В экваториальных широтах преобладает повышенное атмосферное давление

Ключевые понятия: 

• атмосферное давление

• пояса атмосферного давления

Атмосферное давление — это давление воздуха, которое он оказывает на все находящиеся в нём предметы и на земную поверхность.

Поверхность Земли нагревается солнечными лучами неравномерно, воздух атмосферы нагревается от поверхности Земли, следовательно,  температура воздуха в различных частях планеты разная.

Более холодный и тяжёлый воздух стремится вниз, к земной поверхности, а относительно тёплый и более  лёгкий поднимается вверх. С этими свойствами воздуха связано образование термических поясов низкого и высокого атмосферного давления экваториальных и полярных широт.

В области экватора в течение всего года наблюдаются высокие температуры воздуха. Лёгкий тёплый воздух поднимается вверх, образуется восходящее движение воздуха и формируется термический пояс низкого атмосферного давления. При подъёме воздух постепенно охлаждается и достигает состояния  насыщения, в результате происходит конденсация водяного пара и выпадают осадки. В результате экваториальные широты не только одни из самых тёплых, но и самые увлажнённые на Земле.

В полярных широтах господствуют низкие температуры воздуха. Холодный воздух опускается вниз, в результате в полярных широтах Северного и Южного полушарий формируются термические области высокого атмосферного  давления. Толщина тропосферы в полярных широтах составляет примерно 8—10 км. Полярные широты характеризуются не только высоким атмосферным давлением, но и очень маленьким количеством атмосферных осадков.

Воздух экваториальных широт, как уже отмечалось, поднимается вверх и на высоте примерно 16–18 км начинает растекаться к северу и к югу от экватора. В районе 30-х широт под действием вращения Земли воздух опускается к земной поверхности. В результате этого движения воздух нагревается и удаляется от точки насыщения. Следовательно, атмосферные осадки не образуются. В результате этого движения воздуха в районе 30-х широт Северного и Южного полушарий формируются динамические области повышенного атмосферного давления. Эти широты — одни из самых сухих на Земле.

В умеренных широтах Северного и Южного полушарий, расположенных между двумя поясами высокого давления тропических и полярных широт, формируется пояс пониженного атмосферного давления. 

#Движение воздуха в тропосфере. Пояса атмосферного давления

Пояса атмосферного давления образуются вследствие неравномерного нагрева земной поверхности и перемещения воздуха на ней.

Количество атмосферных осадков также неравномерно в разных уголках земного шара. Их распределение по поверхности связано с расположением тепловых поясов и поясов атмосферного давления. 

Важным условием образования атмосферных осадков является восходящее движение воздуха, при котором его температура понижается и содержащегося в нём водяного пара оказывается достаточно для достижения нового состояния воздуха — состояния насыщения. В результате дальнейшего понижения температуры происходит конденсация водяного пара или переход воды в жидкое состояние. Образуются облака, из которых потом выпадают осадки.

В экваториальном поясе, где господствуют постоянные восходящие потоки воздуха, образуется мощная облачность и выпадают обильные осадки. Экваториальный пояс считается самым влажным на планете. Осадки здесь выпадают практически каждый день.

В умеренных поясах наблюдается меньшее количество осадков.

В тропических и полярных широтах выпадает малое количество осадков. Тропические пояса одни из самых сухих на Земле. Здесь расположено большинство пустынь мира. 

#Среднегодовое количество осадков

По карте среднегодового количества осадков можно увидеть основную закономерность распределения влаги по поверхности Земли. Наибольшее количество осадков наблюдается в экваториальном поясе, а наименьшее количество осадков — в тропических и полярных Северного и Южного полушарий. В умеренных поясах наблюдаются значительные различия в распределении атмосферных осадков. 

На распределение атмосферных осадков по земной поверхности влияет ряд причин. Кроме уже названных различий в нагреве земной поверхности и распределении атмосферных осадков, это рельеф, господствующие ветры, океанские течения и многое другое.

Количество осадков на той или иной территории может существенно меняться в зависимости от времени года.

В экваториальных широтах высокое давление

§ 2. Атмосферное давление.

Общая циркуляция атмосферы

Так атмосфера Земли имеет толшину около 1 тысячи километров, на каждого из нас давит столб воздуха весом 15 тонн. Почему же мы не ощущаем это давление? Объясняется это тем, что давление внутри организма человека равно атмосферному. Внутреннее и внешнее давления уравновешиваются.

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Для его определения пользуются специальным прибором — барометром. Существуют ртутные и безжидкостные барометры. Последние получили название барометры-анероиды. За нормальное давление атмосферы условно принято давление, равное 760 мм высоты ртутного столба, что близко к среднему атмосферному давлению на уровне моря. Давление воздуха больше 760 мм рт. ст. считается повышенным, меньше — пониженным. Так как давление с высотой понижается (в среднем на 1 мм на каждые 10,5 м подъема), то для территорий, лежащих на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое соответствующее значение. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, среднее давление для нее — 748 мм рт. ст.

В глобальном масштабе на Земном шаре имеются три пояса с преобладанием низкого и четыре пояса с преобладанием высокого давления.

В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается, то есть происходит восходящее движение воздуха. Вследствие этого у поверхности Земли близ экватора устанавливается низкое давление. У полюсов, под воздействием низких температур, воздух в тропосфере охлаждается, становится более тяжелым и опускается, то есть происходит нисходящее движение воздуха. Поэтому у полюсов давление повышенное по сравнению с широтами 60-65° с. ш. и ю. ш.

В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое по сравнению с окружающим воздухом (хотя оно и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое давление.

Глобальная схема распределения атмосферного давления такова (см. рис. 22): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления, 60-70° широты — зоны низкого давления, в приполярных районах — области высокого давления.

В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы (области высокого давления): Азиатский и Северо-Американский. Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.

В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский (см. карту атласа).

Вывод: образование поясов разного атмосферного давления у поверхности Земли прежде всего является следствием неравномерного распределения солнечного тепла и вращения Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления летом — к северу зимой — к югу.

Перемещение воздуха над поверхностью Земли в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого давления. И чем больше разность давления между соседними участками земной поверхности, тем ветер сильней. Вы уже знаете, что поверхность суши и воды нагревается по-разному. В летний день поверхность суши нагревается сильнее. От нагревания воздух над сушей расширяется и становится легче. Над водоемом в это время воздух холоднее, следовательно, тяжелее. Если водоем сравнительно большой, в тихий жаркий летний день можно почувствовать легкий ветерок, дуюший с воды, над которой более холодный воздух созда ет более высокое давление. Такой легкий ветерок называют дневным бризом (от франц. brise — легкий ветер). Ночной бриз, наоборот, дует с суши, так как вода охлаждается медленнее, и воздух над ней теплее.

Если бриз меняет направление два раза в сутки — днем и ночью, то другой ветер — муссон — меняет свое направление два раза в год. Зимой муссон дует с суши на море, летом — с моря на сушу. Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью падает. В это время более прохладный морской воздух начинает перемещаться на сушу. Зимой — все наоборот.

Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов.

Постоянные ветры Земли — пассаты и западные ветры — зависят от положения поясов атмосферного давления. Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а близ 30° с. ш. и ю. ш. — высокое, то у поверхности Земли в течение всего года ветры дуют от тридцатых широт к экватору. Это пассаты. Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси пассаты отклоняются: в Северном полушарии вправо, на запад, и дуют с северо- востока на юго-запад, а в Южном полушарии — влево и направлены с юго-востока на северо-запад (рис. 22). От поясов высокого давления (25-30° с. ш. и ю. ш.) ветры дуют не только к экватору, но и в сторону полюсов, т. к. у 65° с. ш. и ю. ш. преобладает низкое давление. Однако вследствие вращения Земли они постепенно отклоняются к востоку и создают воздушный поток, перемещающийся с запада на восток. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры.

Циркуляция атмосферы — важный фактор формирования климата. Она проявляется в переносе различных типов воздушных масс. Всю систему воздушных течений над Земным шаром называют общей циркуляцией атмосферы.

Воздушные массы постоянно движутся, изменяют свои свойства, но между ними остаются довольно резкие границы — переходные зоны шириной в несколько десятков километров. Эти пограничные зоны называют атмосферными фронтами. Когда фронт проходит через какую-либо местность, то над ней меняются воздушные массы и как следствие — погода.

Фронт можно рассматривать, как поверхность раздела двух воздушных масс, которая наклонена к земной поверхности под очень малым углом. Холодный воздух находится рядом с теплым и под ним — в виде пологого клина. При этом теплый воздух поднимается вверх по клину холодного воздуха и охлаждается, приближаясь к состоянию насыщения. В нем возникают облака, из которых выпадают осадки. Если фронт перемещается в сторону отступающе го холодного воздуха, наступает потепление, такой фронт называют теплым. Холодный фронт, наоборот, надвигается на территорию, занятую теплым воздухом.

Циклоны и антициклоны.

В тропосфере средних и высоких широт постоянно образуются области низкого и высокого атмосферного давления диаметром в несколько тысяч километров. Циклон (от греч. kyklon — кружащийся) — область низкого давления атмосферы; антициклон — область высокого давления атмосферы (рис. 23). В центре циклона самое низкое давление, в центре антициклона — самое высокое.

В каждом циклоне и антициклоне воздух движется в виде огромного вихря. В Северном полушарии это вращение воздуха в циклонах происходит против часовой стрелки, а в антициклонах — по часовой стрелке. Скорости ветра в циклонах могут быть весьма значительными. В антициклонах ветры слабее, во внутренних их частях наблюдаются даже штили (безветрие).

В течение года в тропосфере возникают сотни циклонов и антициклонов. В Северном полушарии господствует перемещение их с запада на восток. При прохождении циклона происходит смена воздушных масс, а следовательно, изменение температуры и влажности воздуха, увеличение облачности, выпадение осадков. При прохождении антициклона облачность обычно невелика и существенных осадков не выпадает, так как преобладают нисходящие токи воздуха.

Циклоны и антициклоны — это естественные механизмы, переносящие воздушные массы.

Максаковский В.П., Петрова Н.Н., Физическая и экономическая география мира. — М.:Айрис-пресс, 2010. — 368 с.:ил.

Видеопо географии скачать, домашнее задание, учителям и школьникам на помощь онлайн

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Источник

Атмосферное давление

Воздух имеет массу, пусть и небольшую. Масса 1 л воздуха на уровне моря равна 1,3 г. Но огромный объем земной атмосферы приводит к тому, что на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит с силой, равной 1 кг! Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 °C принято за нормальное давление. Оно соответствует весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см?. Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) является внесистемной единицей измерения давления.

С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается потому что чем выше расположена точка, тем меньшей высоты воздушный столб давит на нее. Кроме этого с увеличением высоты воздух разряжается, становится легче и его давление понижается.

Воздух также разряжается и с повышением температуры. Чем сильнее нагрет воздух, тем ниже атмосферное давление.

Географическая широта также влияет на величину атмосферного давления, поскольку она определяет толщину, а следовательно и массу тропосферы. Чем больше масса воздуха, тем выше атмосферное давление. Давайте вспомним, что тропосфера толще всего над экватором. Казалось бы, что на экваторе атмосферное давление должно быть выше, чем на полюсах. Но, с другой стороны, воздух на экваторе сильно нагревается, становится разреженным, относительно легким, а это способствует понижению давления. Также на величину атмосферного давления влияет направление вертикального движения воздуха. При опускании воздуха атмосферное давление у земной поверхности возрастает, а при подъеме воздуха – понижается. На экваторе преобладают восходящие потоки теплого воздуха, нагревшиеся от земной поверхности. В верхней тропосфере эти потоки оттекают в сторону полюсов (полярных широт), где опускаются и образуют области повышенного давления.

В результате возле экватора находится пояс (область) постоянно низкого атмосферного давления, а в районах полюсов – постоянно высокого.

Подобно температуре атмосферное давление изменяется по широте и высоте. По широте оно изменяется зонально и азонально, то есть – вне связи с широтой, неравномерно.

По широтам земная поверхность делится на семь широтных поясов атмосферного давления, которые называются барическими поясами – один экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных.

Экваториальный пояс низкого атмосферного давления расположен по обе стороны экватора между 10° северной и 10° южной широты.

Тропические пояса высокого атмосферного давления расположены между 10° и 30° -40° северной и южной широты.

Умеренные пояса низкого атмосферного давления расположены между 30° – 40° и 60° – 70° северной и южной широты.

Полярные пояса высокого атмосферного давления лежат выше 60° – 70° северной и южной широты, то есть практически внутри полярных кругов.

Границы поясов атмосферного давления очерчены нечетко, поскольку в зависимости от времени года они несколько смещаются к северу или к югу.

Почему пояса высокого и низкого атмосферного давления чередуются? Почему не происходит постепенного повышения атмосферного давления при движении от экватора к полюсам?

Дело в особенностях движения воздуха.

На экваторе земная поверхность сильно нагревается и передает много тепла воздуху. Воздух расширяется и поднимается вверх, ввиду чего атмосферное давление понижается и образуется экваториальный пояс низкого давления.

По мере подъема, теплый воздух остывает. У верхней границы тропосферы экваториальные воздушные массы движутся на север и на юг. В области 30-ых параллелей они опускаются вниз, образуя тропические пояса высокого атмосферного давления.

Опустившийся воздух быстро нагревается. Благодаря этому в тропиках наблюдается «парадоксальное» сочетание высоких температур с высоким атмосферным давлением.

На полюсах, в зонах низких температур, холодный воздух опускается к земной поверхности, образуя полярные пояса высокого давления. Отсюда воздух движется к более теплым умеренным широтам, причем движение это происходит близ земной поверхности, в нижней части тропосферы.

В умеренных широтах холодный полярный воздух нагревается, расширяется и поднимается вверх, образуя пояса низкого атмосферного давления. Поднявшись до верхней границы тропосферы, воздушные массы возвращаются к полюсам, где остывают и опускаются к земной поверхности.

Обратите внимание! Пояс низкого атмосферного давления Северного полушария существует только летом! Зимой вследствие резкого понижения температуры воздуха атмосферное давление над материками Северного полушария сильно повышается и пояс низкого давления сохраняется только над океанами в виде двух замкнутых областей пониженного давления – Исландского и Алеутского минимумов. Центр Исландского минимума находится вблизи острова Исландия, а центр Алеутского – близ Алеутских островов Тихого океана. Над материками Северного полушария, напротив, формируются зимние максимумы (области повышенного давления) – Азиатский и Северо-Американский.

Летом пояс пониженного атмосферного давления в умеренных широтах Северного полушария восстанавливается. Над Азией формируется огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах – Азиатский минимум или Азиатский антициклон.

Над океанами в тропических широтах в течение всего года существуют максимумы, также называемые циклонами – Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский. Это обусловлено тем, что океаны в тропиках всегда нагреты слабее, чем, материки и давление над ними выше.

Существование максимумов и минимумов на одних и тех же широтах является примером азонального изменения атмосферного давления. Наличие поясов и областей разного атмосферного давления оказывает значительное влияние на воздушные течения, погоду и климат.

На картах распределение атмосферного давления по земной поверхности показывают линиями, соединяющими точки с одинаковым давлением. Эти линии называются изобарами. Чаще всего на картах указывают изобары января и июля, месяцев с максимальным и минимальным атмосферным давлением.

Атмосферное давление непрерывно изменяется и основной причиной этих изменений является изменение температуры воздуха. Измеряют атмосферное давление при помощи специальных приборов – барометров. Первые барометры были ртутными и представляли собой открытую емкость с ртутью (тарелку) в которую отверстием вниз была опущена пробирка. Когда атмосферное давление повышалось и сильнее давило на ртуть в тарелке, уровень ртути в пробирке поднимался, когда же давление понижалось, то уровень ртути в пробирке опускался.

Ртутные барометры были неудобными в использовании. Со временем их заменили барометры-анероиды. Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой полой тонкостенной коробки, внутри которой создано отрицательное давление воздуха (то есть – воздух разрежен). При изменении атмосферного давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти колебания передаются на связанную с коробкой стрелку, которая перемещается по шкале.

Как уже было сказано, атмосферное давление понижается с увеличением высоты. Расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст., называется барической ступенью. В нижних слоях тропосферы до высоты в 1 км барическая ступень равна 10 м. Выше 1 км барическая ступень удлиняется, поскольку по мере увеличения высоты скорость понижения атмосферного давления замедляется.

Атмосферное давление изменяется не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. Существует показатель, характеризующий изменение атмосферного давления в пространстве (по вертикали и горизонтали), который называется барическим градиентом.

Барический градиент представляет собой вектор, то есть математическую величину, характеризующаяся численным значением и направлением. В метеорологии для изображения на картах обычно пользуются горизонтальной составляющей барического градиента на уровне моря или на каком-то другом уровне, которая называется горизонтальным барическим градиентом. Барический градиент направлен по нормали к изобаре в сторону убывания атмосферного давления.

Вместо вертикального барического градиента, отражающего изменение атмосферного давления по высоте, часто пользуются обратной величиной – барической ступенью.

Источник