big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Возникновение ветра

Солнечная энергия является первопричиной всех движений (ветра) в воздушной оболочке Земли. Однако, кроме притока солнечной энергии, к главным факторам, вызывающим возникновение ветра, относятся также вращение Земли вокруг своей оси, неоднородность подстилающей поверхности и трение воздуха о поверхность земли.

В атмосфере наблюдаются движения различных масштабов — от величин десятков и сотен метров (местные ветры) и до сотен и тысяч километров (крупнейшие атмосферные вихри-циклоны и антициклоны, муссоны, пассаты, ветры на высотах).

Под действием упомянутых выше факторов на Земле возникает неодинаковое распределение атмосферного давления и порождаемые им воздушные течения. Воздушные течения направлены из областей высокого давления в сторону низкого давления. Отток воздуха продолжается до тех пор, пока не исчезнет разность давления. Вектор, характеризующий степень изменения атмосферного давления в пространстве, называется барическим градиентом. Величина барического градиента определяется изменением давления на единицу расстояния. За последнее принято расстояние, равное 100 км. Барический градиент направлен по нормали от высокого давления к низкому. Он является результирующим всех сил атмосферного давления, действующих на единичный объем воздуха. Чем больше барический градиент, тем больше скорость ветра.

Скорость ветра во многих странах определяется в метрах в секунду (м/сек) и в километрах в час (км/час). В морском флоте сила ветра измеряется в баллах по 12-балльной шкале. В ряде стран скорость ветра определяется в узлах в час и в милях в час. Для перевода скорости ветра из метров в секунду, в километры в час, в узлы и в баллы приводится таблица 16.

Так как нагревание и охлаждение воздуха в нижних слоях атмосферы происходят от поверхности земли, то при нагревании воздух расширяется и поднимается вверх. На его место приходит более холодный воздух. Вследствие того что степень нагревания поверхности земли, а соответственно и воздуха, различна в точках, расположенных не только на больших расстояниях друг от

Схема возникновения бриза

друга, но и на малых расстояниях, процесс нагревания и вытеснения теплых масс воздуха холодными происходит непрерывно и повсеместно. Независимо от масштабов этого процесса, там, где создаются условия для возникновения горизонтального градиента давления, появляются воздушные течения, стремящиеся уничтожить неоднородность полей температуры и давления.

Бризы. Наиболее простой процесс возникновения ветра часто можно наблюдать летом у берега моря в ясную и тихую погоду. Днем обычно приятный свежий ветер дует на берег, ночью, наоборот, ветер направлен с берега на море. Эта особенность ветра на морском побережье объясняется различием в скорости нагревания и охлаждения воздуха над сушей и морем. Днем поверхность суши, а следовательно, и прилегающие к ней слои воздуха нагреваются быстрее, чем море и воздух над ним. Поэтому создается разность между температурой воздуха над сушей и морем.

Воздух над сушей, как более теплый и относительно легкий, поднимается вверх, а на его место устремляется более холодный воздух с моря. Ночью, наоборот, воздух над сушей охлаждается быстрее, чем над теплой водой. Поэтому воздух с берега устремляется на море, чтобы занять место поднимающегося здесь более теплого воздуха.

На некоторой высоте создаются воздушные течения, обратные тем, какие наблюдаются у поверхности земли. Такие ветры, наблюдающиеся на берегах морей и озер, называют бризами.

Бризы, являясь местными ветрами, не обладают большой силой. На рисунке 28 схематически изображено движение масс воздуха днем и ночью. Как видно на рисунке, днем поток воздуха внизу направлен с моря. Высота этого потока небольшая, всего несколько сотен метров. По исследованиям П. А. Воронцова и др., на Черноморском побережье Кавказа над бризовым потоком на высоте 1,5—2 км возникает поток, направленный в противоположную сторону. Ночью внизу и наверху направление движения меняется на обратное. Выше уровня бризовой циркуляции направление и скорость ветра определяются процессами более крупного масштаба.

При интенсивных атмосферных процессах, сопровождающихся сильными ветрами, бризовая циркуляция, как менее слабая, поглощается циркуляцией большего масштаба.

Горно-долинные ветры. Подобно морскому бризу, возникают горно-долинные ветры. Днем они направлены из долины вверх по горным склонам, а ночью, наоборот, с гор в долины. Это вызвано неодинаковым нагреванием и охлаждением гор и долин. Днем воздух над горными склонами, нагреваясь, имеет более высокую температуру, чем воздух на тех же высотах над долиной. Поэтому воздух над склонами, как более легкий, поднимается вверх, а воздух со стороны долин устремляется на склоны гор. Ночью, наоборот, склоны гор охлаждаются больше, чем воздух над долинами. Поэтому более холодный воздух с гор устремляется в долины.

В средних широтах горно-долинные ветры наблюдаются летом при тихой погоде до высоты 1—3 км. Скорость их обычно не превышает 3—5 м/сек. Но в редких случаях, при определенном рельефе и состоянии атмосферы, скорость горно-долинного ветра может достигать 6 м/сек и более. При ненастной погоде горно-долинные ветры не наблюдаются, так как они нарушаются циркуляцией атмосферы более крупного масштаба.

Муссоны. В отличие от бризовых ветров, имеющих суточный ход и распространяющихся на небольшое расстояние от береговой полосы, ветры, возникающие между материками и океанами, имеют сезонный характер и распространяются на большие территории.

Возникают они следующим образом. Зимой над холодными материками массы воздуха охлаждаются, а океаны, набравшие за летнее полугодие значительные запасы тепла, интенсивно расходуют его на нагревание воздуха. Летом, наоборот, материки нагреваются быстрее и сильнее, чем океаны.

Таким образом, на огромных пространствах материков и океанов возникают большие и малые разности температуры и давления, являющиеся причиной сезонных смен направления ветра между океаном и сушей. Зимой с охлажденной суши, где давление возрастает, ветер в близких к земной поверхности слоях устремляется на теплый океан, где образуется низкое давление, а летом — с холодного океана на нагретую сушу, т. е. опять-таки из области высокого давления в сторону низкого. Эти сезонные ветры называются муссонами.

Циркуляция воздуха между низкими и высокими широтами. Масштабы циркуляции атмосферы между экватором и высокими широтами еще более грандиозны. Как мы видели выше, на экваторе и в низких широтах приток солнечной энергии значительно больше, чем в средних и высоких широтах. В соответствии с этим и прогревание масс воздуха различно в разных широтах. Холодные воздушные течения направляются из высоких широт северного и южного полушарий к низким, а теплые воздушные течения из экваториальной и тропических зон — к высоким. Подобный обмен воздуха между различными широтами, происходящий в течение всего года в обоих полушариях, несколько ослабевая летом и усиливаясь зимой, и является основной циркуляцией воздуха на земном шаре.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.