Ветер дует из областей повышенного давления в области пониженного
Воздух в атмосфере не стоит неподвижно, а постоянно перемещается. В штиль, когда ощущается только едва уловимое движение воздуха, он не надувает паруса яхт и парусных кораблей. Исстари моряки проводили часы, а иногда и дни в томительном ожидании, что смилостивится над ними бог ветра Эол, подует, наконец, долгожданный крепкий ветер, заставляющий их суда стремительно бежать по лёгким волнам.
Скорость ветра бывает очень высокой, и тогда он становится шквалом, налетающим во время грозы, а иногда возрастает настолько, что превращается в ураган.
Что же представляет собой ветер? Это движение воздуха относительно земной поверхности, в основном в горизонтальном направлении. Хотя при этом можно наблюдать и вертикальные движения воздуха, например, когда снежинки летят не вниз к земле, а поднимаются и кружатся в воздухе.
Ветер характеризуют скорость, сила и направление. Скорость ветра выражается в м/с, км/ч или в баллах по шкале Бофорта, где интервал возможных скоростей ветра делится на 12 градаций.
Нулю шкалы Бофорта соответствует штиль — полное отсутствие ветра, четырем баллам — умеренный ветер, а 12 — ураган. У земной поверхности скорости ветра обычно не превышают 12—15 м/с, а в тропических ураганах достигают 60 м/с. Сила ветра зависит от его скорости.
Говоря о направлении ветра, имеется в виду то направление, откуда он дует. Принято различать 8 основных румбов горизонта: север (С) , северо-восток (С-В) , восток (В) , юго-восток (Ю-В) , юг (Ю) , юго-запад (Ю-3), запад (3), северо-запад (С-3). Направление ветра определяется с помощью флюгера, а для анализа преобладающих ветров на какой-то определённой территории за тот или иной промежуток времени строится диаграмма — роза ветров – прим. от geoglobus.ru. На ней указывается повторяемость направлений ветра по основным румбам. Отрезками по лучам — румбам горизонта — откладывается количество дней, в которые преобладал ветер данного направления, а концы отрезков соединяются ломаной линией. Повторяемость штилей отмечается в кружочке в центре диаграммы.
Ветер обладает турбулентностью: в воздухе возникают многочисленные вихри и отдельные струи. Мощные восходящие потоки воздуха используют планеристы. При прохождении атмосферных фронтов в верхней тропосфере и нижней стратосфере образуются струйные течения — сильные воздушные потоки. Они уменьшают скорость самолёта, если направлены против его движения, и увеличивают её, если двигаются в попутном направлении.
ПОЧЕМУ ДУЕТ ВЕТЕР?
Ветер образуется над земной поверхностью изза разностей атмосферного давления. Из областей с высоким давлением ветер дует в области с низким давлением. В жаркий летний день на берегу озера над сушей образуется область низкого давления, потому что суша нагревается быстрее, чем вода, а от неё нагревается приземный слой воздуха. Он поднимается вверх, и у поверхности Земли образуется область низкого давления – прим. от geoglobus.ru. Озеро в это время ещё холодное, потому что вода нагревается медленнее, чем твёрдое тело. И воздух над озером тоже холодный, он опускается вниз, создавая область высокого давления. Из области высокого давления над озером лёгкий прохладный ветерок — дневной бриз — дует на сушу, в область низкого давления.
Ночью всё происходит наоборот. Суша остывает быстрее, чем вода, поэтому теперь над холодной сушей холодный воздух опускается вниз, создавая область высокого давления, а над тёплым озером, которое медленно отдаёт тепло, накопившееся за день, воздух остается тёплым. Он поднимается вверх и создаёт над озером область пониженного давления – прим. от geoglobus.ru. Теперь ночной бриз дует из области высокого давления над сушей в сторону низкого давления над озером.
Источник
В эпоху парусного флота пассаты сильно упрощали перемещение судов, идущих из Европы в Новый Свет.
Это постоянные ветры, которые весь год дуют в одном и том же направлении, а именно из тропических широт к экватору.
Название «пассат» пришло из испанского языка. Там есть выражение viento de pasada, которое означает «ветер, благоприятствующий переезду, передвижению».
Почему пассаты сохраняют направление в течение всего года?
Давайте вспомним, как распределяется тепло по нашей планете. Земля получает тепло от солнечных лучей. Чем ближе к прямому угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается Земля.
На экватор падают лучи под прямым углом, а вот на полюсах они проходят по касательной. Поэтому в течение года экватор получает больше тепла, и именно в районе экватора на планете теплее всего.
От нагретой поверхности нагревается и воздух. Нагреваясь, он расширяется, становится менее плотным, а значит более лёгким, и поднимается вверх.
Пока более тёплый (а значит лёгкий) воздух находится в окружении более холодного (тяжёлого), он имеет возможность подниматься. Этот процесс называется конвекцией.
Теперь нужно вспомнить, что такое атмосферное давление.
Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на какую-то точку или поверхность. Другими словами, это вес «столба атмосферы», то есть вес всей атмосферы, от её верхней границы до поверхности.
Важно! Вес – это сила, его не стоит путать с массой.
Вес объекта может меняться даже в том случае, если его масса не меняется.
Например, вес вашей руки, опущенной на весы без дополнительного надавливания – будет отличаться от веса руки, которой вы дополнительно надавили на весы. Хотя масса руки в обоих случаях одинаковая.
Так и в атмосфере – вес, то есть давление воздуха на поверхность, зависит не только от массы воздуха.
Да, при подъёме в горы уменьшается общее количество молекул воздуха над нами (а значит и масса воздуха над нами), и поэтому давление в горах меньше, чем у подножья гор.
Но на давление влияют ещё и движения воздуха в атмосфере. Если воздушный поток направлен сверху вниз, то он дополнительно давит на поверхность, и давление высокое. Если нет вертикальных движений, то давление зависит только от массы воздуха. А если воздух поднимается, то давление на поверхность будет уменьшаться.
Вернёмся к нагретой поверхности у экватора: восходящие движения воздуха над экватором (конвекция) приводят к понижению там давления. Поэтому на экваторе сформировалась область низкого давления.
Воздух, поднявшись на высоту примерно 10-15 км, растекается от экватора в сторону полюсов. В процессе движения этот воздух теряет энергию, и опускается в районе тропиков. Опускаясь, воздух дополнительно давит на поверхность. Нисходящие движения воздуха формируют область высокого давления в тропиках. А ещё нисходящие движения воздуха препятствуют развитию облаков, поэтому в тропиках чаще всего наблюдается жаркая безоблачная погода, там мало осадков, и большую часть тропической зоны занимают пустыни.
Теперь осталось вспомнить, что ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого. Это значит, что ветер весь год направлен от тропиков в сторону экватора.
На невращающейся планете пассаты были бы направлены строго от высокого давления к низкому. Но на Земле на траекторию их движения влияет сила Кориолиса, поэтому они немного закручиваются по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой – в Южном.
Примерно на экваторе северный и южный пассат встречаются. Зона схождения пассатов называется внутритропической зоной конвергенции (вы можете встретить аббревиатуру ВЗК – это про неё!).
Что происходит в этой зоне? Там постоянно сталкиваются ветровые потоки, а значит всегда есть «излишки» воздуха, которые вытесняются наверх.
Помните, мы говорили, что подъём воздуха на экваторе вызван прогревом? Получается, есть сопутствующий и усиливающий механизм вертикальных движений на экваторе: при столкновении пассатов образуются «излишки» воздуха, которые вытесняются наверх.
Воздух поднимается, в результате чего давление на экваторе понижается. Из-за подъёма воздуха на экваторе часто наблюдается облачная погода, идут ливни.
Однако не весь воздух идёт наверх: часть воздуха остаётся у поверхности и продолжает двигаться вдоль экватора, в направлении с востока на запад. Этот восточный ветер, дующий вдоль экватора, приводит в движение воду – так формируется южное и северное пассатные течения вдоль экватора.
Источник
Земля, как и многие другие небесные тела, окружена атмосферой – оболочкой из газов, которая удерживается вокруг планеты благодаря гравитации, или силе притяжения.
Отдельные молекулы газов, составляющих атмосферу, перемещаются в разных направлениях с различной скоростью. Земная атмосфера весит пять квадриллионов тонн, и давление воздуха в разных ее участках различно. Именно из-за разницы в атмосферном давлении и возникает такое природное явление, как ветер.
Температура воздуха и атмосферное давление
Отдельные участки воздуха в атмосфере имеют разную температуру. В теплых потоках молекулы движутся с высокой скоростью и быстрее разлетаются в разные стороны. Теплый воздух именно по этой причине более разрежен, его вес снижается, а создаваемое им атмосферное давление уменьшается.
В участках атмосферы с более холодным воздухом происходит обратное явление: молекулы образуют скопления с высокой плотностью, вес таких участков увеличивается, соответственно, повышается и атмосферное давление.
Воздух всегда перемещается из области повышенного давления в область пониженного. Чтобы понять этот механизм, достаточно представить себе, как работает плотина: если открыть шлюзы между участками с высотой в 7 и 5 метров, то вода потечет туда, где ее уровень изначально был ниже, то есть на участок с меньшей высотой. И это движение продолжится, пока уровень на обоих участках не сравняется.
Аналогичным образом происходит и движение атмосферных масс, что, в свою очередь, и образует такое явление, как ветер.
Бризы, муссоны, пассаты
Представьте себе ясный погожий день у морского побережья. Солнце воздействует и на воду, и на берег, но быстрому нагреву воды мешает ее подвижность: верхние слои, более теплые, постоянно смешиваются с более прохладными нижними слоями. Это мешает воде нагреваться так же быстро, как нагревается берег.
Воздух над берегом оказывается более теплым, чем над морем. И этот теплый воздух довольно быстро расширяется, расстояние между молекулами внутри этой области увеличивается, а давление снижается. В итоге воздух с более высоким давлением (то есть воздух с моря) двигается туда, где давление ниже, то есть в сторону суши, и приносит на побережье прохладу.
Ночью же все происходит наоборот: вода остывает медленнее, чем суша, и ветер начинает дуть с земли на море, воздух над которым теплее, чем над берегом. Этот ветер называют бризом – дневным и ночным. Кстати, направление ветра в горах тоже меняется вместе со временем суток: днем ветер дует из долины в сторону гор, а ночью – с гор в долину.
Бриз меняет направление дважды в сутки. Есть ветры, которые меняют направление дважды в году – летом и зимой; эти ветры называют муссонами. Принцип смены направления аналогичен принципу, согласно которому образуется бриз: над прогретой летом сушей давление воздуха низкое, и прохладный воздух перемещается со стороны океана.
Зимой муссон дует с быстро остывающего берега в строну еще сохраняющей тепло воды. Смена муссонов влечет за собой и перемену погоды: вместо сухой и малооблачной она становится дождливой. Муссоны характерны для восточной части материковой суши – там, где берег соприкасается с широкой полосой океана.
Помимо переменных, Земля имеет и постоянные ветры – пассаты и западные ветры. На протяжении всего года возле поверхности Земли дуют ветры, направленные от 30-х широт с высоким давлением в сторону экватора, где давление ниже. Но, поскольку планета вращается вокруг своей оси, эти ветры словно закручиваются по спирали: в Северном полушарии – на юго-запад с северо-востока, в Южном – с юго-востока на северо-запад.
Западные ветры образуются из-за перемещения воздушных масс от 30-х широт к полюсам. Именно пассаты приносят сухой воздух в Сахару, а западные ветры – влажную и дождливую погоду со стороны Атлантики в Европу.
Скорость, сила и направление ветра
Ученые характеризуют ветры по их скорости и силе. Скорость измеряют в баллах или метрах в секунду (один балл – около двух метров в секунду). Сила ветра зависит от разницы в атмосферном давлении между разными областями: чем эта разница больше, тем мощнее ветер.
Для оценки силы ветра еще в XIX веке была разработана шкала Бофорта, с 1874 года принятая для использования в Международной синоптической практике. На протяжении десятилетий в шкалу вносили изменения и дополнения, и сегодня ветры оценивают по 12-балльной системе.
Например, отсутствие ветра, или штиль, соответствует 0 баллов. Слабый ветер оценивают в 3 балла, свежий – в 5, сильный – в 6 баллов. Ветер силой в 9 баллов – это уже шторм, а в 12 – ураган. Шкалой Бофорта сегодня активно пользуются, прежде всего, в морской навигации.
Любой ветер также характеризуют с точки зрения его направления. Определяется направление, в зависимости от стороны горизонта, с которой дует ветер: если с севера – то ветер северный, если с юга – то южный. Направление ветра зависит не только от разницы в атмосферном давлении, но и от вращения Земли вокруг своей оси.
Ветер – это крупные воздушные потоки, вместе с которыми перемещаются огромные массы молекул газов атмосферы. Эти потоки могут охватывать тысячи километров и облетать всю землю, а могут иметь местные, «локальные» масштабы, как описанные выше ветры у моря и у подножия гор.
Воздух только кажется нам невесомым; чтобы понять, что атмосфера действительно имеет плотность, достаточно выставить руку за окно движущегося автомобиля – вы сразу почувствуете, как вашу руку обтекает поток воздуха.
Источник
«Ветры. Системы ветров»
Общая циркуляция атмосферы – система воздушных течений на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие. Воздух перемещается из областей высокого давления в области низкого. Области высокого и низкого давления формируются в результате неравномерного нагревания земной поверхности. Под влиянием вращения Земли потоки воздуха отклоняются в Северном полушарии вправо, в Южном – влево.
В экваториальных широтах благодаря высоким температурам постоянно существует пояс низкого давления со слабыми ветрами. Нагретый воздух поднимается вверх и растекается на высоте к северу и югу. При высоких температурах и восходящем движении воздуха, при большой влажности образуется большая облачность. Здесь выпадает большое количество осадков.
Примерно между 25 и 30° с. и ю. ш. воздух опускается к поверхности Земли, где вследствие этого формируются пояса высокого давления. Около Земли этот воздух направляется в сторону экватора (где низкое давление), отклоняясь в Северном полушарии вправо, в Южном – влево. Так образуются пассаты. В центральной части поясов высокого давления зона затишья: ветры слабые. Благодаря нисходящим токам воздуха происходит иссушение и прогревание воздуха. Жаркие и сухие районы Земли расположены в этих поясах.
В умеренных широтах с центрами около 60° с. и ю. ш. давление низкое. Воздух поднимается вверх и устремляется затем в полярные районы. В умеренных широтах преобладает западный перенос воздуха (действует отклоняющая сила вращения Земли).
Полярные широты отличаются низкими температурами воздуха и высоким давлением. Пришедший из умеренных широт воздух опускается к Земле и снова направляется в умеренные широты с северо-восточными (в Северном полушарии) и юго-восточными (в Южном полушарии) ветрами. Осадков мало.
Ветры
Ветер — горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Он возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и его движение направлено от областей с более высоким давлением к областям, где давление ниже. Причина возникновения ветра — разница в давлении между территориями, а причина разницы — неоднородность в нагреве. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует (северный ветер дует с севера на юг). На направление ветров действует отклоняющая сила вращения Земли.
Ветры разнообразны по происхождению, характеру, значению. Общая циркуляция ветров, обусловленная разностью атмосферного давления, включает: муссоны, зональные переносы, циклоны, антициклоны. Местная циркуляция атмосферы выражается в бризах.
Виды ветров.
К местным ветрам относят бризы, горно-долинные, фены, бора, сирокко, самум и т.д. В экваториальном поясе преобладает низкое давление, в субтропическом — повышенное, поэтому ветры дуют к экватору. Под воздействием силы Кориолиса они отклоняются в северном полушарии вправо и имеют северо-восточное направление, в южном — влево и становятся юго-восточными.
Фён — теплый, сухой и порывистый ветер с гор. Он дует, когда по одну сторону хребта давление ниже, чем по другую. Бора — сильный, холодный, порывистый ветер, образующийся в том случае, если холодный воздух переваливает через невысокие хребты к теплому морю.
Пассаты – постоянные ветры в тропических областях Северного и Южного полушарий, дующие из поясов высокого давления (25—35° с. и ю. ш.) к экватору (в пояс пониженного давления). Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси пассаты отклоняются от своего первоначального направления. Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад, в Южном – с юго-востока на северо-запад. Пассаты характеризуются большой устойчивостью направления и скорости движения.
В умеренных широтах обоих полушарий господствуют западные переносы (западные ветры). Западные ветры умеренного пояса — преобладающие ветры, дующие в умеренном поясе примерно между 35 и 65 градусами северной и южной широты. Эти ветры дуют преимущественно с запада на восток, точнее с юго-запада в Северном полушарии и с северо-запада в Южном полушарии.
Днем суша нагревается быстрее моря, воздух над ней теплее, чем над водой. Над землей образуется область пониженного давления, над водой — повышенного, и ветер дует с моря на сушу. Это дневной бриз. Ночью суша остывает быстрее моря, над которым формируется область пониженного давления, и ветер дует в обратную сторону — ночной бриз.
Аналогичен механизм образования муссонов — сезонных ветров, меняющих свое направление дважды в год: летом они дуют на сушу, зимой — на море. Зимой воздух над сушей холоднее, над океаном – теплее. Следовательно, давление выше над материком, ниже – над океаном. Поэтому зимой воздух перемещается с материка (области более высокого давления) на океан (над которым давление ниже). В теплое время года – наоборот: муссоны дуют с океана на материк. Поэтому в областях распространения муссонов осадки выпадают, как правило, летом. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси муссоны отклоняются в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево от своего первоначального направления.
Особые системы ветров.
В следствие неравномерного нагревания земной поверхности и отклоняющей силы вращения Земли образуются огромные (до нескольких тысяч километров в диаметре) атмосферные вихри: циклоны и антициклоны. Циклон — атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Антициклон — атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре.
Циклон – восходящий вихрь в атмосфере с замкнутой областью пониженного давления, в которой ветры дуют от периферии к центру (в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном – по часовой). Средняя скорость движения циклона 35—50 км/ч, а иногда до 100 км/ч. В циклоне воздух поднимается вверх, что влияет на погоду. С возникновением циклона погода достаточно резко изменяется: усиливаются ветры, быстро конденсируются водяные пары, порождая мощную облачность, выпадают осадки.
Антициклон – нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой ветры дуют от центра к периферии (в Северном полушарии – по ходу часовой стрелки, в Южном – против). Скорость движения антициклонов 30—40 км/ч, но они могут долго задерживаться на одном месте, особенно на материках. В антициклоне воздух опускается вниз, становясь более сухим при прогревании, т. к. заключенные в нем пары удаляются от насыщения. Это, как правило, исключает образование облаков в центральной части антициклона. Поэтому при антициклоне погода ясная, солнечная, без осадков. Зимой – морозная, летом – жаркая.
Шкала скорости ветра (шкала Бофорта)
Баллы Бофорта | Скорость ветра, м/с | Характеристика ветра | Видимое действие ветра |
| 0—0,2 | Штиль | Дым поднимается вертикально, листья на деревьях неподвижны | |
| 1 | 0,3—1,5 | Тихий ветер | Легкое движение воздуха, дым слегка отклоняется |
| 2 | 1,6—3,3 | Легкий ветер | Движение воздуха чувствуется лицом, листья шелестят |
| 3 | 3,4—5,4 | Слабый ветер | Колышутся листья и тонкие ветки на деревьях |
| 4 | 5,5—7,9 | Умеренный ветер | Вершины деревьев гнутся, шевелятся небольшие сучья, поднимается пыль |
| 5 | 8—10,7 | Свежий ветер | Колеблются сучья и тонкие стволы деревьев |
| 6 | 10,8—13,8 | Сильный ветер | Качаются толстые сучья, гудят телефонные провода |
| 7 | 13,9—17,1 | Крепкий ветер | Раскачиваются стволы деревьев, гнутся большие сучья, идти против ветра становится тяжело |
| 8 | 17,2—20,7 | Очень крепкий ветер | Раскачиваются большие деревья, ломаются небольшие сучья, очень тяжело ходить |
| 9 | 20,8—24,4 | Шторм | Небольшие повреждения зданий, ломаются толстые сучья деревьев |
| 10 | 24,5—28,4 | Сильный шторм | Деревья ломаются или вырываются с корнем, большие повреждения зданий |
| 11 | 28,5—32,6 | Жестокий шторм | Большие разрушения |
| 12 | 32,7—36,9 | Ураган | Опустошительные разрушения |
Конспект урока «Ветер. Системы ветров«. Следующая тема:
Источник