Циркуляция атмосферы

Перепады атмосферного давления вызывают перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого. Горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности называется ветром.

Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда он дует. Обратите внимание – «откуда», а не «куда»! Северный ветер дует с севера на юг, а не с юга на север. Для определения направления ветра используют простой прибор, который называется флюгер. Флюгер представляет собой пластину, свободно вращающуюся на вертикальном стержне.

Схема устройства флюгера

Повторяемость ветров разных направлений на какой-либо территории называется режимом ветра. Режим ветра графически изображают в виде так называемой розы ветров – векторной диаграммы, у которой длины лучей, расходящихся от центра в разных направлениях пропорциональны повторяемости ветров этих направлений.

Скорость ветра, чаще всего измеряемая в метрах в секунду (м/с), пропорциональна разнице атмосферного давления. Подобно атмосферному давлению ветры распределяются по поверхности Земли зонально и азонально.

Различают семь широтных ветровых поясов: один экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных. Для каждого пояса характерны одни и те же постоянные ветры, которые формируют глобальную систему зональных ветров.

Ветровые пояса

Экваториальный пояс – штилевой, потому что здесь нет ветра. Нагретый воздух на экваторе движется только вверх. Ширина экваториального пояса составляет около 300 км.

В тропических поясах дуют пассаты – постоянные ветры, направленные из поясов высокого давления (25–35° северной и южной широты) к экватору. Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси пассаты отклоняются от своего первоначального направления. В Северном полушарии они дуют не строго с севера на юг, а с северо-востока на юго-запад. В Южном пассаты дуют с юго-востока на северо-запад. По мере приближения к экватору, пассаты отклоняются все сильнее и в конечном итоге приобретают устойчивое восточное направление. Пассаты характеризуются большой устойчивостью направления и высокой скоростью движения воздушных масс.

В умеренных поясах господствуют западные ветры. Воздух, опустившийся к земной поверхности в районе 30 – 40-ых параллелей, частично перемещается к полюсам. Из-за вращения Земли воздушные потоки отклоняются вправо в Северном полушарии (дуют с юго-запада на северо-восток) и влево – в Южном (дуют с северо-запада на юго – восток), Постепенно ветры умеренных широт приобретают устойчивое западное направление.

Для полярных поясов характерны ветры, движущиеся от полярных поясов высокого давления в сторону умеренных поясов низкого давления. Здесь также происходит отклонение направления движения воздушных потоков в результате чего в Северном полушарии дуют северо-восточные ветры, а в Южном – юго-восточные.

На рисунке вы можете увидеть надпись «конские широты». Это не опечатка. Так называются Мирового океана между 30° и 35° северной и южной широты, для которых характерны частые штили. В эпоху парусного мореплавания (XVI–XIX века) эти штили вызывали длительные задержки судов в пути и морякам из-за недостатка пресной воды приходилось выбрасывать за борт лошадей, которых везли из Европы в Новый Свет. Отсюда и произошло такое название этих широт.

Ветры, дважды в год меняющие направление на противоположное, называют муссонами. Муссоны, как и пассаты, относятся к зональным ветрам, то есть к ветрам, дующим в широтном направлении. Муссоны возникают вследствие разницы в давлении воздуха над сушей и океаном. Зимой, когда воздух над сушей холоднее, чем над океаном, то есть – атмосферное давление над материком выше, муссоны дуют с материка на океан. В теплое время года, когда воздух над сушей нагревается сильнее, чем над океаном, муссоны дуют с океана на материк. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси муссоны в Северном полушарии отклоняются вправо от своего первоначального направления, а в Южном – влево. Муссоны, дующие с океана на материк, приносят влажный воздух в результате чего над сушей выпадает большое количество атмосферных осадков.

Различают два типа муссонов: внетропические и тропические.

Внетропические муссоны хорошо выражены в Северном полушарии и слабо – в Южном. Причина в том, что для образования муссонов нужно, чтобы площадь материков была примерно равна площади океанов, что наблюдается в Северном полушарии. В Южном же полушарии площадь материков гораздо меньше площади океанов.

Формирование тропических муссонов, то есть – периодическое изменение их направления, объясняется смещением экваториального пояса низкого давления к северу или югу в зависимости от времени года.

Для того, чтобы было понятнее, давайте рассмотрим как будет вести себя юго-восточный пассат Южного полушария в июле, когда экваториальный пояс низкого давления вслед за Солнцем смещается к 15–20° северной широты.

Устремляясь к экваториальному поясу низкого давления, юго-восточный пассат Южного полушария пересечет географический экватор и окажется в Северном полушарии, отклоняющая сила вращения Земли станет действовать на него в противоположном направлении. В результате этого юго-восточный пассат Южного полушария изменит свое направление и превратится в юго-западный пассат или летний муссон Северного полушария.

Сезон дождей в Южной и Юго-Восточной Азии вызван летними муссонами, приносящими на материк влажный воздух.

В январе, когда экваториальный пояс низкого давления сместится к югу, произойдет обратный процесс. Зимой в Южной и Юго-Восточной Азии дуют северо-восточные пассаты или зимние муссоны, которые приносят сухой воздух с материка.

Обратите внимание! На тех участках, где граница между Северным и Южным полушариями проходит по океану (Атлантическому или Тихому), в течение всего года господствуют пассаты и направление ветра не меняется. А там, где в Южном полушарии находится океан (Индийский), а в Северном – материк (Евразия и Африка), формируются зимний и летний муссоны с взаимно противоположными направлениями ветра. Для сезонного изменения направления ветров воздух зимой должен двигаться от холодного материка к более теплому океану, а летом – от холодного океана к более теплому материку.

Неравномерное нагревание земной поверхности и наличие отклоняющей силы вращения Земли приводят к образованию огромных, доходящих в диаметре до нескольких тысяч километров, атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов.

Циклоном называется восходящий (то есть – направленный вверх) атмосферный вихрь с замкнутой областью пониженного давления, в которой воздушные массы перемещаются от периферии к центру по спирали. В Северном полушарии это перемещение происходит против часовой стрелки, в Южном полушарии – по часовой. Средняя скорость движения циклона составляет 35–50 км/ч, но может доходить и до 100 км/ч.

Схема циклона и антициклона

Циклоны формируются в областях низкого атмосферного давления. Поскольку воздух в циклонах поднимается вверх, то он быстро охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется. Для циклона характерны высокая облачность, повышенная влажность воздуха и выпадение атмосферных осадков. Суточные перепады температур невелики вследствие «парникового эффекта» водяного пара.

Обратите внимание! Не считайте синонимичными географические (метеорологические) понятия «циклон» и «депрессия». Депрессией метеорологи называют область сравнительно низкого атмосферного давления, как подвижные, так и неподвижные. Циклон же представляет собой подвижную депрессию.

На нашей планете есть области в которых периодически регулярно возникают депрессии – Азиатская (летняя, с центром, расположенным над Афганистаном), Австралийская (летняя), Алеутская (зимняя), Исландская (зимняя). В экваториальных и субполярных широтах наблюдаются постоянные депрессии.

Антициклон – нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой воздушные массы перемещаются по спирали от центра к периферии (в Северном полушарии – по ходу часовой стрелки, в Южном – против). Подвижность антициклонов ниже, чем у циклонов. Скорость движения антициклонов составляет 30–40 км/ч. Антициклоны способны подолгу задерживаться на одном месте. На материках «стояние» антициклонов выражено сильнее, чем на океанах. Поскольку воздух опускается вниз, становясь более теплым и сухим, для антициклона характерна ясная погода без осадков с большими суточными перепадами температур.

Главными областями формирования антициклонов являются субтропические и приполярные широты. В России антициклоны господствуют как зимой, так и летом на юге Русской равнины. Устойчивые антициклоны характерны зимой для Восточной Сибири и Северного Казахстана. На нашей планете существует несколько регионов, для которых характерно многомесячное или годовое господство антициклонов – Азорский, Антарктический, Арктический и Азиатский (Сибирский) максимумы атмосферного давления. Антициклоны способствуют возникновению круговых океанических течений, которые в Северном полушарии двигаются по ходу часовой стрелки, а в Южном – против.

Тропические циклоны выделяют в отдельную группу, потому что они имеют индивидуальные особенности. Во-первых, тропические циклоны формируются исключительно над океанами между 10° и 20° северной и южной широты. Во-вторых, для тропических циклонов характерна очень высокая скорость ветра, могущая не только достигать скорости звука, но и превышать ее.

На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке – ураганами. При скорости ветра, превышающей 15–20 м/с говорят о буре или шторме. Ураганом или тайфуном ветер называется при скорости более 30 м/c (117 км/ч).

Водный смерч в океане

Тропические циклоны могут вызвать большие волны на поверхности моря, сильнейшие ливни, штормовые приливы и смерчи – мощные атмосферные вихри, возникающие в грозовом облаке и опускающиеся к земной поверхности в виде рукава (хобота). Диаметр смерча может колебаться от десятков метров до 2–3 километров. Над сушей тропические циклоны быстро исчезают. Ввиду этого они представляют опасность только для прибрежных районов и островов.

Местный ветер побережья, меняющий свое направление дважды в сутки, называется бризом. Дневной бриз дует со стороны водоема на сушу, а ночной – с суши на водоем. Бризы возникают из-за того, что суша днем нагревается больше, чем вода, отчего атмосферное давление над ней понижается, а ночью сильнее остывает, что приводит к повышению над ней атмосферного давления.

Схема возникновения боры

Борой называют порывистый сильный холодный ветер морских побережий, дующий осенью или зимой с холодного материка в сторону более теплого моря. Для возникновения боры необходимо наличие невысокой преграды (горного хребта), вытянутой вдоль побережья.

Скапливаясь перед преградой, холодный воздух формирует область высокого атмосферного давления. Поднявшись до перевала, он с огромной скоростью устремляется к теплому морю.
Бора может вызывать значительные разрушения в прибрежной полосе и сильное волнение на море. Вот как описал бору писатель Алексей Куприн в своем очерке «Листригоны»: «Бора – иначе норд-ост – это яростный таинственный ветер, который рождается где-то в плешивых, облезших горах около Новороссийска, сваливается в круглую бухту и разводит страшное волнение по всему Черному морю. Сила его так велика, что он опрокидывает с рельсов груженые товарные вагоны, валит телеграфные столбы, разрушает только что сложенные кирпичные стены, бросает на землю людей, идущих в одиночку… Ветер этот страшен своей неожиданностью: его невозможно предугадать – это самый капризный ветер на самом капризном из морей».

Сильный, порывистый, теплый и сухой местный ветер, дующий с гор в долину, называют фёном. Фён теплый потому что во время спуска с высокогорий воздух успевает нагреться (примерно на 1 °C за каждые 100 м высоты).

 


Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях: