Как создать область пониженного давления
Воздушные массы постоянно циркулируют в атмосфере. Их названия соответственны тому месту на карте, где они были образованы. Воздушные массы бывают континентальные (образовываются над сушей) и морские (образовываются над водной поверхностью). Они оказывают давление на поверхность земли и на всех населяющих ее существ. Это воздействие имеет разную силу. Область пониженного давления в атмосфере – это шторм или циклон. Однако это касается измерений на поверхности, соотносимой с уровнем моря. В горах областью пониженного давления характеризуется нормальное состояние атмосферы. Это обычное явление здесь.
Атмосферное давление
Область пониженного давления в атмосфере – это относительный показатель.
Его следует рассматривать как параметр, измеряемый над уровнем моря. Нормальным считается в этом случае величина 765 мм ртутного столба. Чем больше высота производимых измерений, тем формирующиеся области атмосферного давления становятся ниже. На границе снежных шапок в горах этот показатель считается нормальным при значении 350 мм ртутного столба.
Благодаря этому понятие областей пониженного атмосферного давления рассматривается с точки зрения показателя и окружающих воздушных масс. Для каждой местности, где были они сформированы, определяют характерные особенности, влияющие на циркуляцию. Определение погоды в том или ином регионе всегда соотносится с исследованиями всех природных явлений, возникающих в регионе.
Циркуляция воздуха
Образование областей пониженного атмосферного давления воздуха связано с процессом его циркуляции.
Она происходит из-за наклона земной оси и неоднородности прогрева планеты на экваторе и полюсах.
Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется благодаря высоким температурам на экваторе. Он при нагреве расширяется и поднимается вверх. А учитывая тот факт, что на полюсах происходит обратное действие и возникает повышенное давление, происходит циркуляция воздушных масс.
Причем, если в одной области образовывается низкое давление, то в другой обязательно будет формироваться повышенное.
Определение циклона
Область пониженного давления в атмосфере – это циклон. Он проявляется в виде шторма или даже смерча. В центре циклона давление значительно ниже, чем по краям.
Если он образовался в северном полушарии, движение воздушных масс будет совершаться против циркуляции часовой стрелки. В южной стороне планеты – наоборот. Сила Кориолиса двигает циклон вправо, а в южном – влево.
Область пониженного атмосферного давления, где формируется смерч или шторм, располагается изначально над водной поверхностью. Поэтому такое явление природы приносит с собой дождливую, облачную погоду. Частые порывы ветра вызваны разницей давления в центре и периферии циклона. Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется с летними дождями и похолоданием, а зимой – оттепелями и снегопадами. Воздух при этом движется от края циклона к его центру, где он поднимается и охлаждается.
Механизм образования
Вихрь циклона принято называть «кольцом змеи». Его диаметр порой достигает нескольких тысяч километров.
Область пониженного давления воздуха формируется в умеренных широтах. Это происходит при столкновении теплых влажных воздушных потоков со стороны экватора с холодными сухими потоками с полюсов. Между этими противоположностями появляется граница, называемая фронтом. Холодный воздух немного оттесняет теплый слой. Его массы сталкиваются между собой. Начинается эллипсоидное движение. Захватывая близлежащие слои воздуха, циклон движется со скоростью до 50 км/ч. Периферия вращается быстрее, чем центр. В зависимости от расположения возникновения, случаются порой очень сильные шторма. Они несут разрушения порой невообразимых масштабов. Область пониженного давления в атмосфере – это смерч. В его центре наблюдается недостаток воздуха. Холодные ветра восполняют его. Теплые воздушные потоки вытесняется вверх, остывает, а влага конденсируется в виде осадков. Продолжительность жизни шторма разная и зависит от географии местности.
Тропический вихрь
Вихри тропических широт гораздо сильнее образующихся в умеренных широтах циклонов.
В районе 5-20 градусов южной и северной широты над поверхностью океана возникают подобные природные явления. Там, где формируется область пониженного атмосферного давления, происходит движение воздушных масс. Однако в тропических циклонах оно порой очень велико. Достигает 10-30 м/с. Центр его называют «глаз бури». Здесь наблюдается тихая погода. Чем он шире, тем разрушительнее буря. Обычно «глаз бури» составляет 30 км, но бывает, доходит до 70 км. Глобальное потепление приводит к увеличению мощи циклонов тропических широт. Конечно, встречаются и незначительные по силе подобные погодные явления. Однако мощные штормы и ураганы порой доходят до Европейских стран, Америки, где оставляют колоссальные разрушения с многочисленными жертвами.
Виды циклонов
Область пониженного атмосферного давления воздуха бывает различной силы. Различают 4 типа циклонов:
- Возмущение, которое характеризуется движением воздуха со скоростью не более 17 м/с.
- Депрессия – скорость находится в диапазоне 17-20 м/с.
- Штормом называю циклон, центр которого движется до 38 м/с.
- Если движение «глаза бури» превышает 39 м/с, это уже ураган.
Это общепринятая классификация. Природа порой подбрасывает человечеству «сюрпризы» в виде непредвиденных по силе в нехарактерных широтах бурь. Например, в 1999 г. Западню Европу потряс мощный ураган «Лотарь». Метеорологи его не смогли предвидеть, так как его чудовищная сила привела к зашкаливанию датчиков. Некоторые из них даже не сработали.
Более 70 человек погибли из-за разбушевавшейся стихии.
Наименование вихрей
Чтоб избежать путаницы в определении метеорологами циклонов, область пониженного атмосферного давления начали называть каждый своим именем. Они отражали все его параметры, координаты и скорость передвижения. Было предложено именовать их цифрами и буквами, названиями птиц и животных. Очень популярным было называть циклоны женскими именами. Это было удобно и эффективно. Однако в конце 70-х и мужские имена стали применяться для таких целей. Подобная система позволила избежать ошибок и путаницы при обмене информацией о приближающемся шторме.
Ознакомившись с представленной выше информацией, можно прийти к выводу, что область пониженного давления – это циклон. Он приносит с собой влажную, пасмурную погоду. По силе различают как незначительные возмущения, так и ужасающие ураганы. Они могут принести как незначительные ухудшения погоды, так и крайне большие разрушения. Разобравшись в механизме их возникновения, можно понять, почему с каждым годом наблюдается рост сильных бурь и смерчей, которые порой появляются в совершенно непредвиденных для них областях. К этому приводит глобальное потепление, вызванное деятельностью человека на планете.
Источник
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 ноября 2019; проверки требуют 19 правок.
На верхних поверхностях крыльев самолёта за предкрылками «струи» конденсации
Эффект проявляющийся вокруг обтекателя в головной части космической ракеты
Эффект Прандтля — Глоерта[неизвестный термин] — конденсация атмосферной влаги позади объекта, движущегося на околозвуковых скоростях. Чаще всего наблюдается у самолётов. Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта.
Существует распространённое заблуждение, что возникновение облака из-за эффекта Прандтля — Глоерта означает, что именно в этот момент самолёт преодолевает «звуковой барьер». На самом деле, проявление этого эффекта зависит не только от скорости самолёта, но и от относительной влажности воздуха. В условиях нормальной или слегка повышенной влажности облако образуется только при скоростях, близких к скорости звука. В условиях же очень высокой относительной влажности эффект можно наблюдать и при намного меньших скоростях, например на аэродинамических элементах автомобилей во время гонок Формула-1 в дождливую погоду.
Причины[править | править код]
Видео образования и исчезновения конденсационного облака у самолёта F-14A летящего во влажном воздухе над водной поверхностью
Причина возникновения эффекта заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создаёт область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу достаточно высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления. Этот процесс местно является адиабатическим, где занимаемый воздухом объём увеличивается, а его температура понижается. Если влажность воздуха достаточно велика, то температура может понизиться до такого значения, что окажется ниже точки росы. Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют небольшое облако.
По мере того, как давление воздуха нормализуется, температура в нём выравнивается и вновь становится выше точки росы, и облако быстро растворяется в воздухе. Обычно время его жизни не превышает секунды. Поэтому при полёте самолёта кажется, что облако следует за ним (вследствие того, что область низкого давления постоянно образуется позади самолёта), а затем исчезает.
Галерея[править | править код]
вариант проявления эффекта Прандтля — Глоерта самолёт F/A-18
интенсивная конденсация влаги чаще наблюдается над крылом в момент резких манёвров и во влажном воздухе, например после дождя или над морем: Су-57 на авиасалоне «МАКС-2015»
См. также[править | править код]
- Диски Маха
- Конденсационный след
- Ударная волна
Ссылки[править | править код]
- Галерея фотографий эффекта Прандтля — Глоерта со ссылками и другой информацией.
- Образование и исчезновение конденсационного облака от взрыва на видеофрагментах (0:27-0:42 видео) при взрыве в порту Бейрута в 2020 году
Источник
Рис. 3.
Схема общей циркуляции атмосферы
Теперь вспомним, что ученики записали:
В областях повышенного давления преобладают токи воздуха сверху вниз. При токах воздуха сверху вниз воздух сухой, облаков нет.
Это значит, что там, где постоянно высокое давление, сухо. Ваши ученики еще не изучали природу материков, но они готовы к тому, чтобы понять, как образовались пояса пустынь Северного полушария (Мексика и юг США, Сахара, Аравия, Тар, Центральная Азия) и Южного (Атакама, Намиб, Калахари, пустыни Австалии), которые вы покажете им.
Муссоны нарушают эту стройную картину, но они сами по себе обычно довольно легко воспринимаются школьниками, и вносимое ими разнообразие вряд ли посеет особенную сумятицу в умах.
Циклоны и антициклоны
Об образовании циклонов и антициклонов учитель может прочитать в любом учебнике общей физической географии или в тематическом номере нашей газеты «Ветер» (№ 35/2000). Но для учеников эти процессы достаточно сложны, потому что связаны с ускорением Кориолиса. Поэтому к тем первым тезисам, которые были продиктованы в предварительном задании, добавьте лишь следующее.
Как школьники, вероятно, уже убедились по телевизионным передачам о погоде, циклоны и антициклоны обычно перемещаются с запада на восток. Это связано с уже упоминавшимся западным переносом в умеренных широтах. (Несколько сложнее дело обстоит на Дальнем Востоке: там циклоны под действием ряда причин обычно идут с юго-запада на северо-восток.)
Антициклон — это область повышенного давления, из которой воздух растекается в разные стороны. Это, кстати, не противоречит уже упоминавшемуся круговому движению: растекается, а потом раскручивается по часовой стрелке. Растекание должно чем-то возмещаться, и убыль в середине антициклона пополняется опусканием воздуха из верхних слоев тропосферы. Опускающийся воздух, как мы уже записали раньше, сухой, облака не образуются, осадки не выпадают. Таким образом, антициклон — это ясная, сухая погода. Летом солнце светит и греет, тепло, даже жарко. Зимой солнце греет мало, при малой облачности за длинные ночи земля и нижние слои атмосферы сильно выстывают, морозно. Во все сезоны разница наибольшей и наименьшей температуры, амплитуда, довольно значительная; особенно это заметно весной и осенью, когда днем совсем тепло, а ночью возможны и заморозки.
Циклон — область пониженного давления. Туда воздух устремляется со всех сторон, сталкиваются разные по температуре и влажности воздушные массы (заметили, что на картах погоды красные и синие зубчатые линии теплых и холодных фронтов располагаются именно в синих пятнах циклонов?). Воздух идет, не прямо, а крутясь, в конечном счете все-таки к центру циклона. А там ему куда деваться? Вероятно, ученики ответят правильно: только вверх. А если вверх, то воздух становится влажным, образуются облака, выпадают осадки. Иначе говоря, циклон — это обычно то, что в быту называют плохой погодой.
Специалисты категорически не признают такого определения: погода может быть теплой, холодной, морозной, сухой, с осадками, тихой или ветреной, но не плохой или хорошей. Дождь среди лета плох для отдыхающих, но необходим для крестьянина, без дождя посевы погибнут. Сильный снегопад плох для транспортников (дороги заносит, понижена видимость), но опять-таки нужен для сельского хозяйства, без снега вымерзнут озимые, весной в почве не будет влаги.
Вспомните, что в циклоне в нашем полушарии ветры идут против часовой стрелки. Значит, когда циклон идет с запада на восток, в его передней по движению, восточной части ветер дует с юга, сравнительно тепло. Потом, если через пункт, где мы находимся, проходит середина циклона, погода становится дождливой, а когда циклон уже прошел (продолжается движение против часовой стрелки!), обрушивается масса воздуха с севера или северо-востока, наступает резкое похолодание. Интересно, успеют ваши ученики заметить такую закономерность, слушая передачи о погоде, или нет? Это может зависеть не только от учеников, но и от того, сколько циклонов пройдет за то время, пока они за этими передачами следят; вряд ли не будет ни одного, но может быть и такое.
А ход суточных температур в циклоне гораздо более плавный, чем в антициклоне. Значительная облачность, днем солнце не греет, ночью земля и нижние слои воздуха остыть не успевают. Иногда дневные и ночные температуры вообще одинаковы.
Можно нарисовать на доске пунсон, это будет ваш город; пометьте его начальной буквой названия. Теперь нарисуйте движущийся к нему с запада (слева) циклон с системой ветров против часовой стрелки. Дайте ученикам убедиться, что ветер будет южный. Потом сотрите циклон, нарисуйте новый, с центром в нарисованном вами городе. Снова сотрите, изобразите уже прошедший на восток (направо) циклон, дайте ребятам убедиться, что ветер будет северный, то есть станет холоднее.
Но все это довольно трудоемко, на рисование и стирание может не хватить урока. Если вы уверены в том, что ваши ребята воспримут некоторую условность, сделайте наоборот. Нарисуйте циклон с системой ветров; если ученики заметили, что в южной части циклона бывает теплый сектор, ограниченный теплым и холодным фронтами, изобразите и его. А затем в правой его части нарисуйте пунсон, изображающий город. Циклон сдвинулся к западу — сотрите пунсон и нарисуйте его левее первого положения; потом еще левее, пока он не выйдет за пределы циклона (рис. 4).
Об арктических, умеренных, тропических и экваториальных массах воздуха нужно рассказать, но обобщающую тему этого раздела, выделение основных и переходных климатических поясов, может быть, следовало бы перенести в заключительную часть курса 7-го класса и сделать это уже пошире — на основании изученного материала по океанам и континентам.
Ссылки на учебники даны сокращенно:
Крылова 6 — О.В. Крылова. Физическая география: Нач. курс: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений. — М.: Просвещение, 1999 (и последующие издания). — 192 с.
Лобжанидзе — В.А. Кошевой, А.А. Лобжанидзе. География. Земля: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. А.А. Лобжанидзе. М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2002. — 144 с.
Источник
➤ Adblock
detector
Источник
Как известно, любое, самое выстуженное помещение можно нагреть. Достаточно только затопить печку. Холодный воздух над горячей печкой нагреется, станет легче, поднимется вверх, а на его место придет воздух холодный, еще не прогретый. В помещении начинается циркуляция воздуха, и довольно скоро становится тепло. Была бы только печка хорошая да топлива в достатке.
Если считать Землю большим домом человечества, то печка у нас хорошая. Это – Солнце. Топлива там на ближайший миллион лет хватит. И обогревает Солнце нашу Землю очень интенсивно, однако, не равномерно. Там, где его лучи падают на земную поверхность отвесно, она нагревается сильнее. Там же, где солнечные лучи падают на Землю под углом, поверхность Земли прохладнее. Почему? Потому что во втором случае, на единицу земной поверхности падает меньше солнечной энергии. Поэтому на Земле сильнее всего нагреваются экваториальные области, а холоднее всего – на полюсах.
Итак, в некоторых местах нашей глобальной «избушки» гораздо жарче, чем в других. А в некоторых – вообще ледник.
Как известно, природа не терпит неравенства. По крайней мере, неравенства температур. Согласно фундаментальному закону, который называется вторым началом термодинамики, в замкнутой системе (а такой в определенной степени можно считать нашу планету) обязательно возникнут процессы, которые будут способствовать выравниванию температур. Помните, за счет чего обогревается комната, где топится печка? За счет циркуляции воздуха. Воздуха у нас на Земле хватает. Неравенство температур на экваторе и на полюсах нашей планеты поддерживает постоянную циркуляцию воздушных масс. Которая, собственно, и определяет погоду.
В экваториальных и тропических районах воздух от соприкосновения с нагретой поверхностью суши или океана нагревается и поднимается вверх. За счет этого давление здесь всегда пониженное. Из мест, где температура ниже сюда устремляется более холодный воздух. Возникает ветер. За счет вращения Земли эти ветры в северном полушарии закручиваются против часовой стрелки, а в южном – по часовой (если смотреть сверху). Таким образом, возникает большая и устойчивая «воздушная вихревая труба», по которой теплый воздух уходит вверх, на высоту 9 – 12 километров. Здесь, на границе тропосферы (так сказать, под потолком, нашего глобального жилища) воздух начинает перемещаться в сторону полюсов.
Такой устойчивый вихрь, возникающий вокруг области пониженного атмосферного давления, называется «циклон». Слово это происходит от древнегреческого слова «кюклон», «вращающийся». На фотографиях со спутников циклон выглядит огромной облачной спиралью. Сильные ветры, закручивающиеся вокруг «вихревой трубы» в своем движении несут в область пониженного атмосферного движения облака. А в центре циклона влажный воздух, поднимаясь вверх, охлаждается, собирается в облака, которые проливаются сильными дождями.
Холодный же воздух в свою очередь движется от полюсов в более теплые места. Подняться в верхние слои атмосферы он не может и как бы «ползет» по поверхности земли в разные стороны. Из-за вращения Земли «разлетающиеся» от центра ветры закручиваются по часовой стрелке, то есть в направлении, противоположном движению воздушных масс в циклоне. Поэтому воздушные массы, возникающие над холодными местами, принято называть антициклонами. Поскольку воздух в центре антициклона имеет невысокую влажность, здесь всегда стоит ясная и сухая погода.
Встреча циклонов с антициклонами происходит в средних широтах (в районе 30 градусов северной или южной широты). Взаимодействие циклонов и антициклонов, теплых и холодных воздушных масс, определяет все «чудеса» погоды, которые пытаются предсказать синоптики.
Опубликовано на сайте Топавтор
Полезные ссылки:
Источник