Циркуляція повітряних мас. Циркуляція атмосфери. Повітряні потоки в атмосфері

Повітря рухається безперервно: воно піднімається (висхідний рух ), опускається (низхідний рух ) та переміщається у горизонтальному напрямку (вітер).

Вітер - Переміщення мас повітря в горизонтальному напрямку з областей високого тиску в області низького.Характеризується швидкістю, силою та напрямком.

Швидкість вітру вимірюється в м/с або балах (1 бал - приблизно 2 м/с). Швидкість вітру залежить від різниці тисків.

Напрямок вітру визначається тією стороною горизонту, з якою дме вітер (північний, північно-західний, західний тощо). Напрямок залежить від розподілу тиску і від дії обертання Землі, що відхиляє (прискорення Коріоліса). Повітря прагне переміщатися від більшого тиску до меншого по найкоротшому шляху, відхиляючись ліворуч у Південній півкулі і праворуч - у Північній. При цьому на екваторі відхилення відсутнє, а чим ближче до полюсів, тим більше.

Вітри біля земної поверхнірозрізняють за походженням: місцеві вітри; вітри циклонів та антициклонів; мусони; вітри загальної циркуляціїатмосфери.

Місцеві вітри : виникають залежно від місцевих умов (рельєф, рослинність, водоймища)

Бризи дмуть вдень з водоймища (море, озеро, велика річка) на берег, вночі, навпаки, з берега на водойму. Вони можуть виникати також на узліссі, на околиці міста. У горах вітер удень дме вгору схилами і дном долини, вночі, навпаки, вниз.

Фен - теплий, сухий та поривчастий вітерз гір. Він дме, коли з одного боку хребта тиск нижче, ніж з іншого.

Бора - сильний, холодний, поривчастий вітер. Утворюється в тому випадку, коли холодне повітря прямує через невисокі хребти до теплого моря.

Вітри циклонів та антициклонів

0бширная (діаметром кілька сотень, або навіть тисяч кілометрів) область зниженого тиску повітря називається циклоном , область підвищеного тиску - антициклоном .

Циклони та антициклони можуть переміщатися над поверхнею Землі та призводять до зміни погоди.

Циклон характеризується системою вітрів, спрямованих до центру, але під дією прискорення Коріоліса вітри набувають напряму проти годинникової стрілки в Північній півкулі та за годинниковою стрілкою в Південному. У центральній частині циклону спостерігаються інтенсивні висхідні потоки повітря. Повітряні маси піднімаються вгору, остигають, зустрічаючись з холоднішими шарами атмосфери, і випадають опади. У центрі циклону дуже хмарно. Циклон сприяє настанню вологої погоди, взимку теплою, влітку прохолодною.

Циклон утворюється так: при нерівній межі атмосферного фронту щільне холодне повітря на якійсь ділянці відтісняє частину теплого повітряназад. Повернувши назад і протистою загальному руху теплої повітряної маси, ця частина з підвищенням атмосферного тиску змушена відхилятися убік і завихрюватися. При цьому виникає еліпсоїдна обертання повітря, ущільненого по периферії, у внутрішній частині з підвищеною температурою. Цей вихор охоплює всю прифронтову частину теплої повітряної маси, поступово втягуючи її у обертання. Циклон пересувається зі швидкістю 30-50 км на годину в більшості випадків із заходу на схід, згідно з обертанням 3емлі. Діаметр циклону зазвичай 1000-2000 км, висота – від 2 до 20 км. Циклон може існувати тільки доти, поки в шарах атмосфери відбувається відтік повітря, що піднялося.

З появою циклону різко змінюється погода. Посилюється вітер, тому що в центрі циклону низький тиск і, отже, дутимуть вітри. Циклон обов'язково пов'язаний з випаданням опадів, тому що в його центрі повітря тепле, а навколишнє холодне повітря намагається його витіснити, тому і утворюються висхідні потоки повітря.

Циклонів зазвичай виникає у році до кількох сотень, і вони стають головною ланкою у загальній циркуляції атмосфери найчастіше у полярних та помірних широтах. Вихори, що утворюються навколо центрів зниженого тиску, між 5° і 20° широтами у кожній півкулі, називаються тропічними циклонами . Вони відрізняються від циклонів помірних широт меншими розмірами (діаметр їх не перевищує 1000 км) і значно більшою швидкістю вітру. Швидкість переміщення тропічного циклону – 10-12 км/год. Причина їх виникнення ще недостатньо зрозуміла.

У всій системі тропічного циклону повітря піднімається, і лише у його центрі існує низхідний рух. Цим пояснюється той факт, що у центрі тропічного циклону, діаметр якого 18-55 км, тихо і можна бачити чисте небо, тоді як для всієї системи типова погода з ураганними вітрами, сильними зливами і грозами. Центр тропічного циклону називається «оком бурі». Особливо характерні вітри та зливи для зони, що безпосередньо примикає до «очей бурі».

Існує кілька вогнищ найчастішого за: народження тропічних циклонів: в Атлантичному океані - Карибське море та Мексиканська затока; тут тропічні циклони називають ураганами . Найбільше тропічних циклонів виникає над Тихим океаном; біля південно-східних берегів Азії виникає у середньому 20 циклонів на рік. 3десь їх називають тайфунами . Третє місце за кількістю тропічних циклонів посідає Індійський океан.

Тропічні циклони, що утворилися в Північній півкулі, рухаються спочатку на північний захід, а потім на широті 25-30° повертають на північний схід. Приходячи до помірних широт, тропічні циклони часто згасають.

У центральній частині циклону може утворитися найсильніший атмосферний вихор, який називається смерчем . При обертанні повітря зі швидкістю 100 м/с створюється повітряна вирва діаметром не менше 200 метрів з розрідженим усередині неї повітрям. Відцентрові сили відганяють до периферії вирви важкі краплі води та граду, які створюють її «стінки» завтовшки 10-20 метрів. Обтяження такої лійки змушує її спускатися з висоти 1,5-2 км до землі у вигляді пустотілого стовпа. Присмоктуючи до землі, ця освіта, що мчить зі швидкістю кур'єрського поїзда, своєю ущільненою дощеградовою оболонкою змітає все на своєму шляху.

Смерчі , що проносяться над сушею, називаються тромбами (у Північної Америки - торнадо ). Вони іноді піднімають у повітря вдома разом із жителями, переносячи їх на деяку відстань. За статистикою, щороку від смерчу гине в середньому 400 осіб. У нашій країні найпам'ятніший смерч обрушився на Іванівську та Костромську області у 1984 році. Він перевертав підйомні крани, піднімав у повітря автомобілі та вагони, руйнував будівлі, ламав дерева. Його діаметр сягав 2 км. Смерч вирує від кількох секунд до кількох годин. Передбачити смерч сьогодні практично неможливо.

Антициклон - це атмосферний вихор, у якому все інакше, ніж у його антиподі – циклоні. Повітряна спіраль розкручується в Північній півкулі за годинниковою стрілкою, в Південній проти годинникової стрілки. У циклоні повітря не піднімається, а опускається, і, як правило, воно досить сухе. Тому погода у цей період завжди ясна, суха, малохмарна. Температура влітку висока, спекотна погода, зима - морозна. Атмосферні фронти, на відміну циклонів, будь-коли бувають у центрі антициклонів. У центрі антициклону стоїть штиль. В області цього атмосферного вихору, на відміну циклону, помітні коливання температури протягом доби. Особливо вони великі на материках: Центральної Росіїдень нерідко тепліший за ніч на 10°-15°С, у Сахарі після денної температури, що дорівнює 40°С, можливі нічні заморозки. Все це можна пояснити відсутністю опадів, що пом'якшують вплив на клімат місцевості.

Антициклони, на відміну циклонів, утворюються при вторгненні холодних повітряних масу теплі. Так само як і циклони, антициклони переміщуються зі швидкістю 30 км/год із заходу Схід, відхиляючись на південний схід.

Головні галузі формування антициклонів - субтропічні та приполярні широти.

Антициклони сприяють виникненню кругових океанічних течій: у Північній півкулі за годинниковою стрілкою, а в Південній півкулі – проти годинникової стрілки.

Мусони - Змінні вітри, що виникають в системі материк - океан.

На кордоні материків та океанів вітри взимку дмуть із материка на океан, влітку, навпаки, з океану на материк. Ці мусонні вітри особливо добре виражені в помірних широтах, де різниця у температурі зими та літа велика.

Вітри загальної циркуляції атмосфери - Вітри, викликані загальним зональним розподілом тиску атмосфери.

Розподіл атмосферного тиску визначає напрямок вітрів, що панують у нижній тропосфері на різних широтах . Від тропічних поясівпідвищеного тиску в кожній півкулі повітря прямує з одного боку до екватора, з іншого - до помірних широт. При цьому він відхиляється під впливом прискорення Коріоліса. Між тропіками та екватором дмуть пасати . Це переважно північно-східні вітри в Північній і південно-східні в Південній півкулі, що переходять у екватора в східні.

Повітря, що прямує від тропічних широт до помірних, відхиляється на схід. Тому в помірних широтах панують західні вітри - західне перенесення повітря.

З високих широт у помірні дмуть вітри з переважанням східної складовоїЗміщення поясів високого та низького тиску викликає зміщення поясів, що панують на різних широтах вітрів. Створюються проміжні пояси, напрям вітрів у яких сезонами змінюється. Це добре помітно у екватора, коли пояс низького тиску зміщується з однієї півкулі в іншу. У цьому випадку пасати однієї півкулі переходять в іншу, змінюючи за сезонами напрямок на протилежний. Виникають тропічні (екваторіальні) мусони.

Атмосферні опади

Вода в рідкому або твердому стані, що випадає з хмар або облягається безпосередньо з повітря на поверхню Землі, називається атмосферними опадами .

Опади, що випадають із хмар, можуть бути рідкими(дощ) та твердими(Сніг, крупа, град). За характером випадання вони бувають мряка, обкладними, зливовими.

Вимірюються опади шаром води (в мм), який утворюється, якщо вода, що випала, не стікає і не випаровується. У середньому за рік на Землю випадає 1130 мм опадів, з них майже половина – в екваторіальних широтах, де вони випадають із дивовижною періодичністю: протягом доби – після полудня, протягом року – після рівнодення. У напрямку від екваторіальних широт до тропічних кількість опадів зменшується. У помірних широтах їх кількість знову збільшується, у полярних – зменшується, і випадають вони там переважно у твердому вигляді.

Над океаном опадів загалом більше, ніж над сушею, і їх залежність від широти виражена краще. Порушують її течії: над холодними течії опадів менше, ніж над теплими. Багато опадів на островах, особливо на навітряних схилах. На характер розподілу опадів на суші впливає віддаленість від океану та рельєф. Найбільше опадів на навітряних схилах гір. З висотою їх кількість помітно зменшується. Вище снігової лінії тверді опади не встигають танути та накопичуються у вигляді сніжників та льодовиків. Тверді опади, що накопичуються в полярних широтах, а взимку й у помірних, утворюють сніговий покрив. Маючи малу теплопровідність, сніг оберігає грунт від промерзання, а рослини від загибелі. У ньому накопичуються запаси води, що витрачаються влітку. Талі водипоповнюють ґрунтові води, озера та річки, для яких у цих умовах характерні весняні розливи.

Абсолютний максимум опадівзареєстрований на острові Гаваї(Тихий океан) - 11684 мм/рік та в Черапунджі(Індія) – 26 461 мм/рік. Абсолютний мінімум - у пустелях Атакамаі Лівійська,де опади взагалі випадають щороку.

Значення атмосферних опадів величезне. Вони постачають прісною водою річки, озера, ґрунтові води. Без них життя та діяльність людей неможливі. У зв'язку із забрудненням атмосфери «опади, що промиють», теж забруднюються, стають кислотними, радіоактивними. Тому все гостріше постає питання охорони атмосфери від забруднення.

За кількістю опадів, що випадають, ще не можна судити про забезпеченість території вологою. Необхідно враховувати можливе випаровування, тобто випаровуваність, яка залежить від кількості сонячного тепла: чим більше тепла, тим більше може випаруватися вологи, якщо вона є. Випарюваність може бути великою, а випаровування маленьким. Наприклад, у Сахарі випаровування досягає 4500 мм/рік, а випаровування всього 100 мм/рік. За співвідношенням випаровування та випаровування судять про зволоженні території та визначають норми зрошення. Зволоження = випаровування - випаровування.

Для визначення зволоження користуються також коефіцієнтом зволоження. Коефіцієнт зволоження (К) - відношення суми опадів до випаровуваності обчислених за той самий проміжок часу (сезон, рік). Він виражається дробом або у відсотках: К>1; До>100% - зволоження надмірне ; К = 1; К = 100% - зволоження нормально е(лісостеп, степ); До<1, К<100% - увлажнение недостатнє (пустелі).

За ступенем зволоження виділяються вологі ( гумідні ) та сухі ( аридні ) області. Але навіть у областях з достатнім зволоженням (степу та лісостепу) бувають тривалі періоди з дуже малою кількістю опадів при високій температурі. посухи . Катастрофічні посухи продовжуються кілька років поспіль (у Африці,в Австралії).Їх виникненню сприяє діяльність людей, що знищують рослинний покрив.

Погода

Погода - Стан тропосфери в даній місцевості в даний момент або за якийсь проміжок часу(Доба, тиждень, місяць).

Погода характеризується елементами та явищами. Елементи погоди - температура повітря, вологість, тиск .

До явищ погоди відносяться вітер, хмари, атмосферні опади . Іноді явища погоди мають надзвичайний і навіть катастрофічний характер, наприклад, урагани, сильні грози, зливи, посухи.

Погода характеризується не окремими елементами явищами, а їхсукупністю . При однаковій температурі (високій або низькій), але при різній вологості повітря, з опадів або без опадів, з вітром або без нього погода не буде однаковою. Різним буде її вплив на рослини, на людини. Відомо, що морозна погода без вітру переноситься людьми значно легше, ніж менш морозна, але з сильними вітрами. Рослини по-різному переносять однаково жарку, але вологу чи суху погоду.

Погода мінлива.Головні причини – зміна кількостей; сонячного тепла, переміщення повітряних мас, атмосферних фронтів, циклонів та антициклонів. Зміни погоди протягом доби добре виражені в екваторіальних широтах. Вранці сонячне проміння починає нагрівати поверхню, від неї нагрівається повітря. Посилюється випаровування. Виникає сильна конвекція. У вологому повітрі, що піднімається, утворюються потужні купчасті хмари. Після полудня випадають зливи. Увечері та вночі ясно і тихо.

В помірних широтах закономірні зміни погоди протягом доби, що залежать від надходження сонячного тепла, часто порушуються зміною повітряних мас, проходженням атмосферних вихорів та передніми процесами.

Зміна циклональної та антициклональної погоди характерна дляпомірних широт . У цих широтах добре виражені зміни погоди за сезонами. Влітку погода тепла, безморозні,протягом доби навіть мінімальна температура вище 0°С. Взимку погода холодна, морозні,максимальна температура нижче 0°С. Для весни та осені характерні погоди з переходом температури через 0°С. Це означає, що з позитивної середньої добової температурі мінімальна температура негативна, а за негативної - позитивна. Погода з переходом через 0 ° С (з відлигою) буває і взимку. Безморозні, морозні погоди, погоди з переходом через 0°С можуть бути з вітром та без вітру, хмарні та безхмарні, з опадами та без опадів.

У полярних широтах весь рік переважають морозні погоди, особливо суворі біля Південного полюса.

У екваторіальних та тропічних широтах морозних погод не буває, там немає холодної пори року.

Передбачення погоди важливі для народного господарства та всіх сфер діяльності людей. Уточнити прогноз погоди на цій території допомагають місцеві ознаки. Термін їхньої дії максимум 24 години. Необхідно користуватися не однією, а низкою ознак (зміна температури, хмарності, вид хмар, напрям вітру, поведінка тварин і рослин).

Наукові прогнози погоди вимагають великої кількості даних, глибоких знань та використання найсучаснішої техніки. Щоб передбачити погоду, наприклад, для Москви терміном до трьох діб, потрібні дані з усієї Північної півкулі, але в термін 5-7 діб - з усієї Землі.

Існує Всесвітня служба погоди (ВСП), яка поєднує Національні служби погоди. Вона має три світові центри: Москва, Вашингтон та Мельбурн. Дані про стан атмосфери збирають і передають 10 000 метеорологічних станцій, 7000 морських суден, 3000 літаків, метеосупутники, буйкові станції, що дрейфують в океані. Обробка величезної кількості даних стала можливою лише після появи швидкодіючих ЕОМ. Для складання прогнозів викреслюються карти погоди (синоптичні) на момент спостережень, моделюються можливі зміни стану атмосфери (вирішуються гідродинамічні рівняння). Аналіз отриманих результатів проводиться за безпосередньої участі спеціаліста-синоптика, без якого складання прогнозу поки що неможливе. Виправдовуваність прогнозів погоди тим більша, чим коротший термін передбачення. Передбачення терміном до трьох діб виправдовуються на 87-89%. Найбільшою точністю відрізняються спеціалізовані прогнози, наприклад, авіаційні.

Клімат

Клімат - це багаторічний режим погоди, характерний для будь-якої місцевості.Він проявляється у закономірній зміні всіх спостерігаються у цій території погод. Як і погода, клімат залежить від кількості сонячної радіації (від широти), від переміщення повітряних мас, атмосферних фронтів, циклонів та антициклонів (від циркуляції атмосфери) та від властивостей поверхні, що підстилає.

Основні показники клімату: Температура повітря(середня річна, січня та липня), переважний напрямок вітрів, річна кількість і режим опадів.Карти, на яких нанесені показники клімату, називають кліматичними, наприклад, карта розподілу температури (карта ізотерм) або карта розподілу опадів (карта зігне). Існують також карти клімату, на яких виділяються простори з більш менш однаковими показниками клімату:кліматичні пояси, області і т.д. Основних кліматичних поясів сім: екваторіальний, два тропічні, два помірні, два полярні (арктичний і антарктичний).В основі їх виділення – теплові пояси та пояси панування зональних типів повітряних мас.

Між основними розташовані перехідні кліматичні пояси: два субекваторіальних, два субтропічних і два субполярних.Вони відрізняються зміною повітряних мас: узимку панує повітряна маса основного поясу, сусіднього з боку полюса, влітку – з боку екватора.

Екваторіальний пояс - Пояс панування екваторіального повітря. Переважає його висхідний рух. Температура весь рік висока. Добові її коливання більші за річні. Опадів багато.

Тропічні пояси - Паски формування тропічних повітряних мас. Переважає низхідний рух повітря. Повітря тепле (особливо влітку) і сухе (особливо над материками). Панівні вітри – пасати.

Помірні пояси - Паски панування повітряних мас помірних широт. Переважають західне перенесення, фронтальні процеси, циклони, антициклони. Температура влітку позитивна, взимку – негативна. Річні амплітуди її коливань більші за добові. Опади переважно фронтальні, взимку-в твердому вигляді

Полярні пояси (арктичний та антарктичний) - пояси формування холодних та сухих повітряних мас. Їх характерне опускання повітря у центрі областей високого тиску, переважання негативних температур. Опадів мало. Постійний сніговий покрив.

Для субекваторіальних поясів характерний влітку екваторіальне повітря, взимку – тропічний. Відповідно погода влітку така ж, як у екваторіальному поясі, взимку – як у тропічному.

В межах субтропічних поясів влітку тропічне повітря, взимку – помірне. Літо спекотне, сухе. Взимку випадають опади, пов'язані з передніми процесами. У субполярних поясах (субарктичному та субантарктичному) взимку арктичне (антарктичне) повітря, влітку - помірне. Літо значно тепліше за зиму. Зі слабкими, нетривалими опадами. Зима сувора суха.

В тому самому поясі клімат на океані і на материку неоднаковий. Відповідно виділяються материкові та морські (океанічні) клімати . Вони різняться річними амплітудами коливання температури та кількістю опадів. Ці відмінності різко проявляються в тих поясах, де є суходіл і добре виражені сезони року: у тропічних, субтропічних, помірних Північної півкулі, субарктичних. В екваторіальній, субекваторіальній, помірній Південній півкулі, субантарктичній полярних поясах відмінності ці слабо виражені. Клімат Антарктиди повністю материковий, Арктики, крім Гренландії і великих островів, - океанічний. На кордоні материків та океанів, там, де за сезонами вітри змінюють напрямок майже на протилежний (взимку з суші, влітку з океану), панує мусонний клімат.Його характеризує тепле, дощове літо та холодна, суха зима. Особливо добре цей клімат виражений Сході Євразії, кордоні з Тихим океаном.

На материках на клімат впливає рельєф . У горах що вище, то холодніше. Навіть на екваторі вершини гір покриті снігом. У повітрі, що піднімається по схилах, кількість опадів спочатку збільшується, а потім, коли волога випадає, починає спадати. Тому для гір характерна висотна поясність клімату. Однак на будь-якій висоті клімат залежатиме від широти. Навіть у поясі вічних снігів висота Сонця та тривалість дня такі самі, як у кліматичному поясі біля підніжжя.

Клімат залишається незмінним.Про те, що він змінюється, свідчать дані систематичних інструментальних спостережень станом атмосфери майже за 200 років. Відомості про погоду та клімат є в літописах, у працях вчених Стародавнього світу. Про клімат доісторичного минулого дозволяють судити деякі гірські породи (коралові вапняки, кам'яне вугілля, солі, стрічкові глини та ін.), форми рельєфу, залишки організмів, пилок рослин. Причин зміни клімату багато, вони накладаються одна на одну, і тому визначити їх буває важко. Зрозуміло, наприклад, що зміна кута нахилу земної осі до орбіти викликає зміну становища меж теплових, отже, і кліматичних поясів. Зміна площ і розташування материків та океанів спричиняє значні зміни кліматів по всій Землі. Впливають на клімат сильні виверження вулканів, що викидають в атмосферу величезну кількість пилу, попелу та водяної пари. Зростає антропогенний вплив на клімат. У процесі своєї діяльності люди впливають стан атмосфери (збільшення вмісту СО 2 , запиленість, викиди тепла тощо.). Великий вплив на клімат надає зміна поверхні, що підстилає: зведення лісів, створення водосховищ, зрошення і осушення території, скорочення площ, покритих льодом, як на суші, так і в океані.

Рухи повітряних мас

Повітря перебуває у безперервному русі, особливо завдяки діяльності циклонів та антициклонів.

Тепла повітряна маса, яка рухається з теплих районів у холодніші, своїм приходом викликає несподіване потепління. При цьому від зіткнення з більш холодною земною поверхнею повітряна маса, що рухається, знизу охолоджується і прилеглі до землі шари повітря можуть виявитися навіть холодніше верхніх шарів. Охолодження теплої повітряної маси, що йде знизу, викликає конденсацію водяної пари в нижніх шарах повітря, в результаті утворюються хмари і випадають опади. Ці хмари розташовуються невисоко, часто опускаються до землі та викликають тумани. У нижніх шарах теплої повітряної маси досить тепло і крижаних кристалів немає. Тому вони не можуть давати рясних опадів, лише іноді випадає дрібний, мрячий дощ. Хмари теплої повітряної маси закривають все небо рівним покривом (тоді їх називають шаруватими) або трохи хвилястим шаром (тоді їх називають шарувато-купчастими).

Холодна повітряна маса рухається з холодних районів у тепліші та приносить похолодання. Пересуваючись на теплішу земну поверхню, вона безперервно підігрівається знизу. При нагріванні не тільки не відбувається конденсації, але і вже існуючі хмари і тумани повинні випаровуватися, проте небо не стає безхмарним, просто хмари утворюються зовсім з інших причин. При нагріванні всі тіла нагріваються і щільність їх зменшується, тому коли нижній шар повітря нагрівається і розширюється, він стає легшим і спливає у вигляді окремих бульбашок або струменів і на його місце опускається більш важке холодне повітря. Повітря, як і будь-який газ, при стиску нагрівається, а при розширенні охолоджується. Атмосферний тиск з висотою зменшується, тому повітря, піднімаючись, розширюється і охолоджується на 1 градус на кожні 100м підйому, і в результаті на певній висоті в ньому починається конденсація і утворення хмар. , але навіть випаровуються в них залишки хмар. Тому хмари холодних повітряних мас являють собою клуби, що нагромаджуються у висоту, з просвітами між ними. Такі хмари називаються купчастими або купчасто-дощовими. Вони ніколи не опускаються до землі і не переходять у тумани, і, як правило, не закривають весь видимий небозвід. У таких хмарах висхідні потоки повітря залучають за собою водяні краплі в ті шари, де завжди є крижані кристали, при цьому хмара втрачає характерну форму "цвітної капусти" і хмара перетворюється на купово-дощову. З цього моменту з хмари випадають опади, хоч і сильні, але нетривалі через невеликі розміри хмар. Тому погода холодних повітряних мас дуже нестійка.

Атмосферний фронт

Кордон зіткнення різних повітряних мас називається атмосферним фронтом. На синоптичних картах цей кордон є лінією, яку метеорологи називають «лінія фронту». Кордон між теплою і холодною повітряною масою є майже горизонтальною поверхнею, що непомітно опускається до лінії фронту. Холодне повітря знаходиться під цією поверхнею, а тепле зверху. Оскільки повітряні маси постійно у русі, те й межа з-поміж них постійно зсувається. Цікава особливість: через центр зниженого тиску обов'язково проходить лінія фронту, а через центри областей підвищеного тиску фронт не проходить ніколи.

Теплий фронт виникає при просуванні вперед теплої повітряної маси та відступі холодної. Тепле повітря, як легше, наповзає на холодне. Через те, що підйом повітря призводить до його охолодження, над поверхнею фронту утворюються хмари. Тепле повітря піднімається вгору досить повільно, тому хмарність теплого фронту є рівною пеленою перисто-шарових і високошарових хмар, яка має ширину кілька сотень метрів і іноді на тисячі кілометрів у довжину. Чим далі попереду лінії фронту знаходяться хмари, тим вони вищі та тонші.

Холодний фронт рухається у бік теплого повітря. При цьому холодне повітря підлазить під тепле. Нижня частина холодного фронту через тертя об земну поверхню відстає від верхньої, тому поверхня фронту випинається вперед.

Атмосферні вихори

Розвиток та переміщення циклонів та антициклонів призводить до перенесення повітряних мас на значні відстані та відповідних неперіодичних змін погоди, пов'язаних зі зміною напрямків та швидкостей вітру, зі збільшенням або зменшенням хмарності та опадів. У циклонах і антициклонах повітря переміщається у бік зменшення атмосферного тиску, відхиляючись під дією різних сил: відцентрової, Коріоліса, тертя та ін. в антициклонах, навпаки, від центру з протилежним обертанням.

Цикло́н- атмосферний вихор величезного (від сотень до 2-3 тисяч кілометрів) діаметра зі зниженим атмосферним тиском у центрі. Розрізняють циклони позатропічні та тропічні.

Тропічні циклони (тайфуни) мають особливі властивості і виникають набагато рідше. Вони утворюються в тропічних широтах (від 5 ° до 30 ° кожної півкулі) і мають менші розміри (сотні, рідко - більше тисячі кілометрів), але більші баричні градієнти і швидкості вітру, що доходять до ураганних. Для таких циклонів характерний «око бурі» - центральна область діаметром 20-30 км з відносно ясною та безвітряною погодою. Навколо розташовуються потужні суцільні скупчення купо-дощових хмар із сильними дощами. Тропічні циклони можуть у процесі свого розвитку перетворюватися на позатропічні.

Позатропічні циклони утворюються здебільшого на атмосферних фронтах, які найчастіше перебувають у субполярних районах, сприяють найзначнішим змінам погоди. Для циклонів характерна хмарна та дощова погода, з ними пов'язана більша частина опадів у помірній зоні. У центрі позатропічного циклону найінтенсивніші опади та найбільш густа хмарність.

Антициклон- Область підвищеного атмосферного тиску. Зазвичай погода антициклону ясна чи малохмарна. Мають значення для погоди також маломасштабні вихори (смерчі, тромби, торнадо).

Погода -сукупність значень метеорологічних елементів та атмосферних явищ, що спостерігаються у певний момент часу в тій чи іншій точці простору. Поняття "Погода" відноситься до поточного стану атмосфери, на противагу поняттю "Клімат", яке відноситься до середнього стану атмосфери за тривалий період часу. Якщо немає уточнень, під терміном «Погода» розуміють погоду на Землі. Погодні явища протікають у тропосфері (нижній частині атмосфери) та у гідросфері. Погоду можна описати тиском, температурою та вологістю повітря, силою та напрямом вітру, хмарністю, атмосферними опадами, дальністю видимості, атмосферними явищами (туманами, хуртовицями, грозами) та іншими метеорологічними елементами.

Клімат(ін.-грец. κλίμα (нар. п. κλίματος) - нахил) - багаторічний режим погоди, характерний для даної місцевості через її географічне розташування.

Клімат – статистичний ансамбль станів, через який проходить система: гідросфера → літосфера → атмосфера за кілька десятиліть. Під кліматом прийнято розуміти усереднене значення погоди за тривалий проміжок часу (близько кількох десятиліть) тобто клімат - це середня погода. Таким чином, погода – це миттєвий стан деяких характеристик (температура, вологість, атмосферний тиск). Відхилення погоди від кліматичної норми не може розглядатися як зміна клімату, наприклад, дуже холодна зима не говорить про похолодання клімату. Для виявлення змін клімату необхідний значний тренд показників атмосфери за тривалий час близько десятка років. Основними глобальними геофізичними циклічними процесами, що формують кліматичні умови на Землі, є теплообіг, вологообіг та загальна циркуляція атмосфери.

Розподіл опадів Землі.Атмосферні опади земної поверхні розподіляються дуже нерівномірно. Одні території страждають від надлишку вологи, інші від її нестачі. Дуже мало опадів отримують території, розташовані вздовж Північного та Південного тропіків, де високі температури та потреба в опадах особливо велика. Величезні території земної кулі, що мають багато тепла, не використовуються у сільському господарстві через нестачу вологи.

Чим можна пояснити нерівномірний розподіл опадів на земній поверхні? Ви, напевно, вже здогадалися, що головною причиною є розміщення поясів низького та високого атмосферного тиску. Так, у екватора в поясі низького тиску постійно нагріте повітря містить багато вологи; піднімаючись нагору, він охолоджується і стає насиченим. Тому в області екватора утворюється багато хмар та йдуть рясні дощі. Чимало випадає опадів та інших областях земної поверхні (див. рис. 18), де низький тиск.

Кліматоутворюючі фактори У поясах високого тиску переважають низхідні струми повітря. Холодне повітря, опускаючись, містить мало вологи. При опусканні він стискається та нагрівається, завдяки чому стає сухішим. Тому в областях підвищеного тиску над тропіками та біля полюсів опадів випадає мало.

ЗОНАЛЬНІСТЬ КЛІМАТИЧНА

Підрозділ земної поверхні за спільністю кліматичних умов на великі зони, що являють собою частини поверхні земної кулі, що мають більш-менш широтне протягом і виділені за певними кліматичними показниками. З. до. не обов'язково повинна охоплювати по широті всю півкулю. У кліматичних зонах виділяються кліматичні обл. Розрізняють вертикальні зони, що виділяються в горах і лежать одна над одною. Кожна з цих зон має певний клімат. У різних широтних зонах однойменні вертикальні кліматичні зони будуть різні за особливостями клімату.

Еколого-геологічна роль атмосферних процесів

Зменшення прозорості атмосфери за рахунок появи в ній аерозольних частинок та твердого пилу впливає на розподіл сонячної радіації, збільшуючи альбедо або відбивну здатність. До такого ж результату призводять і різноманітні хімічні реакції, що викликають розкладання озону та генерацію «перламутрових» хмар, що складаються з водяної пари. Глобальна зміна відбивної здатності, як і зміни газового складу атмосфери, головним чином парникових газів, є причиною кліматичних змін.

Нерівномірне нагрівання, що викликає відмінності в атмосферному тиску над різними ділянками земної поверхні, призводить до атмосферної циркуляції, яка є характерною рисою тропосфери. При виникненні різниці тиску повітря спрямовується з областей підвищеного тиску область знижених тисків. Ці переміщення повітряних мас разом із вологістю та температурою визначають основні еколого-геологічні особливості атмосферних процесів.

Залежно від швидкості вітер виготовляє на земній поверхні різну геологічну роботу. При швидкості 10 м/с він хитає товсті гілки дерев, піднімає та переносить пил та дрібний пісок; зі швидкістю 20 м/с ламає гілки дерев, переносить пісок та гравій; зі швидкістю 30 м/с (буря) зриває дахи будинків, вириває з коренем дерева, ламає стовпи, пересуває гальку та переносить дрібний щебінь, а ураганний вітер зі швидкістю 40 м/с руйнує будинки, ламає та зносить стовпи ліній електропередач, вириває з коренем великі дерева.

Великий негативний екологічний вплив з катастрофічними наслідками надають шквальні бурі та смерчі (торнадо) - атмосферні вихори, що виникають у теплу пору року на потужних атмосферних фронтах, що мають швидкість до 100 м/с. Шквали - це горизонтальні вихори з ураганною швидкістю вітру (до 60-80 м/с). Вони часто супроводжуються потужними зливами та грозами тривалістю від кількох хвилин до півгодини. Шквали охоплюють території завширшки до 50 км і проходять відстань 200-250 км. Шквальна буря в Москві та Підмосков'ї у 1998 р. пошкодила дахи багатьох будинків та повалила дерева.

Смерчі, звані в Північній Америці торнадо, є потужними воронкоподібними атмосферними вихорами, часто пов'язані з хмарами. Це стовпи повітря, що звужуються в середині, діаметром від декількох десятків до сотень метрів. Смерч має вигляд лійки, дуже схожої на хобот слона, що спускається з хмар або піднімається з поверхні землі. Маючи сильну розрідженість і високу швидкість обертання, смерч проходить шлях до декількох сотень кілометрів, втягуючи в себе пил, воду з водойм і різні предмети. Потужні смерчі супроводжуються грозою, дощем і мають велику руйнівну силу.

Смерчі рідко виникають у приполярних чи екваторіальних областях, де постійно холодно чи спекотно. Мало смерчі у відкритому океані. Смерчі відбуваються в Європі, Японії, Австралії, США, а в Росії особливо часті в Центрально-Чорноземному районі, Московській, Ярославській, Нижегородській та Іванівській областях.

Смерчі піднімають та переміщають автомобілі, будинки, вагони, мости. Особливо руйнівні смерчі (торнадо) спостерігаються у США. Щорічно відзначається від 450 до 1500 торнадо із кількістю жертв у середньому близько 100 осіб. Смерчі відносяться до швидкодіючих катастрофічних атмосферних процесів. Вони формуються лише за 20-30 хв, а час існування 30 хв. Тому передбачити час та місце виникнення смерчів практично неможливо.

Іншими руйнівними, але діючими тривалий час атмосферними вихорами є циклони. Вони утворюються через перепад тиску, який у певних умовах сприяє виникненню кругового руху повітряних потоків. Атмосферні вихори зароджуються навколо потужних висхідних потоків вологого теплого повітря і з великою швидкістю обертаються за годинниковою стрілкою у південній півкулі та проти годинникової – у північній. Циклони на відміну смерчів зароджуються над океанами і справляють свої руйнівні дії над материками. Основними руйнівними факторами є сильні вітри, інтенсивні опади у вигляді снігопаду, злив, граду та нагінні повені. Вітри зі швидкостями 19 – 30 м/с утворюють бурю, 30 – 35 м/с – шторм, а понад 35 м/с – ураган.

Тропічні циклони - урагани і тайфуни - мають середню ширину кілька сотень кілометрів. Швидкість вітру всередині циклону досягає ураганної сили. Тривають тропічні циклони від кількох днів за кілька тижнів, переміщаючись зі швидкістю від 50 до 200 км/год. Циклони середніх широт мають більший діаметр. Поперечні розміри становлять від тисячі до кількох тисяч кілометрів, швидкість вітру штормова. Рухають у північній півкулі із заходу та супроводжуються градом та снігопадом, що мають катастрофічний характер. За кількістю жертв і шкоди циклони і пов'язані з ними урагани і тайфуни є найбільшими після повеней атмосферними стихійними явищами. У густонаселених районах Азії кількість жертв під час ураганів вимірюється тисячами. У 1991 р. у Бангладеш під час урагану, що викликав утворення морських хвиль заввишки 6 м, загинуло 125 тис. осіб. Великих збитків завдають тайфуни території США. При цьому гинуть десятки та сотні людей. У Західній Європі урагани завдають меншої шкоди.

Катастрофічним атмосферним явищем вважаються грози. Вони виникають при дуже швидкому піднятті вологого теплого повітря. На межі тропічного та субтропічного поясів грози відбуваються по 90-100 днів на рік, у помірному поясі по 10-30 днів. У нашій країні найбільше гроз трапляється на Північному Кавказі.

Грози зазвичай продовжуються менше години. Особливу небезпеку становлять інтенсивні зливи, градобиття, удари блискавки, пориви вітру, вертикальні потоки повітря. Небезпека градобиття визначається розмірами градин. На Північному Кавказі маса градин одного разу досягала 0,5 кг, а Індії відзначені градини масою 7 кг. Найбільш містобезпечні райони в нашій країні знаходяться на Північному Кавказі. У липні 1992 р. місто пошкодило в аеропорту «Мінеральні Води» 18 літаків.

До небезпечних атмосферних явищ належать блискавки. Вони вбивають людей, худобу, викликають пожежі, ушкоджують електромережу. Від гроз та їх наслідків щорічно у світі гине близько 10 000 людей. Причому в деяких районах Африки, у Франції та США кількість жертв від блискавок більша, ніж від інших стихійних явищ. Щорічні економічні збитки від гроз у США становлять не менше 700 млн. доларів.

Посухи характерні для пустельних, степових та лісостепових регіонів. Нестача атмосферних опадів спричиняє сушіння ґрунту, зниження рівня підземних вод та у водоймах до повного їх висихання. Дефіцит вологи призводить до загибелі рослинності та посівів. Особливо сильними бувають посухи в Африці, на Близькому та Середньому Сході, у Центральній Азії та на півдні Північної Америки.

Посухи змінюють умови життєдіяльності людини, надають несприятливий вплив на природне середовище через такі процеси, як осолонення ґрунту, суховії, курні бурі, ерозія ґрунту та лісові пожежі. Особливо сильними пожежі бувають під час посухи у тайгових районах, тропічних та субтропічних лісах та саванах.

Посухи відносяться до короткочасних процесів, які продовжуються протягом одного сезону. У тому випадку, коли посухи тривають понад два сезони, виникає загроза голоду та масової смертності. Зазвичай дія посухи поширюється на територію однієї чи кількох країн. Особливо часто тривалі посухи із трагічними наслідками виникають у Сахельській області Африки.

Великих збитків завдають такі атмосферні явища, як снігопади, короткочасні зливи та тривалі затяжні дощі. Снігопади викликають масові сходи лавин у горах, а швидке танення снігу, що випав, і зливи тривалі дощі призводять до повеней. Величезна маса води, що падає на земну поверхню, особливо в безлісих районах, викликає сильну ерозію ґрунтового покриву. Відбувається інтенсивне зростання яружно-балкових систем. Повені виникають у результаті великих паводків у період рясного випадання атмосферних опадів або повені після раптово потепління або весняного танення снігу і, отже, за походженням відносяться до атмосферних явищ (вони розглядаються в розділі, присвяченій екологічній ролі гідросфери).

Вивітрювання- руйнування та зміна гірських порід під впливом температури, повітря, води. Сукупність складних процесів якісного та кількісного перетворення гірських порід і складових мінералів, що призводять до утворення продуктів вивітрювання. Відбувається рахунок дії на літосферу гідросфери, атмосфери і біосфери. Якщо гірські породи тривалий час перебувають у поверхні, то результаті їх перетворень утворюється кора вивітрювання. Розрізняють три види вивітрювання: фізичне (лід, вода та вітер) (механічне), хімічне та біологічне.

Фізичне вивітрювання

Чим більша різниця температур протягом доби, тим швидше відбувається процес вивітрювання. Наступним кроком у механічному вивітрюванні є потрапляння у тріщини води, яка при замерзанні збільшується в об'ємі на 1/10 свого об'єму, що сприяє ще більшому вивітрюванню породи. Якщо брили гірських порід потраплять, наприклад, у річку, там вони повільно сточуються і подрібнюються під впливом течії. Селеві потоки, вітер, сила тяжіння, землетрусу, виверження вулканів також сприяють фізичному вивітрюванню гірських порід. Механічне подрібнення гірських порід призводить до пропускання та затримування породою води та повітря, а також значного збільшення площі поверхні, що створює сприятливі умови для хімічного вивітрювання. В результаті катаклізмів з поверхні можуть обсипатися породи, утворюючи плутонічні породи. Весь тиск на них чинять бічні породи, через що плутонічні породи починають розширюватися, що веде до розсипання верхнього шару порід.

Хімічне вивітрювання

Хімічне вивітрювання - це сукупність різних хімічних процесів, в результаті яких відбувається подальша руйнація гірських порід та якісної зміни їх хімічного складу з утворенням нових мінералів та сполук. Найважливішими факторами хімічного вивітрювання є вода, вуглекислий газ та кисень. Вода – енергійний розчинник гірських порід та мінералів. Основна хімічна реакція води з мінералами магматичних порід - гідроліз, що призводить до заміни катіонів лужних і лужноземельних елементів кристалічних ґрат на іони водню дисооціованих молекул води:

KAlSi3O8+H2O→HAlSi3O8+KOH

Основа, що утворюється (KOH) створює в розчині лужне середовище, при якій відбувається подальше руйнування кристалічної решітки ортоклаза. За наявності CO2 KOH перетворюється на форму карбонату:

2KOH+CO2=K2CO3+H2O

Взаємодія води з мінералами гірських порід призводить також до гідратації - приєднання частинок води до частинок мінералів. Наприклад:

2Fe2O3+3H2O=2Fe2O·3H2O

У зоні хімічного вивітрювання також широко поширена реакція окислення, якій піддаються багато мінералів, що містять здатні до окислення метали. Яскравим прикладом окисних реакцій при хімічному вивітрюванні є взаємодія молекулярного кисню із сульфідами у водному середовищі. Так, при окисленні піриту поряд з сульфатами та гідратами оксидів заліза утворюється сірчана кислота, що бере участь у створенні нових мінералів.

2FeS2+7O2+H2O=2FeSO4+H2SO4;

12FeSO4+6H2O+3O2=4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3;

2Fe2(SO4)3+9H2O=2Fe2O3·3H2O+6H2SO4

Радіаційне вивітрювання

Радіаційним вивітрюванням називається руйнація порід під впливом радіаційного випромінювання. Радіаційне вивітрювання впливає на процес хімічного, біологічного та фізичного вивітрювання. Характерним прикладом породи, що значно піддається радіаційному вивітрюванню, може служити місячний реголіт.

Біологічне вивітрювання

Біологічне вивітрювання виробляють живі організми (бактерії, грибки, віруси, риючі тварини, нижчі та вищі рослини). Велика роль біологічному вивітрюванні належить мікроорганізмам.

Продукти вивітрювання

Продуктом вивітрювання у ряді областей Землі на денній поверхні є куруми. Продуктами вивітрювання в певних умовах стають щебінь, дерева, «шиферні» уламки, піщані та глинисті фракції, включаючи каолін, ліси, окремі уламки гірських порід різних форм та розмірів залежно від петрографічного складу, часу та умов вивітрювання.

Горизонтальний рух повітря щодо земної поверхні

Рух повітря щодо земної поверхні

Собака гавкає... носить"", слово

І бриз, і самум

Рух, потік повітря у горизонтальному напрямку

Фільм А. Алова

. "..., ..., ти могутній, ти ганяєш зграї хмар"

. "Хвилі гасять..." (Стругацькі)

. "Хто посіє..., той пожне бурю"

. "хто взимку в трубі гуде?" (Загадка)

. "лише... кам'яного віку у ворота чорні стукає"

Атмосферне зрушення

Атмосферний бродяга

Атмосферний протяг

Бора, зефір чи норд

Кидати слова на...

Вітер м. рух, течія, течія, струм, потік повітря. За своєю силою вітер буває: ураган, кавк. бору: шторм, буря (зазвичай з бурею з'єднані гроза та дощ), жорстокий, сильний, вітрища: середній, слабкий, тихий вітер або вітерець, вітерець, вітерець, влтришка; за постійністю сили: рівний рвучкий, шквалистий або голом'янистий, вітер духами, арх.; за сталістю напряму: пасатний або смуговий; постійний, вондулук; мінливий, хисткий чи перехідний; смерч, вихор чи завірти, тобто круговий. У напрямку взагалі, вітри називаються країнами світла, навіщо ділиться на частини, по восьми в чверті (див. компас, матка). На гирлах річок, прийнято взагалі два основних види вітрів: морський, моряна, нагін, назовний, і береговий, матерою, гіркота, сухмінь, згін, вигін, верховий. Російський вітер, з Русі, арх. південний, сиб. західний. Вітер із Русі потяг. Російський вітер тепло приніс. На Білому морі називають вітри: північ, північ, літо, літній, літник, схід. захід, опівнічник, заморозник або рекостав, обідник, глибник, голоменник, у Колі побережник. шалоник у Мезені павужник, Проміжні країни чи вітри називаються там межниками, і позначаються словами: стрик і між, напр. в чверті: північ стрик півночі до півночі, між півночі нічник, стрик Північника на північ, Північник, стрик Північника до сходу, між сходом Північник, Стрік сходу до півночі, схід. Вітри на Онєзі: поздовжній або стовпище, ребровський, схід, східний, середній, галицькі йоржі, шалонік, На Ільмені: спвіряк, зимняк, мокрик, підсеверяк, шалонак, (правець? меженец? озерник, від Старої руси? -захід, На Селігері: північ, полудень, схід, захід, меженец, межник, зимняк, мокрик, хрестовий захід, На Псковському озері: північник, полуденник, теплик, захід, . солодкий, моряна, гнилий, вішняк, горич, нагірний, луговий, На Каспійському морі компас рибаковфлотський, тобто голландський. , На Дунаї: опівночі, полуденка, карасло, обоза, вологодський білозер, У напрямку вітру в вітрила: фордак, фордевінд, прямий, в корму, байкал. , бічний, байкал, похит, колишень; арх. покісний, бити, байкал. битезь; зустрічний; лист, неприємний, в лоб, лобач, лобовий. Тістечого вітер, французький вітер, крем, биті вершки, іноді на яйцях. *Вітер, говірка. про людину: вітерець, вітряний, скорохоп; непостійний, непосидючий, ненадійний, необачний. Вітром підбитий, те саме. Вітром робити що: ходити вітром, робити все абияк, необачно. Вітер ходить у кімнаті, дме, несе, прозирає. Як на вітер, марно. Вий за вітром, а навпроти (а проти) очі запорошеш, з силою не сперечайся. Вище вітру голови не носи, не забувай. вітру прийшло, на вітер і пішло. За вітром у полі не вганяєшся Відрами вітру не вмираєш. Запитай у вітру поради, чи не буде відповіді? Хто служить вітром, тому димом платять. Французький вітер, вітрогону. Звідки вітер подує, догоджає; куди подіє, не стійкий. Проти вітру не надуєшся. Не з вітру говориться щось. Все пішло на вітер, промотався. Стріляти на вітер. Не вір вітру (коневі) в море (в полі), а дружині на волі (в домі). На вітер сподіватися, без помелу бути. Від господаря, щоб пахло вітром, від господарки димом. Вітри дули, шапку здули, каптан зняли, рукавиці самі спали, про п'яничку. Не подуйте на нас холодним вітром, будь милосердний. На вітрі добре бліх ловити, смирні. Вітер розлютився, і з бобиллею хати дах зірве. Звідки вітер? сніданку (або: з полудня, з обіду). Вітер шелонік по Оні розбійник, південно-західний, небезпечний для суден. На Астафія вересня) помічай вітер північний, до холоду; південний, до тепла; західний, до харкотиння; східний, до відра. На Євлампія жовтня), роги місяця говорять на той бік, звідки бути вітрам. Киргиз у степу вітер! Вітри мн. гази, що утворюються в шлунку і кишках, повітря, яке пучить. Вітрений, де є вітер, у прямому та переносному значенні. Вітряний, що до вітру відноситься [Вітрений прич. страдат., вітряний та вітряний, прилаг.; якщо розрізняти їх, то, здається, зазначена відмінність буде близько до справи.]. Вітряна пора, вітряне літо, рясні вітри. Надворі погоже, вітряно (нар.) негоже. Вітряк, товчений, рухомий вітром. Вітряна труба, повітряна, продувна. Вітряне хутро, колесо, що дме, що доставляє повітря. Вітряна плавильна піч, повітряна, самодувна, з самопливним піддувалом. Вітряні гості, арх. прибули морем. Вітряна риба, м'ясо, в'ялене, провесне, полотняне, полтьове. Вітряна людина, вертопрах, легковажний, безпідставний, легостий, вітрогон, вітряк. Вітряна хвороба, вітри, хмари, за народним повір'ям наслані. Вітрений підхоплення, ломотне ураження плеча у коней. Вітрений порівн. арх. стріляння, це напускна за вітром хвороба. Вітровий, що відноситься до повітря або вітру, в різних знач. Вітрові віконні гачки, розпірні, розчинні для утримання розчинених половинок. Вітровий хлопець, вітрогону. Вітрова кишка, для впуску вітру, повітря. Вітровий судак, в'ялений. Вітрево, вітрово говір. тамб. яросл. вітряно, вітер дме, погода стоїть вітряна. Вітріти, вітріти, про погоду, ставати вітряною; про вітер: міцніти, свіжіти, задувати, підніматися. Вітрити, сушити на волі, в'ялити, провішувати; провітрювати. Не вітрячи одягу, не вбережеш його. Багаття. ветренювати, веселитися, гуляти. Мисливський. про собаку, чути, чути чуттям. Вітритися чи вітріти, провітрюватися, просушуватись, пров'ялюватись; обвітрюватися; вивітрюватися. Білизна вітріє. Губи на вітрі вітрять, зм'якнуть. Камінь вітріє. Прапор вітриться, майорить вітром. Дівчинка вітриться, курей. орл. почала поводитися погано. Камінь вивітрев, розпух. Вивітрити одяг. Все з голови вивітрилося. Завітрело, вітер підвівся. Шкіра завітріла, зачахнула на повітрі. Губи завітріли, пом'якшали. Надворі повітріло. Перевітрити весь одяг, провітрити його. Вітряк, вітряк м. південний. каз. перм. вітрянка ж. вітряк (водяний назив. млин). Вітрило порівн. вітрило. Вітрушка ж. дитяча іграшка з млинових крил. Рослина Hepatica triloba, переліск, завитки, п(р)остріл. Вітрник м. відкритий для вітрів, високе місце, де сушить посів. Сиб. флюгарка, флюгер, вітрильник, значок, що показує напрямок вітру, що обертається за вітром. Погрошивник, рослина Anemone Pulsatilla, вітряниця. Вертопрах, вітрогон, вітроліт, легковажна, непостійна людина. Твер. віяло, опахало. Вітрник м. арх. вітряка ж. кватирка, вертушка, віддушничок для повітря, у вікні чи стіні; флюгер, флюгарка. Вітряниця ж. сушильня, сушило, простір на горищі або високий поміст, іноді за ґратами, для сушіння білизни, для в'ялення риби та ін. ниж. вітряк, вітряк. Вітра жінка, безрозсудна, вертопрашка, легковажна. сх. кожна з довгих хмизів, жердин, якими покриваються стоги, омети та солом'яні покрівлі хат, для захисту від бурі; переметина; арх. три верхні дошки на човнах, борти вище палуби, нашви. Внутрішня щілина чи тріщина у лісі, у колоді; іноді ці щілини виявляються назовні на висівках. Родова назва рослин Anemone: вітряна лісова, Nemorosa; в. жовта, ranunculoides; в. печінкова, hepatica. Хвороба emphysema, вітряна або повітряна пухлина, особ. у легенях, або зовнішньо, у клітковині, під шкірою. Важіль з крилами або махалками, на осі, для стримування швидкості обертальної сили; вітряницею встановлюється швидкість бою годинника. Вітрельний, до вітряка, до флюгарки та ін. віднося. Вітренювати, чинити необачно і легковажно, нерозважливо, швидко і безрозсудно. Вітреність ж. властивість вітряної людини, гелікоптер. Вітровий, трохи вітряний; про людину легковажний. Ветробою, -вал, вітролом м. збирають. бурелом і буревал, ліс поламаний, звалений бурею, вітром. Закінчення вал означає вивернені з коренем дерева; брухт зламані; бій те й інше. Вітров'ялий, вітряний, полтьовий, полотняний, провісний, в'ялений. Вітрогар м. засмаги на обличчі, на руках, обвітріння тіла на повітрі. Вітрогарний, від засмаги, обвітряння. Вітрогін м. -перегонка ж. вітряки, вертопри, людина-вітер. Вітрогін також колесо в коробці, або інший снаряд, що служить для прогону повітря, вітру; вітрогінний, вітер, що гонить, повітря; що відноситься до вітрогону, в обох знач. Вітродуй м. твер. таган, триніжок, триноги, для варіння їжі в полі. Вітрник, вертопрах, легостаї. Вітродирий худий, дірявий, наскрізний, щілинний, що продувається вітром. Вітрозіг, вітрожиг, вітрогар, засмагу. Вітродільний, ветроблеклий, пожовклий від вітру, спеки. Вітровипускник, вітропуск. Вітроліт м. бойер, буєр, вітрило на ковзанах. Вертопрах, ветреник. Вітролітка ж. легковажна, легковажна жінка, непосида. Вітролом м. бурелом, ветробою. Вітроламний ліс. Вітроламке дерево, тендітне, у якого гілки оббиваються вітром: жостер, верба. Вітромах м.-машка ж. вітрохоп, -гон, -років, вертопрах. Вітромір м. анемометр, снаряд для вимірювання сили вітру. Вітроносні піски, сипучі, перекатні. Вітроплети, -тка, або ветроплюй, ветроплюйка, брехня і брехня, пустомелю. Ветропляс, вертопрах, що нічим не займається, шатун, шаркун. Вітропуск м. трубка або інший провідник, отвір для протоку повітря; фізичний прилад еоліпіл, що перетворює воду на пари. Вітросвіст м. вітроліт та ветропляс. Вітросушний, вітросушник м. в'ялений, прочахлий, полотковий, полтьовий. Повітрювання порівн. Церков. тління на вітрі, на повітрі; повітря, згубне повітря. Повітряний, руйнований впливом стихій, тлінний, гниючий

Обертає млин

Ганяє зграї хмар

Гуляка в голові шалопа

Житель голови, що гуляє в полі

Протяг, що гуляє морем.

Рух повітря у горизонтальному напрямку

Дихання природи

Вимірюють у балах за шкалою Бофорта

Яка стихія формує химерні ландшафти пустелі Сахари

Яке повітря може літати

Хто жене по небу хмари

Хто над землею царю? (Загадка.)

Могутній гонитель опасистих зграй (літ.)

Сміттєвий у пісні гурту "Крематорій"

Непосидюче повітря

Він гуляє зазвичай вулицею, але в деяких - у голові

Пасат чи мусон

Повітря, що переміщається

Пісня О. Газманова

Володарем чого був Еол

Погонич хмар та парусонадувач

Потік повітря

Птах сімейства воронових

Роман російського письменника Л. С. Овалова "... над полем"

Свистить у дротах і надує вітрила

Свистун у дротах

Сильний при урагану

Вірш російського поета У. Кюхельбекера

Будівельник дюн

Суховий

Фільм Абрама Роома "... зі сходу"

Фільм Олександра Зархі "... в обличчя"

Фільм Алова

Фільм Михайла Калика "І повертається..."

Фільм Ельдара Кулієва "Попутний..."

Фільм Енга Лі "Крижаний..."

Фільм Юрія Єгорова "... мандрівок"

Фільм Яна Фріда "Вільний..."

Що робить флюгер примхливим

Що змушує листя шуміти

Що на вулиці тріпає зачіску

Що розносить тополиний пух

Що колихає гілки дерев і жене хмари небом?

Хто жене по небу хмари?

Головний розповсюджувач хвоща

Гонить хвилю

Метельний заводила

Переміщення повітря земною поверхнею

Оповідання Бредбері

Вірш Кюхельбекера

Що треба посіяти, якщо хочеш потиснути бурю?

Вірш Ш. Петефі

Рух, потік повітря

Шквалистий...

Фільм Енга Лі «Крижаний...»

Фільм Юрія Єгорова «... мандрівок»

Фільм Ельдара Кулієва «Попутний...»

Фільм Абрама Роома "... зі сходу"

Фільм Яна Фріда «Вільний...»

Фільм Олександра Зархі "... в обличчя"

Фільм Михайла Калика «І повертається...»

Роман російського письменника Л. С. Овалова "... над полем"

Яка стихія може перетворити штиль на шторм?

Саме від нього Єлисей почув приємну новину: наречена - в труні!

Він виникає від перепадів тиску

Володарем чого був Еол?

Сміттєвий у пісні гурту «Крематорій»

Чим було віднесено героїв епохальної голлівудської мелодрами?

Що потрібно додати до снігу, щоб вийшла завірюха?

Оперета М. Дунаєвського «Вільний...»

Гудний у дротах

Що таке баргузин?

Атмосферне явище у порожній голові

. «Рукою махнув, дерево нагнув» (загадка)

. Хто взимку в трубі гуде? (Загадка)

. «навколо носа в'ється, а руки не дається» (загадка)

. «без рук, без ніг, під вікном стукає, у хату проситься» (загадка)

Шукай його в полі

Афганець, але не мешканець

Сміттєвий у «Крематорію»

Його силу міряють за шкалою Бофорта

Вірш Б. Пастернака

Наповнює вітрила

Дме в спину

Що розносить тополиний пух?

Що робить флюгер примхливим?

Що на вулиці тріпає зачіску?

Яке повітря може літати?

Що змушує листя шуміти?

. «почуття гине, коли жбурляєшся ними на...»

. «лише... кам'яного віку у ворота чорні стукає»

. «хто посіє..., той пожне бурю»

. «..., ..., ти могутній, ти ганяєш зграї хмар»

Рознощик собачого гавкоту

Він змушує флюгер крутитися

Вітер, тобто рух повітря щодо земної поверхні, виникає внаслідок неоднакового атмосферного тиску у різних точках атмосфери. Так як тиск змінюється по вертикалі і по горизонталі, повітря зазвичай рухається під деяким кутом до земної поверхні. Але цей кут дуже маленький. Тому, вітром,в основному , вважають горизонтальне рух повітря, тобто розглядають лише горизонтальну складову цього руху. Це пояснюється тим, що вертикальна складова вітру зазвичай значно менша за горизонтальну і стає помітною тільки при сильній конвекції або за наявності орографічних перешкод, якщо повітря змушене підніматися або стікати по схилах височин.

Повітряні маси – це великі обсяги тропосферного повітря, площа яких можна порівняти з площею материків та океанів, які мають певні фізичні властивості і для яких характерні незначні горизонтальні зміни метеорологічних величин та досить однорідні умови погоди.

Структура вітру

Загальний рух повітряного потоку характеризують швидкість та напрямок вітру. У повітрі, що рухається, внаслідок тертя об земну поверхню, а також нерівномірного його нагрівання завжди має місце турбулентність. Тому в кожній точці простору відбуваються швидкі зміни як швидкості, так і напряму вітру. Такий характер руху повітря називають рвучкістю повітря. Зазвичай під швидкістю вітру мають на увазі згладжену швидкість, тобто середню швидкість за той чи інший невеликий проміжок часу, протягом якого проводиться його вимір. Справжня ж швидкість окремих обсягів повітря, що швидко змінюється у часі, називається миттєвою.

Поривчастість збільшується над ділянками з великою шорсткістю: над перетнутою місцевістю, над окремими пагорбами, лісом, що пояснюється посиленням турбулентності над такими ділянками. Відносно рівні потоки повітря, без поривів, відзначаються в інверсіях. У той самий час під шаром інверсії часто спостерігається посилення рвучкості вітру.

Вплив перешкод на вітер

1. Будь-яка перешкода, яка стоїть на шляху вітру, змінює поле вітру. Перешкоди можуть бути великомасштабними, як гірські хребти, і дрібномасштабними, як будинки, дерева, лісові смуги. Повітряні маси або обгинають перешкоду з боків, або перевалює через неї зверху. Найчастіше відбувається горизонтальне обтікання. Перетікання відбувається тим легше, чим нестійкіша стратифікація повітря, тобто чим більший вертикальний градієнт температури в атмосфері. Перетікання повітря через перешкоди призводить до дуже важливих наслідків, як збільшення хмар і опадів на навітряному схилі гори при висхідному русі повітря і, навпаки, розсіювання хмарності на підвітряному схилі при низхідному русі.

Обтікаючи перешкоду, вітер перед ним слабшає, але з боків посилюється, особливо у виступів перешкод (кути будинків, миси берегової лінії). За перешкодою швидкість вітру зменшується, там створюється вітрова тінь. Дуже суттєво посилюється вітер під час руху між двома гірськими хребтами. Під час просування повітряного потоку його поперечний розріз зменшується. Так як крізь менший розріз має пройти стільки ж повітря, швидкість вітру зростає. Цим пояснюються сильні вітри деяких районах. Наприклад, посилення вітру між високими островами та навіть на міських вулицях.

2. Вплив полізахисних лісових смуг на мікрокліматичні умови полів пов'язані насамперед із ослабленням вітру у приземних шарах повітря, що створюються лісовою смугою. Повітря перетікає поверх лісової смуги і, крім того, його швидкість слабшає при проходженні його крізь просвіти в смузі. Тому безпосередньо за смугою швидкість вітру зростає. З віддаленням від смуги швидкість вітру зростає. Однак початкова швидкість вітру відновлюється тільки на відстані 40-50-кратної висоті дерев смуги, якщо смуга не суцільна. Вплив суцільної смуги поширюється на відстань, що дорівнює 20-30-кратній висоті дерев.

Градієнтна сила

Будь-який рух виникає під дією якоїсь сили. Сила, яка надає руху повітря, виникає за наявності різниці тиску в двох точках простору. Різниця тиску по горизонталі характеризується горизонтальним градієнтом тиску. Тому ця сила називається рушійною силою горизонтального градієнта тиску, інакше, градієнтною силою.

Виділимо у просторі між двома ізобаричними поверхнями з тиском Р та Р+1 одиничний об'єм повітря (1 см 3). Умовою рівноваги цього обсягу є рівність протилежно спрямованих сил.

G г тепле повітря

холодний 1000 мб

Ізобаричні поверхні нахилені під невеликим кутом до земної поверхні. Це відбувається через те, що в холодному повітрі тиск зменшується з висотою швидше, ніж у теплому. Положення ізобаричних поверхонь залежить як від тиску, а й від температури.

На виділений об'єм діють сила тяжіння та сили тиску. Рівночинною силою тиску є сила повного градієнта тиску G, яка спрямована перпендикулярно ізобаричним поверхням від високого тиску до низького і прикладена до центру тяжкості об'єму.

Розкладемо силу повного градієнта на горизонтальну та вертикальну складову. Вертикальна складова за відсутності вертикальних рухів врівноважується силою тяжіння, а горизонтальна складова в момент початку руху нічим не врівноважується і тому виявляється рушійною силою. Під дією цієї сили повітря починає переміщатися у бік низького тиску.

Розділивши рушійну силу на масу виділеного об'єму (1 см 3), тобто на його густину, знайдемо силу, яка діє на одиницю маси:

де F G – сила баричного градієнта, см / з 2;

ΔP – зміна тиску між двома точками (Дін/см 2); 1мб = 10 3 Дін/см 2;

Δz – відстань між цими точками, див.

Сила баричного градієнта наводить повітря на рух і збільшує його швидкість. Всі інші сили, які виявляються під час руху повітря, можуть лише гальмувати рух і відхиляти його від напрямку градієнта.

Сили, що виникають під час руху повітря.

- сила, що відхиляє обертання Землі.

Вітер – це рух повітря над Землею, а Земля обертається навколо своєї осі з кутовою швидкістю ω = 7,29 . 10 -5 с-1. Ще 1838 року Коріоліс довів, що з кожному русі щодо рухомої системи координат, тіло отримує додаткове, так зване, поворотне прискорення. Отримає його і повітря, яке рухається над поверхнею Землі, тобто вітер.

Якщо повітряна маса рухається щодо рухомої системи координат, яка теж рухається, то повітряна маса не потрапить у точку, яка знаходиться на продовженні початкового напрямку, а відхилиться від неї. Якщо ж спостерігати з певної точки рухомої системи координат за рухом повітряної маси, то здається, що вона під дією якоїсь сили відхиляється убік. Цю силу називають силою Коріоліса або силою, що відхиляє обертання Землі.

На горизонтальний рух повітря діє горизонтальна складова сили обертання Землі, що відхиляє (сили Коріоліса), рівна:

А = 2·v·ω·sinφ,

де v - Швидкість вітру;

ω - кутова швидкість обігу Землі, рівна 7,29 · 10 -5 з -1 .

φ – широта місця.

На вертикальний рух повітря діє вертикальна складова сили, що дорівнює:

А = 2 · v 1 · ω · cosφ,

де v 1 - Вертикальна складова швидкості вітру.

Горизонтальна складова сили Коріоліса спрямована під прямим кутом до руху повітря, у північній півкулі вправо, а в південній – вліво. Тому вона не прискорює і не сповільнює рух, а тільки змінює його напрямок.

- Сила тертя

Сила тертя гальмує рух повітря. Вона складається з сили зовнішнього тертя, яка пов'язана з дією земної поверхні, що гальмує, і з сили внутрішнього тертя, пов'язаної з молекулярною і турбулентною в'язкістю повітря.

Сила зовнішнього тертя лише гальмує рух, але з змінює напрям. Вона спрямована у бік, протилежний руху, і пропорційна його швидкості.

Дія внутрішнього тертя полягає в тому, що сусідні повітряні шари та об'єми повітря, які мають різну швидкість, впливають на рух один одного, між ними виникає сила в'язкості, яка перешкоджає їх переміщенню. Основна частина внутрішнього тертя зумовлена ​​турбулентним перемішуванням і тому часто називається турбулентним тертям. Воно у десятки тисяч разів перевищує молекулярне тертя. Усі причини, які зумовлюють посилення турбулентності, одночасно спричинять і збільшення внутрішнього тертя. Тим самим вони збільшують загальну силу тертя в атмосфері, а також сприяють поширенню її впливу вгору, на розташовані вище шари атмосфери. Сила внутрішнього тертя не має певного напрямку щодо руху і, зокрема, не збігається із напрямом сили зовнішнього тертя. Тому загальна сила тертя біля земної поверхні, яка представляє векторну суму сил зовнішнього і внутрішнього тертя, спрямована не суворо протилежно руху, а відхилена вліво від напрямку протилежного руху на кут, приблизно рівний 35 0 . Загальна сила тертя, розрахована на одиницю маси повітря, є негативним прискоренням, яке гальмує рух повітря і дорівнює:

де k - коефіцієнт тертя, який залежить не тільки від шорсткості підстилаючої поверхні, але і від інтенсивності турбулентності в потоці повітря, що рухається, з -1 .

k змінюється від 0,2. 10 -4 до 1,2. 10 -4 з -1.

- Відцентрова сила

Відцентрова сила виникає при криволінійному русі повітря.

де V – швидкість руху;

r – радіус кривизни траєкторії руху.

Відцентрова сила спрямована радіусом кривизни траєкторії руху від центру, тобто у бік опуклості траєкторії. Для атмосферних рухів відцентрова сила зазвичай мала, оскільки радіус кривизни їх траєкторій становить сотні й тисячі метрів. Тому відцентрова сила зазвичай у 10-100 разів менша за силу Коріоліса. Але при високих швидкостях і невеликих радіусах кривизни відцентрова сила в багато разів перевищує градієнтну силу. Такі умови створюються в невеликих вихорах з вертикальною віссю, які виникають у спеку, у смерчах і торнадо, де радіус траєкторії маленький, а швидкості руху дуже великі.

ВСТАНОВЛЕНИЙ РУХ ПРИ ВІДСУТНІ ТРЕННЯ. Градієнтний ВІТЕР

Усталеним (стаціонарним) рухом називається рух, при якому в кожній точці простору величина і напрямок середньої швидкості не змінюються з часом.

Установлений рух повітря за відсутності сили тертя називається градієнтним вітром.

У однорідному баричному полі градієнтна сила скрізь однакова за напрямом і за величиною. Тому рух повітря в такому полі буде рівномірним і прямолінійним. За відсутності сили тертя на повітря, що рухається, діють градієнтна сила (F G), спрямована перпендикулярно ізобарам і сила Коріоліса (A), спрямована перпендикулярно руху.

На малюнку 3.1 наведено схему сил, які діють на одиничний об'єм повітря при прямолінійному русі без урахування сили тертя.

V

Рисунок 3.1 – Схема сил, що діють на повітря при

прямолінійному русі без урахування сили тертя

При русі ці сили врівноважуються, оскільки вони однакові за величиною, але протилежні за напрямом. Так як сила Коріоліса перпендикулярна до руху, то рух є перпендикулярним градієнту тиску, тобто буде спрямовано вздовж ізобар. Отже, градієнтний вітер, що дме вздовж прямолінійних та паралельних ізобарів, називається геострофічним вітром.
Р

В – рівнодіюча сили Коріоліса та сили тертя.

Рисунок 3.2 – Схема сил, що діють у повітря

при прямолінійному русі з урахуванням сили тертя

Вектор швидкості в точці О відхилено від сили баричного градієнта вправо (у північній півкулі) на кут менше 90 0 . Градієнтна сила перпендикулярна до ізобарів і спрямована в бік низького тиску. Сила Коріоліса А перпендикулярна вектору швидкості та відхилена від нього вправо (у північній півкулі). Сила тертя R спрямована протилежно до вектора швидкості. Умовою стаціонарності руху є рівність нулю цих сил, що рівнодіють.

Кут тертя між напрямом вітру та градієнтом тиску в шарі тертя тим більше, чим більша широта місця і чим менший коефіцієнт тертя.

Швидкість вітру за наявності тертя:

де k - Коефіцієнт тертя.

Кут відхилення вітру від градієнтного при прямолінійному русі:

де - кут відхилення вітру від градієнтного за наявності сили тертя.

Відхилення напряму вітру від горизонтального градієнта тиску в приземному шарі атмосфери в середньому становить 60° праворуч у північній півкулі. Вище приземного шару цей кут росте з висотою і на рівні тертя вітер стає градієнтним, відхилення сягає 90°.

Над океаном, де тертя між повітрям і поверхнею, що підстилає, менше, ніж на суші, вітер ближчий до геострофічного, ніж над материком.

Досвід підтверджує, що вітер біля земної поверхні завжди відхиляється від баричного градієнта на деякий менший кут прямого в північній півкулі вправо, в південний - вліво. Звідси витікає таке правило: якщо стати спиною до вітру, то найнижчий тиск виявиться ліворуч і трохи попереду, а більш високий тиск - праворуч і трохи позаду. Це становище було знайдено емпірично і зветься законом баричного вітру.

ГРАДІЄНТИЙ ВІТЕР ПРИ КРУГОВИХ ІЗОБАРАХ

У разі криволінійних ізобарів напрям градієнта тиску, а отже, і градієнтної сили змінюється від однієї точки до іншої. Тому рух повітря теж буде криволінійним. За відсутності сили тертя на повітря, яке рухається, у цьому випадку діють градієнтна, відцентрова сили та сила Коріоліса.

Градієнтний вітер, що дме вздовж кругових ізобарів, називається геоциклострофічним вітром.

Антициклон

Антициклон – це барична система з високим тиском у центрі та зниженням тиску від центру до периферії.

На малюнку 3.3 наведено схему сил, що діють на одиничний об'єм повітря, що рухається вздовж замкнених кругових ізобарів в антициклоні.

Рисунок 3.3 – Схема сил, які діють повітря в антициклоні

(Північна півкуля)

Градієнтна сила (F G) спрямована перпендикулярно ізобарам до зменшення тиску, тобто від центру даної баричної системи до її периферії. У цьому напрямі діє і відцентрова сила (С). Сила Коріоліса (А) спрямована у протилежний бік і врівноважує перші дві сили. Вектор швидкості (V) відхилений праворуч від градієнта (для північної півкулі) і направлений по дотичній до ізобари. Отже, рух відбувається вздовж ізобар за годинниковою стрілкою (у північній півкулі). Такий рух називається антициклонічним.

У південній півкулі вектор швидкості спрямований ліворуч від градієнтної сили. Тому рух повітря відбувається проти годинникової стрілки.

При зміцненому русі в антициклоні сила Коріоліса врівноважується градієнтною та відцентровою силами.

Рисунок 3.4 – Схема сил, які діють повітря у циклоні

(Північна півкуля)

Тут градієнтна сила спрямована від периферії до центру баричної системи та врівноважується відцентровою та силою Коріоліса, що збігаються у напрямку. Вектор швидкості спрямований праворуч від градієнта, і рух відбувається по ізобарах проти годинникової стрілки. Такий рух називається циклонічним.

При русі, що встановився, в циклоні градієнтна сила врівноважуються відцентровою силою і силою Коріоліса.

Швидкість геоциклострофічного вітру у циклоні:

Кут відхилення вітру від градієнтного при криволінійному русі:

де "+" відноситься до циклону, а "-" - до антициклону.

ПОВІТРЯНІ МАСИ.

ТУРБУЛЕНТНЕ ПЕРЕМІШУВАННЯ в АТМОСФЕРІ

Атмосферне повітря є дуже рухливим середовищем, в якому завжди відбуваються рухи, різні за масштабами і напрямками з різними швидкостями. Турбулентний характер атмосферних рухів повітря визначається наявністю шорсткості земної поверхні, нерівномірністю нагрівання різних ділянок поверхні, а також гідродинамічних властивостей атмосферних течій. Чим більша шорсткість земної поверхні, тим вища турбулентність. Чим інтенсивніше відбувається нагрівання повітря, тим вища турбулентність. Наслідком турбулентного руху є вертикальний та горизонтальний обмін повітря. Це призводить до перенесення в атмосфері тепла, вологи, пилу та інших домішок. Турбулентне перемішування веде до вирівнювання вмісту домішок атмосферному повітрі.

Вертикальний турбулентний обмін описується наступним рівнянням:

S = - A (dс/dz),

де S - кількість субстанції, що переноситься в одиницю часу через одиницю площі;

Dс/dz – вертикальний градієнт субстанції, тобто її зміна одиницю відстані по вертикалі;

А – коефіцієнт турбулентного обміну, який залежить від атмосферних умов та характеру земної поверхні.

При визначенні турбулентних потоків у приземному шарі атмосфери використовують коефіцієнт турбулентності k, що визначається за такою формулою:

де ρ – густина повітря, кг/м 3 .

Ступінь турбулентності може бути різним. Про це можна судити з спостережень за розподілом диму, що виходить із труб підприємств. Вид струменів диму, що виходять із труб при різному ступені турбулентності атмосфери, наведено на малюнку 3.5.

Коефіцієнти А і k в умовах атмосфери змінюються значною мірою як у часі, так і просторі. Вони залежить від вертикального градієнту швидкості вітру, термічної стійкості атмосфери, властивостей земної поверхні (її шорсткості, термічної неоднорідності) та інших.

Якби характер повітряних течій залежав тільки від термічної неоднорідності поверхні землі та повітряних мас, то вітер визначався горизонтальним градієнтом тиску і рух повітря відбувався б уздовж цього градієнта від високого тиску до низького. При цьому швидкість вітру була обернено пропорційна відстані між лініями однакового тиску, тобто ізобарами. Чим менша відстань між ізобарами, тим більший градієнт тиску, а відповідно і швидкість вітру.

Сила тиску градієнта. У теоретичній метеорології сили зазвичай належать до одиниці маси. Тому, щоб виразити силу градієнта тиску, що діє на одиницю маси, слід величину тиску градієнта розділити на щільність повітря. Тоді числове значення сили баричного градієнта(Г)визначиться виразом:

де ρ – щільність повітря, dρ/ dn– градієнт тиску.

Під впливом сили градієнта тиску (баричного градієнта) виникає вітер. Це означає, що якщо на деякій ділянці утворюється надлишок маси повітря (високий тиск), то має відбутися відтік його в ділянку з нестачею повітря (низького тиску). Цей відтік тим сильніший, чим більша різниця тиску.

Таким чином, основною рушійною силою руху повітря є баричний градієнт. Якби на повітряні частинки діяла лише сила баричного градієнта, то рух їх відбувався б завжди у напрямку цього градієнта, подібно до стоку води від вищого рівня до низького. Насправді цього немає.

При великомасштабних процесах до термічної першопричини виникнення повітряних течій приєднується дія інших чинників, які значно ускладнюють атмосферну циркуляцію. Тому як мусонна, так і міжширотна циркуляція, обумовлена ​​діями низки сил та вихровою природою атмосферної циркуляції, здійснюється незрівнянно складніше.

Відхиляюча сила обертання Землі. Зміна напрямку та швидкості повітряних течій в першу чергу викликається силою, що відхиляє обертання Землі, або, як зазвичай називають її, силою Коріоліса. Виникнення цієї сили пов'язане із обертанням Землі навколо своєї осі. Під дією сили Коріоліса вітер дме не вздовж градієнта тиску, тобто від високого тиску до низького, а відхиляючись від нього в північній півкулі вправо, в південній півкулі - вліво.

На схемі (рис. 29, а)наочно показано, як сила, що відхиляє обертання Землі, впливає на зміну напрямку руху повітря, що почався вздовж градієнта тиску з поступово зростаючою швидкістю. Вплив інших сил тут не враховується.

Припустимо, що під впливом сили баричного градієнта повітряна частка (позначена кружком) почне зміщуватися у бік градієнта (Г). У першу мить, як тільки з'явиться швидкість V 1 виникне прискорення відхиляючої сили обертання Землі А 1спрямоване перпендикулярно та вправо по відношенню до швидкості V 1 . Під впливом цього прискорення частка переміститься вздовж градієнта, а відхилиться вправо; у наступну мить швидкість руху частинки повітря стане рівною V 2 . Але разом із цим сила Коріоліса зміниться на А2. Під впливом цього поворотного прискорення швидкість частинки повітря ще зміниться, ставши рівною V 3 . Не забариться змінитися і сила Коріоліса і т. д. В результаті сила тиску і сила обертання Землі, що відхиляє, врівноважуються і рух повітряної частинки відбувається вздовж ізобар. Дія сили Коріоліса зростає зі збільшенням швидкості руху частинок та широти місця. Вона визначається виразом:

де ω - кутова швидкість, φ - географічна широта, V- швидкість руху.

Прискорення сили, що відхиляє, обертання Землі вимірюється величинами від нуля на екваторі до 2ωV на полюсі.

Геострофічний вітер. Найпростішим видом руху є прямолінійний та рівномірний рух без тертя. У метеорології воно називається геострофічним вітром.Однак такий рух можна допустити лише теоретично. При геострофічному вітрі передбачається, що, крім сили градієнта (Г), на повітря діє лише сила, що відхиляє обертання Землі (А).Коли рух рівномірний, то обидві ці сили, діючи в протилежні сторони, врівноважуються і геострофічний вітер прямує вздовж ізобару (рис. 29, б). При цьому низький тиск знаходиться в північній півкулі ліворуч, а в південній півкулі праворуч.

При рівновазі сил градієнта тиску та відхиляючої сили обертання Землі їх сума дорівнюватиме нулю. Це виражається таким співвідношенням:

звідки отримаємо, що швидкість геострофічного вітру

Звідси випливає, що швидкість геострофічного вітру прямо пропорційна величині горизонтального тиску градієнта. Отже, що густіше ізобари на картах тиску, то сильніший вітер. Хоча в дійсних умовах атмосфери чисто геострофічний вітер майже не спостерігається, проте спостереження показують, що на висоті близько 1 кмі вище рух повітря відбувається приблизно вздовж ізобару, з невеликими відхиленнями, викликаними іншими причинами. Тому у практичній роботі замість фактичного вітру користуються і геострофічним вітром. Крім сили градієнта тиску та сили Коріоліса, на рух повітря діють сила тертя та відцентрова сила.

Сила тертя. Сила тертя спрямована завжди у бік, протилежний руху, і пропорційна швидкості. Вона, зменшуючи швидкість повітряних потоків, відхиляє їх вліво від ізобар, і рух відбувається не вздовж ізобар, а під деяким кутом до них від високого тиску до низького. За допомогою турбулентного перемішування повітря вплив тертя передається у вищерозташовані шари, приблизно до 1 кмнад поверхнею землі.

Вплив тертя на напрямок та швидкість руху повітря зображено на схемі (рис. 30, а). На схемі представлено поле тиску та рух повітря під дією сили градієнта тиску, що відхиляє сили обертання Землі та тертя. Під дією сили Коріоліса рух повітря відбувається не вздовж градієнта тиску Г, а під прямим кутом до нього, тобто вздовж ізобару. Справжній вітер зображений стрілкою В, сила тертя Твідхилена від напрямку вітру дещо убік. Сила Коріоліса показана під прямим кутом до дійсного вітру стрілкою До.Як бачимо, кут між дійсним вітром Уі силою тертя Тстановить більше 90°, а кут між дійсним вітром і силою градієнта тиску Гменше 90 °. Так як сила градієнта перпендикулярна до ізобарів, то дійсний вітер виявляється відхиленим вліво від ізобар. Величина кута, що складається ізобарою та напрямом дійсного вітру, залежить від ступеня шорсткості земної поверхні. Відхилення відбувається вліво від ізобару зазвичай під кутом 20-30°. Над сушею тертя більше, ніж над морем, у поверхні землі вплив тертя найбільший, і з висотою воно зменшується. На висоті близько 1 кмдію сили тертя майже припиняєте.

Відцентрова сила. Якщо ізабори криволінійні, тобто мають, наприклад, форму еліпса або кола, то на рух

повітря надає дію відцентрова сила.Це сила інерції, яка спрямована від центру до периферії радіусом кривизни траєкторії руху повітря. Під впливом відцентрової сили (у разі відсутності тертя) рух відбувається изобарам. За наявності тертя вітер дме під кутом до ізобарів у бік низького тиску. Розмір відцентрової сили визначається з рівності

де V - швидкість руху повітря (швидкість вітру), r - Радіус кривизни його траєкторії.

Якщо прийняти, що рух повітря відбувається по колу, швидкість його в будь-якій точці траєкторії буде спрямована по дотичній до окружності (рис. 30, б і в).Як випливає з цієї схеми, сила Коріоліса (А)спрямована (у північній півкулі) під прямим кутом по радіусу вправо від швидкості вітру( V). Відцентрова сила (С) спрямована від центру циклону та антициклону до їхньої периферії, а сила градієнта (Г)врівноважує геометричну суму перших двох сил і лежить на радіусі кола. Усі три сили у цьому випадку пов'язані рівнянням

де r - Радіус кривизни ізобар.

З цього рівняння випливає, що вітер спрямований перпендикулярно до градієнта тиску. Це окремий випадок вітру при кругових ізобарах у системі циклону. Такий вітер називаєтьсяградієнтним.

У північній півкулі в системі циклону (рис. 31, б)сила баричного градієнта спрямована до його центру, а сили відцентрова і Коріоліса, які її врівноважують, - у протилежний бік. У разі антициклону (рис. 30, в) сила Коріоліса спрямована до центру його, а відцентрова сила та сила баричного градієнта - у протилежному напрямку та врівноважують першу.

Рівняння градієнтного вітру у разі антициклону має такий вигляд:

У південній півкулі, де сила обертання Землі, що відхиляє, спрямована вліво від швидкості руху повітря, градієнтний вітер відхиляється від градієнта тиску вліво. Тому в південній півкулі вітер у циклоні направлений за годинниковою стрілкою, а в антициклоні - проти годинникової стрілки.

Поза дією сили тертя, тобто вище 1 км,вітер у напрямку та швидкості наближається до градієнтного. Різниця між дійсним та градієнтним вітром зазвичай невелика. Однак, ці невеликі відхилення дійсного вітру від градієнтного відіграють важливу роль у зміні атмосферного тиску.

Тиск повітря визначається його масою в стовпі атмосфери перетином, що дорівнює одиниці площі. При нерівномірному русі повітря внаслідок зміни його термічних властивостей і сил, що діють, відбувається зменшення або збільшення маси повітря в стовпі, а відповідно зниження або підвищення атмосферного тиску.

Головним чинником зміни поля тиску (баричного поля) є відхилення дійсного вітру від градієнтного (на висотах). Коли напрямок та швидкість дійсного вітру відповідають градієнтному, відбувається збільшення або зменшення маси повітря та зміна тиску і можуть виникати та розвиватися атмосферні вихори – циклони та антициклони (див. нижче).

Відхилення вітру істотні в областях збіжності повітряних потоків у тропосфері п при великій кривизні потоків повітря, що рухається.

Поле тиску. Структура поля тиску, або баричного поляатмосфера, досить різноманітна. У позатропічних широтах біля землі та на висотах завжди можна виявити великі або відносно малі за розмірами циклони та антициклони, улоговини, гребені, сідловини.

Циклони – це найбільші атмосферні вихори, з низьким тиском у центрі. Рух повітря в системі в північній півкулі відбувається проти годинникової стрілки. Антициклони – вихори з високим тиском у центрі. Рух повітря в системі в північній півкулі відбувається за годинниковою стрілкою.

У південній півкулі в обох системах циркуляція повітря зворотна, тобто вітри в циклоні дмуть за годинниковою стрілкою, а в антициклоні проти годинникової стрілки. Гребінь – це витягнута від центральної частини антициклону область високого тиску з антициклонічною системою циркуляції. Ложбина - це витягнута від центральної частини циклону область низького тиску із циклонічною системою циркуляції. Сідловина - це форма баричного рельєфу між двома циклонами та двома антициклонами, розташованими хрест-навхрест.

На малюнку 31 зображено поле тиску на поверхні землі із системою вітрів. Крім двох циклонів та двох антициклонів, тут представлені улоговини, гребені та сідловина. Напрям вітру показано стрілками, швидкість - оперенням. Чим більша відстань між ізобарами, тим менша швидкість вітру і менше оперення. Таке зображення ізобар та вітру прийнято на картах погоди (див. нижче).

Структура поля тиску на земній кулі різноманітна та складна. Тому режим повітряних течій різний взимку і влітку, біля землі і на висотах, над материками і над океанами, не кажучи вже про велику його мінливість у середніх і високих широтах від дня до дня. Зазвичай середні місячні карти тиску та вітру відображають лише переважне перенесення повітряних мас протягом місяця та приховують багато цікавих особливостей атмосферних процесів, які виявляються на щоденних картах погоди.