, et cela dans des conditions favorables seulement. On obtient une répartition utilisable du réchauffement non adiabatique au voisinage de la tropopause, du sol, au-dessus d'une couche de nuages ou d'air humide, ainsi qu'à l'intérieur des zones à forte condensation. Dans les régions à grande vorticity anticyclonique et à grande baroclinité, les valeurs calculées deviennent tout à fait inexactes par suite d'une approximation insuffisante et d'erreurs de mesure. Dans les régions à conditions favorables par contre, les valeurs calculées correspondent à celles que l'on peut tirer de la mesure des précipitations ou de celles que l'on mesure au sol, cela au signe et à un facteur 3 près. Le résultat de cette étude montre à nouveau que dans certaines régions ou certains laps de temps l'état de l'atmosphère peut être notablement conditionné par un réchauffement non adiabatique. Des épreuves faites pour l'une de ces régions montrent que le réchauffement non adiabatique obtenu par calcul est quantitativement aussi important pour la vitesse verticale résultante de l'air que le processus adiabatique.

---

---

With 7 Figures     

Buchbesprechungen

Ohne Zusammenfassung