Αλληλεπίδραση μεταξύ ωκεανού και ατμόσφαιρας.

27. Κυκλοφορία αέριων μαζών.

© Vladimir Kalanov,
"Η γνώση είναι δύναμη".

κίνηση αέριες μάζεςστην ατμόσφαιρα καθορίζεται από το θερμικό καθεστώς και τις αλλαγές στην πίεση του αέρα. Το σύνολο των κύριων ρευμάτων αέρα πάνω από τον πλανήτη ονομάζεται γενική ατμοσφαιρική κυκλοφορία. Οι κύριες μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρικές κινήσεις που συνθέτουν τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας: ρεύματα αέρα, ρεύματα πίδακα, ρεύματα αέρα σε κυκλώνες και αντικυκλώνες, εμπορικοί άνεμοι και μουσώνες.

Η κίνηση του αέρα σε σχέση με την επιφάνεια της γης άνεμος- εμφανίζεται επειδή η ατμοσφαιρική πίεση σε διαφορετικά σημεία της μάζας του αέρα δεν είναι η ίδια. Πιστεύεται ότι ο άνεμος είναι οριζόντια κίνησηαέρας. Στην πραγματικότητα, ο αέρας συνήθως δεν κινείται παράλληλα με την επιφάνεια της Γης, αλλά υπό ελαφρά γωνία, επειδή. Η ατμοσφαιρική πίεση ποικίλλει τόσο οριζόντια όσο και κάθετα. Η διεύθυνση του ανέμου (Βορράς, Νότιος κ.λπ.) υποδεικνύει από ποια κατεύθυνση φυσάει ο άνεμος. Η ισχύς του ανέμου αναφέρεται στην ταχύτητά του. Όσο πιο ψηλά είναι, τόσο πιο δυνατός είναι ο άνεμος. Η ταχύτητα του ανέμου μετριέται σε μετεωρολογικούς σταθμούςσε ύψος 10 μέτρων πάνω από τη Γη, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Στην πράξη, η δύναμη του ανέμου υπολογίζεται σε σημεία. Κάθε σημείο αντιστοιχεί σε δύο ή τρία μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Με ισχύ ανέμου 9 βαθμών, θεωρείται ήδη καταιγίδα και με 12 βαθμούς - τυφώνας. Ο κοινός όρος «καταιγίδα» σημαίνει κάθε πολύ δυνατό άνεμο, ανεξάρτητα από τον αριθμό των σημείων. Η ταχύτητα ενός ισχυρού ανέμου, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια ενός τροπικού τυφώνα, φτάνει σε τεράστιες τιμές - έως και 115 m/s ή περισσότερο. Ο άνεμος αυξάνεται κατά μέσο όρο με το υψόμετρο. Στην επιφάνεια της Γης, η ταχύτητά της μειώνεται από την τριβή. Το χειμώνα, η ταχύτητα του ανέμου είναι γενικά μεγαλύτερη από το καλοκαίρι. Οι υψηλότερες ταχύτητες ανέμου παρατηρούνται σε εύκρατα και πολικά γεωγραφικά πλάτη στην τροπόσφαιρα και στην κατώτερη στρατόσφαιρα.

Δεν είναι απολύτως σαφές πώς αλλάζει η ταχύτητα του ανέμου στις ηπείρους σε χαμηλά υψόμετρα (100–200 m). Εδώ οι ταχύτητες του ανέμου φτάνουν τις υψηλότερες τιμές τους το απόγευμα και οι χαμηλότερες τη νύχτα. Φαίνεται καλύτερα το καλοκαίρι.

Πολύ ισχυροί άνεμοι, μέχρι θυελλώδεις, σημειώνονται κατά τη διάρκεια της ημέρας στις ερήμους της Κεντρικής Ασίας και τη νύχτα επικρατεί απόλυτη ηρεμία. Αλλά ήδη σε υψόμετρο 150–200 m, παρατηρείται μια εντελώς αντίθετη εικόνα: μια μέγιστη ταχύτητα τη νύχτα και μια ελάχιστη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η ίδια εικόνα παρατηρείται τόσο το καλοκαίρι όσο και το χειμώνα σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη.

Οι θυελλώδεις άνεμοι μπορούν να φέρουν πολλά προβλήματα στους πιλότους αεροπλάνων και ελικοπτέρων. Οι πίδακες αέρα που κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, σε κραδασμούς, ριπές, είτε εξασθενούν είτε εντείνονται, δημιουργούν ένα μεγάλο εμπόδιο στην κίνηση του αεροσκάφους - εμφανίζεται μια φλυαρία - μια επικίνδυνη παραβίαση της κανονικής πτήσης.

Άνεμοι που πνέουν από τις οροσειρές της ψυχρής ηπειρωτικής χώρας με κατεύθυνση ζεστή θάλασσα, λέγονται bora. Είναι ένας δυνατός, κρύος, θυελλώδης άνεμος που συνήθως φυσά κατά την κρύα εποχή.

Το Bora είναι γνωστό σε πολλούς στην περιοχή του Novorossiysk, στη Μαύρη Θάλασσα. Εδώ τέτοια φυσικές συνθήκεςότι η ταχύτητα του βόρα μπορεί να φτάσει τα 40 και ακόμη και τα 60 m/s, ενώ η θερμοκρασία του αέρα πέφτει στους μείον 20°C. Το Bora εμφανίζεται συχνότερα μεταξύ Σεπτεμβρίου και Μαρτίου, κατά μέσο όρο 45 ημέρες το χρόνο. Μερικές φορές οι συνέπειές του ήταν οι εξής: το λιμάνι πάγωσε, τα πλοία, τα κτίρια, το ανάχωμα σκεπάστηκαν με πάγο, οι στέγες ξεριζώθηκαν από σπίτια, τα βαγόνια αναποδογύρισαν, τα πλοία πετάχτηκαν στη στεριά. Το Bora παρατηρείται επίσης σε άλλες περιοχές της Ρωσίας - στη Βαϊκάλη, στη Novaya Zemlya. Το Bora είναι γνωστό στη μεσογειακή ακτή της Γαλλίας (όπου ονομάζεται mistral) και στον Κόλπο του Μεξικού.

Μερικές φορές κάθετες δίνες εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα με γρήγορη σπειροειδή κίνηση του αέρα. Αυτοί οι ανεμοστρόβιλοι ονομάζονται ανεμοστρόβιλοι (στην Αμερική ονομάζονται ανεμοστρόβιλοι). Οι ανεμοστρόβιλοι έχουν διάμετρο αρκετές δεκάδες μέτρα, μερικές φορές μέχρι 100–150 μ. Είναι εξαιρετικά δύσκολο να μετρηθεί η ταχύτητα του αέρα μέσα σε έναν ανεμοστρόβιλο. Σύμφωνα με τη φύση της ζημιάς που προκαλείται από τον ανεμοστρόβιλο, οι εκτιμώμενες ταχύτητες μπορεί κάλλιστα να είναι 50-100 m/s, και σε ιδιαίτερα ισχυρές δίνες, έως και 200-250 m/s με μεγάλη κατακόρυφη συνιστώσα ταχύτητας. Η πίεση στο κέντρο της ανερχόμενης στήλης ανεμοστρόβιλου πέφτει κατά αρκετές δεκάδες millibar. Τα millibars για τον προσδιορισμό της πίεσης χρησιμοποιούνται συνήθως στη συνοπτική πρακτική (μαζί με χιλιοστά υδραργύρου). Για τη μετατροπή ράβδων (millibar) σε mm. στήλη υδραργύρου, υπάρχουν ειδικοί πίνακες. Στο σύστημα SI, η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται σε εκτοπασκάλ. 1hPa=10 2 Pa=1mb=10 -3 bar.

Οι ανεμοστρόβιλοι υπάρχουν για μικρό χρονικό διάστημα - από αρκετά λεπτά έως αρκετές ώρες. Αλλά για αυτό λίγος χρόνοςκαταφέρνουν να κάνουν πολλά προβλήματα. Όταν ένας ανεμοστρόβιλος πλησιάζει (πάνω από την ξηρά, οι ανεμοστρόβιλοι μερικές φορές ονομάζονται θρόμβοι αίματος) στα κτίρια, η διαφορά μεταξύ της πίεσης μέσα στο κτίριο και στο κέντρο του θρόμβου οδηγεί στο γεγονός ότι τα κτίρια φαίνονται να εκρήγνυνται από το εσωτερικό - οι τοίχοι είναι καταστρέφονται, παράθυρα και κουφώματα πετούν έξω, στέγες σκίζονται, μερικές φορές δεν γίνεται χωρίς ανθρώπινα θύματα. Υπάρχουν φορές που ένας ανεμοστρόβιλος σηκώνει ανθρώπους, ζώα και διάφορα αντικείμενα στον αέρα και τα μεταφέρει σε δεκάδες ή και εκατοντάδες μέτρα. Στην κίνησή τους, οι ανεμοστρόβιλοι κινούνται αρκετές δεκάδες χιλιόμετρα πάνω από τη θάλασσα και ακόμη περισσότερο - πάνω από τη στεριά. Η καταστροφική δύναμη των ανεμοστρόβιλων πάνω από τη θάλασσα είναι μικρότερη από ό,τι στην ξηρά. Στην Ευρώπη, οι θρόμβοι αίματος είναι σπάνιοι, πιο συχνά εμφανίζονται στο ασιατικό τμήμα της Ρωσίας. Αλλά οι ανεμοστρόβιλοι είναι ιδιαίτερα συχνοί και καταστροφικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες. Διαβάστε περισσότερα για τους ανεμοστρόβιλους και τους ανεμοστρόβιλους στον ιστότοπό μας στην ενότητα.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι πολύ μεταβλητή. Εξαρτάται από το ύψος της στήλης αέρα, την πυκνότητά της και την επιτάχυνση της βαρύτητας, η οποία ποικίλλει ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Η πυκνότητα του αέρα είναι η μάζα ανά μονάδα του όγκου του. Η πυκνότητα του υγρού και ξηρού αέρα διαφέρει σημαντικά μόνο σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή υγρασία. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η πυκνότητα αυξάνεται· με το ύψος, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται πιο αργά από την πίεση. Η πυκνότητα του αέρα συνήθως δεν μετριέται άμεσα, αλλά υπολογίζεται από εξισώσεις που βασίζονται στις μετρούμενες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης. Έμμεσα, η πυκνότητα του αέρα μετράται από την επιβράδυνση των τεχνητών δορυφόρων της Γης, καθώς και από παρατηρήσεις της εξάπλωσης τεχνητών νεφών ατμού νατρίου που δημιουργούνται από μετεωρολογικούς πυραύλους.

Στην Ευρώπη, η πυκνότητα του αέρα στην επιφάνεια της Γης είναι 1,258 kg/m3, σε υψόμετρο 5 km - 0,735, σε υψόμετρο 20 km - 0,087, και σε υψόμετρο 40 km - 0,004 kg/m3.

Όσο πιο κοντή είναι η στήλη αέρα, δηλ. όσο υψηλότερο είναι το μέρος, τόσο λιγότερη πίεση. Αλλά η μείωση της πυκνότητας του αέρα με το ύψος περιπλέκει αυτή τη σχέση. Η εξίσωση που εκφράζει το νόμο της μεταβολής της πίεσης με το ύψος σε μια ατμόσφαιρα σε ηρεμία ονομάζεται βασική εξίσωση της στατικής. Από αυτό προκύπτει ότι με την αύξηση του υψομέτρου, η μεταβολή της πίεσης είναι αρνητική και όταν ανεβαίνει στο ίδιο ύψος, η πτώση πίεσης είναι τόσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα του αέρα και η επιτάχυνση της βαρύτητας. Ο κύριος ρόλος εδώ ανήκει στις αλλαγές στην πυκνότητα του αέρα. Από τη βασική εξίσωση της στατικής, μπορεί κανείς να υπολογίσει την τιμή της κατακόρυφης κλίσης πίεσης, η οποία δείχνει τη μεταβολή της πίεσης κατά την κίνηση ανά μονάδα ύψους, δηλ. μείωση της πίεσης ανά μονάδα κατακόρυφης απόστασης (mb/100 m). Η κλίση πίεσης είναι η δύναμη που κινεί τον αέρα. Εκτός από τη δύναμη της βαθμίδας πίεσης στην ατμόσφαιρα, υπάρχουν και αδρανειακές δυνάμεις (δύναμη Coriolis και φυγόκεντρη δύναμη), καθώς και η δύναμη τριβής. Όλα τα ρεύματα αέρα θεωρούνται σχετικά με τη Γη, η οποία περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της.

Η χωρική κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης ονομάζεται βαρικό πεδίο. Αυτό είναι ένα σύστημα επιφανειών ίσης πίεσης ή ισοβαρών επιφανειών.

Κατακόρυφη τομή ισοβαρικών επιφανειών πάνω από τον κυκλώνα (Η) και τον αντικυκλώνα (Β).
Οι επιφάνειες σχεδιάζονται σε ίσα διαστήματα πίεσης p.

Οι ισοβαρικές επιφάνειες δεν μπορούν να είναι παράλληλες μεταξύ τους και με την επιφάνεια της γης, γιατί η θερμοκρασία και η πίεση αλλάζουν συνεχώς προς την οριζόντια κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, οι ισοβαρικές επιφάνειες έχουν μια ποικιλόμορφη εμφάνιση - από ρηχές "κουφές" λυγισμένες προς τα κάτω έως τεντωμένους "λόφους" καμπυλωμένους προς τα πάνω.

Όταν ένα οριζόντιο επίπεδο τέμνει ισοβαρείς επιφάνειες, προκύπτουν καμπύλες - ισοβαρείς, δηλ. γραμμές που συνδέουν σημεία με τις ίδιες τιμές πίεσης.

Οι ισοβαρείς χάρτες, οι οποίοι κατασκευάζονται με βάση τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, ονομάζονται συνοπτικοί χάρτες. Οι χάρτες Isobar, που συντάσσονται από μακροπρόθεσμα μέσα δεδομένα για ένα μήνα, εποχή, έτος, ονομάζονται κλιματολογικοί.

Μακροπρόθεσμοι μέσοι χάρτες της απόλυτης τοπογραφίας της ισοβαρικής επιφάνειας 500 mb για Δεκέμβριο - Φεβρουάριο.
Ύψη σε γεωδυναμικά δεκάμετρα.

Στους συνοπτικούς χάρτες, λαμβάνεται ένα διάστημα 5 hectopascals (hPa) μεταξύ ισοβαρών.

Σε χάρτες μιας περιορισμένης περιοχής, οι ισοβαρείς μπορεί να σπάσουν, αλλά σε έναν χάρτη ολόκληρης της υδρογείου, κάθε ισοβαρή είναι, φυσικά, κλειστή.

Αλλά ακόμη και σε έναν περιορισμένο χάρτη, υπάρχουν συχνά κλειστές ισοβαρείς που περιορίζουν περιοχές χαμηλής ή υψηλής πίεσης. Περιοχές χαμηλής πίεσης στο κέντρο είναι κυκλώνες, και περιοχές με σχετικά υψηλή πίεση είναι αντικυκλώνες.

Με τον κυκλώνα εννοείταιένας τεράστιος ανεμοστρόβιλος στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας, με μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση στο κέντρο και ανοδική κίνηση των μαζών του αέρα. Σε έναν κυκλώνα, η πίεση αυξάνεται από το κέντρο προς την περιφέρεια και ο αέρας κινείται αριστερόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και δεξιόστροφα στο Νότιο ημισφαίριο. Η ανοδική κίνηση του αέρα οδηγεί στο σχηματισμό νεφών και βροχόπτωση. Από το διάστημα, οι κυκλώνες μοιάζουν με στροβιλιζόμενες σπείρες νεφών σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη.

Αντικύκλωναςείναι μια περιοχή υψηλής πίεσης. Εμφανίζεται ταυτόχρονα με την ανάπτυξη ενός κυκλώνα και είναι μια δίνη με κλειστές ισοβαρείς και την υψηλότερη πίεση στο κέντρο. Οι άνεμοι σε αντικυκλώνα φυσούν δεξιόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο νότιο ημισφαίριο. Σε έναν αντικυκλώνα, υπάρχει πάντα μια καθοδική κίνηση του αέρα, η οποία αποτρέπει την εμφάνιση ισχυρών νεφών και παρατεταμένης βροχόπτωσης.

Έτσι, η μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρική κυκλοφορία σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη μειώνεται συνεχώς στο σχηματισμό, την ανάπτυξη, την κίνηση και στη συνέχεια στην εξασθένηση και την εξαφάνιση κυκλώνων και αντικυκλώνων. Οι κυκλώνες που αναδύονται στο μπροστινό μέρος χωρίζουν θερμές και ψυχρές μάζες αέρα κινούνται προς τους πόλους, δηλ. μεταφέρετε ζεστό αέρα στα πολικά γεωγραφικά πλάτη. Αντίθετα, οι αντικυκλώνες που εμφανίζονται στο πίσω μέρος των κυκλώνων σε ψυχρή αέρια μάζα μετακινούνται σε υποτροπικά γεωγραφικά πλάτη, μεταφέροντας εκεί ψυχρό αέρα.

Στην ευρωπαϊκή επικράτεια της Ρωσίας, σημειώνονται κατά μέσο όρο 75 κυκλώνες ετησίως. Η διάμετρος του κυκλώνα φτάνει τα 1000 km ή περισσότερο. Στην Ευρώπη, υπάρχουν κατά μέσο όρο 36 αντικυκλώνες ετησίως, ορισμένοι από τους οποίους έχουν πίεση στο κέντρο άνω των 1050 hPa. Η μέση πίεση στο βόρειο ημισφαίριο στο επίπεδο της θάλασσας είναι 1013,7 hPa και στο νότιο ημισφαίριο είναι 1011,7 hPa.

Τον Ιανουάριο στα βόρεια μέρη του Ατλαντικού και Ειρηνικός ωκεανόςπεριοχές χαμηλής πίεσης, που ονομάζονται ισλανδικόςΚαι Αλεούτιες καταθλίψεις. κατάθλιψη, ή ελάχιστη πίεση, χαρακτηρίζονται από ελάχιστες τιμές πίεσης - κατά μέσο όρο, περίπου 995 hPa.

Την ίδια περίοδο του έτους εμφανίζονται περιοχές υψηλής πίεσης πάνω από τον Καναδά και την Ασία, που ονομάζονται καναδικοί και σιβηρικοί αντικυκλώνες. Η υψηλότερη πίεση (1075–1085 hPa) καταγράφεται στη Γιακουτία και την επικράτεια του Κρασνογιάρσκ και η ελάχιστη πίεση καταγράφεται στους τυφώνες πάνω από τον Ειρηνικό Ωκεανό (880–875 hPa).

Καταθλίψεις παρατηρούνται σε περιοχές όπου εμφανίζονται συχνά κυκλώνες, οι οποίοι καθώς κινούνται ανατολικά και βορειοανατολικά γεμίζουν σταδιακά και δίνουν τη θέση τους στους αντικυκλώνες. Οι ασιατικοί και καναδικοί αντικυκλώνες προκύπτουν λόγω της παρουσίας σε αυτά τα γεωγραφικά πλάτη των τεράστιων ηπείρων της Ευρασίας και της Βόρειας Αμερικής. Σε αυτές τις περιοχές, οι αντικυκλώνες επικρατούν έναντι των κυκλώνων το χειμώνα.

Το καλοκαίρι, σε αυτές τις ηπείρους, το σχήμα του βαρικού πεδίου και της κυκλοφορίας αλλάζει ριζικά και η ζώνη σχηματισμού κυκλώνων στο βόρειο ημισφαίριο μετατοπίζεται σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη.

Στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη του νότιου ημισφαιρίου, κυκλώνες που αναδύονται πάνω από την ομοιόμορφη επιφάνεια των ωκεανών, κινούμενοι νοτιοανατολικά, συναντούν τον πάγο της Ανταρκτικής και λιμνάζουν εδώ, έχοντας χαμηλή πίεση αέρα στα κέντρα τους. Το χειμώνα και το καλοκαίρι, η Ανταρκτική περιβάλλεται από μια ζώνη χαμηλής πίεσης (985–990 hPa).

Στα υποτροπικά γεωγραφικά πλάτη, η κυκλοφορία της ατμόσφαιρας είναι διαφορετική στους ωκεανούς και στις περιοχές όπου συναντώνται οι ήπειροι και οι ωκεανοί. Πάνω από τον Ατλαντικό και τον Ειρηνικό ωκεανό στους υποτροπικούς και των δύο ημισφαιρίων υπάρχουν περιοχές υψηλής πίεσης: αυτοί είναι οι υποτροπικοί αντικυκλώνες των Αζορών και του Νότιου Ατλαντικού (ή βαρικού χαμηλά) στον Ατλαντικό και οι υποτροπικοί αντικυκλώνες της Χαβάης και του Νότιου Ειρηνικού στον Ειρηνικό Ωκεανό.

Η περιοχή του ισημερινού δέχεται συνεχώς τη μεγαλύτερη ποσότητα ηλιακής θερμότητας. Επομένως, σε ισημερινά γεωγραφικά πλάτη (μέχρι 10 ° βόρειο και νότιο γεωγραφικό πλάτος κατά μήκος του ισημερινού) κατά τη διάρκεια όλο το χρόνοΗ χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση διατηρείται και σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη, στη ζώνη 30–40 ° Β. και y.sh. - αυξήθηκε, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται σταθερές ροές αέρα, που κατευθύνονται από τους τροπικούς στον ισημερινό. Αυτά τα ρεύματα αέρα ονομάζονται αληγείς άνεμοι. Οι εμπορικοί άνεμοι πνέουν καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, αλλάζοντας την έντασή τους μόνο εντός ασήμαντων ορίων. Αυτοί είναι οι πιο σταθεροί άνεμοι στη Γη. Η δύναμη της οριζόντιας βαρικής κλίσης κατευθύνει τις ροές αέρα από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης στη μεσημβρινή κατεύθυνση, δηλ. νότια και βόρεια. Σημείωση: Η οριζόντια βαρική κλίση είναι η διαφορά πίεσης ανά μονάδα απόστασης κατά μήκος της κανονικής προς την ισοβαρή.

Αλλά η μεσημβρινή κατεύθυνση των εμπορικών ανέμων αλλάζει υπό τη δράση δύο δυνάμεων αδράνειας - της δύναμης εκτροπής της περιστροφής της Γης (δύναμη Coriolis) και της φυγόκεντρης δύναμης, καθώς και υπό τη δράση της δύναμης τριβής του αέρα στην επιφάνεια της γης. Η δύναμη Coriolis δρα σε κάθε σώμα που κινείται κατά μήκος του μεσημβρινού. Αφήστε 1 κιλό αέρα στο βόρειο ημισφαίριο να βρίσκεται σε γεωγραφικό πλάτος µ και αρχίζει να κινείται με ταχύτητα Vκατά μήκος του μεσημβρινού προς τα βόρεια. Αυτό το κιλό αέρα, όπως κάθε σώμα στη Γη, έχει γραμμική ταχύτητα περιστροφής U=ωρ, Οπου ω είναι η γωνιακή ταχύτητα της περιστροφής της Γης, και rείναι η απόσταση από τον άξονα περιστροφής. Σύμφωνα με το νόμο της αδράνειας, αυτό το κιλό αέρα θα διατηρήσει γραμμική ταχύτητα U, που είχε στο γεωγραφικό πλάτος µ . Προχωρώντας βόρεια, θα βρεθεί σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη, όπου η ακτίνα περιστροφής είναι μικρότερη και η γραμμική ταχύτητα περιστροφής της Γης μικρότερη. Έτσι, αυτό το σώμα θα ξεπεράσει τα ακίνητα σώματα που βρίσκονται στον ίδιο μεσημβρινό, αλλά σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη.

Για έναν παρατηρητή, αυτό θα μοιάζει με εκτροπή αυτού του σώματος προς τα δεξιά υπό τη δράση κάποιας δύναμης. Αυτή η δύναμη είναι η δύναμη Coriolis. Με την ίδια λογική, ένα κιλό αέρα στο νότιο ημισφαίριο θα αποκλίνει προς τα αριστερά της κατεύθυνσης της κίνησης. Η οριζόντια συνιστώσα της δύναμης Coriolis που ενεργεί σε 1 kg αέρα είναι SC=2wVsinY. Εκτρέπει τον αέρα, ενεργώντας σε ορθή γωνία προς το διάνυσμα ταχύτητας V. Στο βόρειο ημισφαίριο, εκτρέπει αυτό το διάνυσμα προς τα δεξιά και στο νότιο ημισφαίριο - προς τα αριστερά. Από τον τύπο προκύπτει ότι η δύναμη Coriolis δεν προκύπτει εάν το σώμα βρίσκεται σε ηρεμία, δηλ. λειτουργεί μόνο όταν ο αέρας κινείται. Στην ατμόσφαιρα της Γης, οι τιμές της οριζόντιας βαρικής κλίσης και της δύναμης Coriolis είναι της ίδιας τάξης, επομένως μερικές φορές σχεδόν ισορροπούν μεταξύ τους. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η κίνηση του αέρα είναι σχεδόν ευθύγραμμη και δεν κινείται κατά μήκος της κλίσης πίεσης, αλλά κατά μήκος ή κοντά στην ισοβαρή.

Τα ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα έχουν συνήθως χαρακτήρα δίνης, επομένως, σε μια τέτοια κίνηση, η φυγόκεντρος δύναμη δρα σε κάθε μονάδα μάζας αέρα P=V/R, Οπου Vείναι η ταχύτητα του ανέμου, και Rείναι η ακτίνα καμπυλότητας της τροχιάς κίνησης. Στην ατμόσφαιρα, αυτή η δύναμη είναι πάντα μικρότερη από τη δύναμη της βαρικής κλίσης και επομένως παραμένει, θα λέγαμε, μια «τοπική» δύναμη.

Όσο για τη δύναμη τριβής που εμφανίζεται μεταξύ του κινούμενου αέρα και της επιφάνειας της Γης, επιβραδύνει την ταχύτητα του ανέμου σε κάποιο βαθμό. Συμβαίνει έτσι: οι χαμηλότεροι όγκοι αέρα, που έχουν μειώσει την οριζόντια ταχύτητά τους λόγω της ανομοιομορφίας της επιφάνειας της γης, μεταφέρονται από τα χαμηλότερα επίπεδα προς τα πάνω. Έτσι, η τριβή στην επιφάνεια της γης μεταδίδεται προς τα πάνω, εξασθενώντας σταδιακά. Η επιβράδυνση της ταχύτητας του ανέμου είναι αισθητή στα λεγόμενα πλανητικό οριακό στρώμα, που είναι 1,0 - 1,5 χλμ. πάνω από 1,5 km, η επίδραση της τριβής είναι ασήμαντη, επομένως τα υψηλότερα στρώματα αέρα ονομάζονται ελεύθερη ατμόσφαιρα.

Στην ισημερινή ζώνη, η γραμμική ταχύτητα περιστροφής της Γης είναι η υψηλότερη, αντίστοιχα, εδώ η δύναμη Coriolis είναι η υψηλότερη. Ως εκ τούτου, στην τροπική ζώνη του βόρειου ημισφαιρίου, οι εμπορικοί άνεμοι φυσούν σχεδόν πάντα από τα βορειοανατολικά και στο νότιο ημισφαίριο - από τα νοτιοανατολικά.

Χαμηλή πίεση στην ισημερινή ζώνη παρατηρείται συνεχώς, χειμώνα και καλοκαίρι. Η ζώνη χαμηλής πίεσης που περιβάλλει ολόκληρη την υδρόγειο στον ισημερινό ονομάζεται ισημερινή γούρνα.

Κερδίζοντας δύναμη πάνω από τους ωκεανούς και των δύο ημισφαιρίων, δύο εμπορικοί άνεμοι, που κινούνται ο ένας προς τον άλλο, ορμούν στο κέντρο της ισημερινής γούρνας. Στη γραμμή χαμηλής πίεσης συγκρούονται σχηματίζοντας το λεγόμενο ζώνη ενδοτροπικής σύγκλισης(σύγκλιση σημαίνει «σύγκλιση»). Ως αποτέλεσμα αυτής της «σύγκλισης» υπάρχει μια ανοδική κίνηση του αέρα και η εκροή του πάνω από τους εμπορικούς ανέμους προς τις υποτροπικές περιοχές. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη της ζώνης σύγκλισης συνεχώς, καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Διαφορετικά, τα συγκλίνοντα ρεύματα αέρα των εμπορικών ανέμων θα γέμιζαν γρήγορα την κοιλότητα.

Οι ανοδικές κινήσεις του υγρού τροπικού αέρα οδηγούν στο σχηματισμό ενός ισχυρού στρώματος νεφών cumulonimbus μήκους 100–200 km, από το οποίο πέφτουν τροπικές βροχές. Έτσι αποδεικνύεται ότι η ζώνη ενδοτροπικής σύγκλισης γίνεται το μέρος όπου οι βροχές ξεχύνονται από τον ατμό που συλλέγεται από τους εμπορικούς ανέμους πάνω από τους ωκεανούς.

Τόσο απλοποιημένο, σχηματικά μοιάζει με εικόνα της κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας στην ισημερινή ζώνη της Γης.

Οι άνεμοι που αλλάζουν κατεύθυνση με τις εποχές ονομάζονται μουσώνες. Η αραβική λέξη "mawsin", που σημαίνει "εποχή", έδωσε το όνομα σε αυτά τα σταθερά ρεύματα αέρα.

Οι μουσώνες, σε αντίθεση με τα αεριωθούμενα ρεύματα, συμβαίνουν σε ορισμένες περιοχές της Γης όπου δύο φορές το χρόνο οι άνεμοι που επικρατούν κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις, σχηματίζοντας τους καλοκαιρινούς και χειμερινούς μουσώνες. Ο καλοκαιρινός μουσώνας είναι η ροή του αέρα από τον ωκεανό προς την ηπειρωτική χώρα, ενώ ο χειμερινός μουσώνας είναι από την ηπειρωτική χώρα στον ωκεανό. Τροπικοί και εξωτροπικοί μουσώνες είναι γνωστοί. Στη βορειοανατολική Ινδία και την Αφρική, οι χειμερινοί τροπικοί μουσώνες συνδυάζονται με τους εμπορικούς ανέμους, ενώ οι καλοκαιρινοί νοτιοδυτικοί μουσώνες καταστρέφουν εντελώς τους εμπορικούς ανέμους. Οι πιο ισχυροί τροπικοί μουσώνες παρατηρούνται στο βόρειο τμήμα του Ινδικού Ωκεανού και στη Νότια Ασία. Οι εξωτροπικοί μουσώνες προέρχονται από ισχυρές σταθερές περιοχές υψηλής πίεσης που εμφανίζονται στην ήπειρο το χειμώνα και χαμηλής πίεσης το καλοκαίρι.

Χαρακτηριστικές από αυτή την άποψη είναι οι περιοχές της ρωσικής Άπω Ανατολής, η Κίνα και η Ιαπωνία. Για παράδειγμα, το Βλαδιβοστόκ, το οποίο βρίσκεται στο γεωγραφικό πλάτος του Σότσι λόγω της δράσης του εξωτροπικού μουσώνα, είναι πιο κρύο από το Αρχάγγελσκ το χειμώνα και το καλοκαίρι υπάρχουν συχνά ομίχλες, βροχοπτώσεις, υγρός και δροσερός αέρας προέρχεται από τη θάλασσα.

Πολλές τροπικές χώρες στη Νότια Ασία δέχονται υγρασία που φέρεται με τη μορφή έντονων βροχοπτώσεων από τον καλοκαιρινό τροπικό μουσώνα.

Τυχόν άνεμοι είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης διαφόρων φυσικών παραγόντων που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα σε ορισμένες γεωγραφικές περιοχές. Οι τοπικοί άνεμοι είναι αεράκια. Εμφανίζονται κοντά στην ακτογραμμή των θαλασσών και των ωκεανών και έχουν καθημερινή αλλαγή κατεύθυνσης: την ημέρα φυσούν από θάλασσα σε ξηρά και τη νύχτα από στεριά σε θάλασσα. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από τη διαφορά στις θερμοκρασίες πάνω από τη θάλασσα και τη στεριά σε διαφορετικές ώρες της ημέρας. Η θερμοχωρητικότητα της ξηράς και της θάλασσας είναι διαφορετική. Κατά τη διάρκεια της ημέρας σε ζεστό καιρό, οι ακτίνες του ήλιου θερμαίνουν τη γη πιο γρήγορα από τη θάλασσα και η πίεση πάνω από τη γη μειώνεται. Ο αέρας αρχίζει να κινείται προς την κατεύθυνση της χαμηλότερης πίεσης - φύσημα θαλασσινό αεράκι. Το βράδυ όλα γίνονται αντίστροφα. Η ξηρά και ο αέρας από πάνω της εκπέμπουν θερμότητα πιο γρήγορα από τη θάλασσα, η πίεση γίνεται υψηλότερη από ό,τι πάνω από τη θάλασσα και οι αέριες μάζες ορμούν προς τη θάλασσα - φυσώντας παράκτιο αεράκι. Τα αεράκια είναι ιδιαίτερα ευδιάκριτα σε ήρεμο ηλιόλουστο καιρό, όταν τίποτα δεν τους παρεμβαίνει, δηλ. άλλα ρεύματα αέρα δεν υπερτίθενται, τα οποία πνίγουν εύκολα το αεράκι. Η ταχύτητα του αερίου είναι σπάνια μεγαλύτερη από 5 m/s, αλλά στις τροπικές περιοχές, όπου η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας της θάλασσας και της ξηράς είναι σημαντική, τα αεράκια πνέουν μερικές φορές με ταχύτητα 10 m/s. Σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, οι αύρες διεισδύουν σε βάθος 25-30 km στην επικράτεια.

Οι αύρες, στην πραγματικότητα, είναι οι ίδιοι μουσώνες, μόνο σε μικρότερη κλίμακα - έχουν ημερήσιο κύκλο και η αλλαγή κατεύθυνσης εξαρτάται από την αλλαγή της νύχτας και της ημέρας, ενώ οι μουσώνες έχουν ετήσιο κύκλο και αλλάζουν κατεύθυνση ανάλογα με την εποχή του χρόνου.

Τα ωκεάνια ρεύματα, που συναντούν τις ακτές των ηπείρων στο δρόμο τους, χωρίζονται σε δύο κλάδους, που κατευθύνονται κατά μήκος των ακτών των ηπείρων προς τα βόρεια και τα νότια. Στον Ατλαντικό Ωκεανό, ο νότιος κλάδος σχηματίζει το ρεύμα της Βραζιλίας, που ξεβράζει τις ακτές νότια Αμερική, και ο βόρειος κλάδος είναι το θερμό Ρεύμα του Κόλπου, το οποίο περνά στο Βόρειο Ατλαντικό Ρεύμα, και με το όνομα Ρεύμα του Βόρειου Ακρωτηρίου φτάνει στη χερσόνησο Κόλα.

Στον Ειρηνικό Ωκεανό, ο βόρειος κλάδος του ισημερινού ρεύματος περνά στο Kuro-Sivo.

Έχουμε αναφέρει προηγουμένως το εποχιακό θερμό ρεύμα στα ανοικτά των ακτών του Ισημερινού, του Περού και της Βόρειας Χιλής. Εμφανίζεται συνήθως τον Δεκέμβριο (όχι κάθε χρόνο) και προκαλεί απότομη μείωση των αλιευμάτων ψαριών στα ανοικτά των ακτών αυτών των χωρών λόγω του γεγονότος ότι υπάρχει πολύ λίγο πλαγκτόν στο ζεστό νερό - τον κύριο πόρο τροφής για τα ψάρια. Γρήγορη άνοδος της θερμοκρασίας παράκτια ύδαταπροκαλεί την ανάπτυξη νεφών cumulonimbus, από τα οποία πέφτουν έντονες βροχές.

Οι ψαράδες αποκαλούσαν ειρωνικά αυτό το ζεστό ρεύμα El Nino, που σημαίνει «χριστουγεννιάτικο δώρο» (από το ισπανικό el ninjo - μωρό, αγόρι). Θέλουμε όμως να τονίσουμε όχι τη συναισθηματική αντίληψη των Χιλιανών και Περουβιανών ψαράδων αυτού του φαινομένου, αλλά τη φυσική του αιτία. Το γεγονός είναι ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του νερού στα ανοικτά των ακτών της Νότιας Αμερικής προκαλείται όχι μόνο από ένα θερμό ρεύμα. Αλλαγές στη γενική κατάσταση στο σύστημα "ωκεανός-ατμόσφαιρας" στις τεράστιες εκτάσεις του Ειρηνικού Ωκεανού εισάγονται επίσης από την ατμοσφαιρική διαδικασία, που ονομάζεται " Νότια Ταλάντωση". Αυτή η διαδικασία, αλληλεπιδρώντας με τα ρεύματα, καθορίζει τα πάντα φυσικά φαινόμεναπου εμφανίζονται στις τροπικές περιοχές. Όλα αυτά επιβεβαιώνουν ότι η κυκλοφορία των μαζών αέρα στην ατμόσφαιρα, ειδικά πάνω από την επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού, είναι μια πολύπλοκη, πολυδιάστατη διαδικασία. Αλλά με όλη την πολυπλοκότητα, την κινητικότητα και τη μεταβλητότητα των ρευμάτων αέρα, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα πρότυπα, λόγω των οποίων σε ορισμένες περιοχές της Γης, οι κύριες μεγάλης κλίμακας, καθώς και οι τοπικές διεργασίες της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας επαναλαμβάνονται από χρόνο σε χρόνο.

Ολοκληρώνοντας το κεφάλαιο, δίνουμε μερικά παραδείγματα χρήσης της αιολικής ενέργειας. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν την αιολική ενέργεια από αμνημονεύτων χρόνων, από τότε που έμαθαν να πλέουν στη θάλασσα. Στη συνέχεια υπήρχαν ανεμόμυλοι, και αργότερα - αιολικές μηχανές - πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Ο άνεμος είναι μια αιώνια πηγή ενέργειας, τα αποθέματα της οποίας είναι ανυπολόγιστα. Δυστυχώς, η χρήση του ανέμου ως πηγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ δύσκολη λόγω της μεταβλητότητας της ταχύτητας και της κατεύθυνσής του. Ωστόσο, με τη βοήθεια των ανεμογεννητριών, κατέστη δυνατή η αποτελεσματική χρήση της αιολικής ενέργειας. Οι λεπίδες ενός ανεμόμυλου τον κάνουν σχεδόν πάντα να «κρατάει τη μύτη του» στον άνεμο. Όταν ο άνεμος έχει επαρκή δύναμη, το ρεύμα πηγαίνει απευθείας στους καταναλωτές: για φωτισμό, για ψυκτικές μονάδες, για διάφορες συσκευές και για φόρτιση μπαταριών. Όταν ο αέρας υποχωρεί, οι μπαταρίες μεταφέρουν τη συσσωρευμένη ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο.

Σε επιστημονικούς σταθμούς στην Αρκτική και την Ανταρκτική, η ηλεκτρική ενέργεια από τις ανεμογεννήτριες παρέχει φως και θερμότητα, διασφαλίζει τη λειτουργία των ραδιοφωνικών σταθμών και άλλων καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας. Φυσικά, σε κάθε επιστημονικό σταθμό υπάρχουν γεννήτριες ντίζελ, για τις οποίες χρειάζεται να έχετε συνεχή παροχή καυσίμου.

Οι πρώτοι πλοηγοί χρησιμοποίησαν τη δύναμη του ανέμου αυθόρμητα, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη το σύστημα των ανέμων και των ωκεάνιων ρευμάτων. Απλώς δεν γνώριζαν τίποτα για την ύπαρξη ενός τέτοιου συστήματος. Η γνώση για τους ανέμους και τα ρεύματα έχει συσσωρευτεί κατά τη διάρκεια αιώνων, ακόμη και χιλιετιών.

Ένας από τους σύγχρονους ήταν ο Κινέζος πλοηγός Zheng He κατά την περίοδο 1405-1433. οδήγησε πολλές αποστολές που πέρασαν τη λεγόμενη Διαδρομή των Μεγάλων Μουσώνων από τις εκβολές του ποταμού Yangtze στην Ινδία και τις ανατολικές ακτές της Αφρικής. Πληροφορίες για την κλίμακα της πρώτης από αυτές τις αποστολές έχουν διατηρηθεί. Αποτελούνταν από 62 πλοία με 27.800 συμμετέχοντες. Για τις ιστιοπλοϊκές αποστολές, οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν τις γνώσεις τους για τα μοτίβα των ανέμων των μουσώνων. Από την Κίνα, πήγαν στη θάλασσα στα τέλη Νοεμβρίου - αρχές Δεκεμβρίου, όταν πνέει ο βορειοανατολικός χειμερινός μουσώνας. Ένας καλός άνεμος τους βοήθησε να φτάσουν στην Ινδία και την Ανατολική Αφρική. Επέστρεψαν στην Κίνα τον Μάιο - Ιούνιο, όταν καθιερώθηκε ο καλοκαιρινός νοτιοδυτικός μουσώνας, ο οποίος έγινε νότια στη Θάλασσα της Νότιας Κίνας.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα από μια εποχή πιο κοντινή σε εμάς. Θα αφορά τα ταξίδια του διάσημου Νορβηγού επιστήμονα Thor Heyerdahl. Με τη βοήθεια του ανέμου, ή μάλλον, με τη βοήθεια των εμπορικών ανέμων, ο Heyerdahl μπόρεσε να αποδείξει την επιστημονική αξία των δύο υποθέσεων του. Η πρώτη υπόθεση ήταν ότι τα νησιά της Πολυνησίας στον Ειρηνικό Ωκεανό θα μπορούσαν, σύμφωνα με τον Heyerdahl, να κατοικηθούν κάποια στιγμή στο παρελθόν από μετανάστες από τη Νότια Αμερική που διέσχισαν ένα σημαντικό μέρος του Ειρηνικού Ωκεανού με τα πρωτόγονα σκάφη τους. Τα σκάφη αυτά ήταν σχεδίες από ξύλο μπάλσα, το οποίο είναι αξιοσημείωτο για το γεγονός ότι μετά από πολύωρη παραμονή στο νερό, δεν αλλάζει την πυκνότητά του, και επομένως δεν βυθίζεται.

Οι Περουβιανοί χρησιμοποιούν αυτές τις σχεδίες για χιλιάδες χρόνια, ακόμη και πριν από την Αυτοκρατορία των Ίνκας. Ο Thor Heyerdahl το 1947 έδεσε μια σχεδία από μεγάλους κορμούς μπάλσα και την ονόμασε "Kon-Tiki", που σημαίνει ο Sun-Tiki - η θεότητα των προγόνων των Πολυνησίων. Παίρνοντας πέντε τυχοδιώκτες στη σχεδία του, απέπλευσε από το Callao (Περού) προς την Πολυνησία. Στην αρχή του ταξιδιού, η σχεδία μετέφερε το περουβιανό ρεύμα και τον νοτιοανατολικό εμπορικό άνεμο και στη συνέχεια άρχισε να λειτουργεί ο ανατολικός εμπορικός άνεμος του Ειρηνικού Ωκεανού, ο οποίος για σχεδόν τρεις μήνες χωρίς διακοπή φυσούσε τακτικά προς τα δυτικά και μετά από 101 ημέρες , το Kon-Tiki έφτασε με ασφάλεια σε ένα από τα νησιά του αρχιπελάγους Tuamotu (τώρα Γαλλική Πολυνησία).

Η δεύτερη υπόθεση του Heyerdahl ήταν ότι θεωρούσε πολύ πιθανό ότι ο πολιτισμός των Ολμέκων, των Αζτέκων, των Μάγια και άλλων φυλών της Κεντρικής Αμερικής μεταφέρθηκε από την Αρχαία Αίγυπτο. Αυτό ήταν δυνατό, σύμφωνα με τον επιστήμονα, επειδή κάποτε στην αρχαιότητα οι άνθρωποι διέσχιζαν τον Ατλαντικό Ωκεανό με βάρκες από πάπυρο. Οι εμπορικοί άνεμοι βοήθησαν επίσης τον Heyerdahl να αποδείξει την εγκυρότητα αυτής της υπόθεσης.

Μαζί με μια ομάδα ομοϊδεατών δορυφόρων, έκανε δύο ταξίδια με βάρκες από πάπυρο "Ra-1" και "Ra-2". Το πρώτο σκάφος ("Ra-1") διαλύθηκε πριν φτάσει στην αμερικανική ακτή για αρκετές δεκάδες χιλιόμετρα. Το πλήρωμα διέτρεχε σοβαρό κίνδυνο, αλλά όλα πήγαν καλά. Το σκάφος για το δεύτερο ταξίδι («Ra-2») το έπλεξαν «ειδικοί ανώτερη τάξη" - Ινδοί από τις Κεντρικές Άνδεις. Φεύγοντας από το λιμάνι του Σάφι (Μαρόκο), το καράβι με πάπυρο "Ra-2" μετά από 56 ημέρες διέσχισε τον Ατλαντικό Ωκεανό και έφτασε στο νησί Μπαρμπάντος (περίπου 300-350 χλμ. από την ακτή της Βενεζουέλας), έχοντας ξεπεράσει 6100 χλμ. . Στην αρχή, ο βορειοανατολικός εμπορικός άνεμος οδήγησε το σκάφος, και ξεκινώντας από τη μέση του ωκεανού, ο ανατολικός εμπορικός άνεμος.

Η επιστημονική φύση της δεύτερης υπόθεσης του Heyerdahl έχει αποδειχθεί. Αλλά και κάτι άλλο αποδείχθηκε: παρά την επιτυχή έκβαση του ταξιδιού, μια βάρκα δεμένη από δέσμες παπύρου, καλάμια, καλάμια ή άλλα υδρόβια φυτά δεν είναι κατάλληλη για κολύμπι στον ωκεανό. Τέτοιο «ναυπηγικό υλικό» δεν πρέπει να χρησιμοποιείται, όπως βρέχεται γρήγορα και βυθίζεται στο νερό. Λοιπόν, αν υπάρχουν ακόμα ερασιτέχνες που έχουν εμμονή με την επιθυμία να κολυμπήσουν πέρα ​​από τον ωκεανό με κάποιο εξωτικό σκάφος, τότε ας έχουν κατά νου ότι μια σχεδία από ξύλο μπάλσα είναι πιο αξιόπιστη από μια βάρκα με πάπυρο και επίσης ότι ένα τέτοιο ταξίδι είναι πάντα και σε κάθε περίπτωση επικίνδυνος.

© Vladimir Kalanov,
"Η γνώση είναι δύναμη"

Η ατμόσφαιρα δεν είναι ομοιόμορφη. Στη σύνθεσή του, ειδικά κοντά στην επιφάνεια της γης, διακρίνονται οι αέριες μάζες.

Οι αέριες μάζες είναι ξεχωριστοί μεγάλοι όγκοι αέρα που έχουν ορισμένους κοινές ιδιότητες(θερμοκρασία, υγρασία, διαφάνεια κ.λπ.) και την κίνηση συνολικά. Ωστόσο, μέσα σε αυτόν τον όγκο, οι άνεμοι μπορεί να είναι διαφορετικοί. Οι ιδιότητες της μάζας αέρα καθορίζονται από την περιοχή σχηματισμού της. Τα αποκτά κατά τη διαδικασία επαφής με την υποκείμενη επιφάνεια, πάνω από την οποία σχηματίζεται ή παραμένει. Οι μάζες αέρα έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, ο αέρας της Αρκτικής έχει χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ ο αέρας των τροπικών έχει υψηλές θερμοκρασίες όλες τις εποχές του χρόνου, ο αέρας του Βόρειου Ατλαντικού διαφέρει σημαντικά από τον αέρα της ευρασιατικής ηπείρου. Οι οριζόντιες διαστάσεις των αέριων μαζών είναι τεράστιες, είναι ανάλογες με τις ηπείρους και τους ωκεανούς ή τους μεγάλα μέρη. Υπάρχουν κύριοι (ζωνικοί) τύποι αέριων μαζών που σχηματίζονται σε ζώνες με διαφορετικά ατμοσφαιρική πίεση: αρκτικό (ανταρκτικό), εύκρατο (πολικό), τροπικό και ισημερινό. Οι ζωνικές αέριες μάζες χωρίζονται σε θαλάσσιες και ηπειρωτικές - ανάλογα με τη φύση της υποκείμενης επιφάνειας στην περιοχή σχηματισμού τους.

Ο αρκτικός αέρας σχηματίζεται πάνω από τον Αρκτικό Ωκεανό, και το χειμώνα επίσης πάνω από τα βόρεια της Ευρασίας και της Βόρειας Αμερικής. Ο αέρας χαρακτηρίζεται από χαμηλή θερμοκρασία, χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία, καλή ορατότητα και σταθερότητα. Οι εισβολές του σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτηπροκαλούν σημαντική και απότομη ψύξη και προκαλούν κυρίως καθαρό και ελαφρά συννεφιασμένο καιρό. Ο αέρας της Αρκτικής χωρίζεται στις ακόλουθες ποικιλίες.

Θαλάσσιος αρκτικός αέρας (mAv) - σχηματίζεται στην πιο ζεστή, χωρίς πάγο Ευρωπαϊκή Αρκτική με υψηλότερη θερμοκρασία και υψηλότερη περιεκτικότητα σε υγρασία. Οι εισβολές του στην ηπειρωτική χώρα τον χειμώνα προκαλούν υπερθέρμανση.

Ηπειρωτικός αρκτικός αέρας (cAv) - σχηματίζεται πάνω από την Κεντρική και Ανατολική παγωμένη Αρκτική και Βόρεια ακτήηπείρους (χειμώνας). Ο αέρας είναι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία. Η εισβολή του KAV στην ηπειρωτική χώρα προκαλεί ισχυρή ψύξη σε καθαρό καιρό και καλή ορατότητα.

Ένα ανάλογο του αρκτικού αέρα στο νότιο ημισφαίριο είναι ο αέρας της Ανταρκτικής, αλλά η επιρροή του επεκτείνεται κυρίως στις παρακείμενες θαλάσσιες επιφάνειες, λιγότερο συχνά στο νότιο άκρο της Νότιας Αμερικής.

Μέτριος (πολικός) αέρας. Αυτός είναι ο αέρας των εύκρατων γεωγραφικών πλάτη. Έχει επίσης δύο υποτύπους. Ηπειρωτικό εύκρατο αέρα (CW), που σχηματίζεται πάνω από τις τεράστιες επιφάνειες των ηπείρων. Το χειμώνα είναι πολύ δροσερό και σταθερό, ο καιρός είναι συνήθως καθαρός με σκληρούς παγετούς. Το καλοκαίρι ζεσταίνεται πολύ, εμφανίζονται ανοδικά ρεύματα, σχηματίζονται σύννεφα, συχνά βρέχει, παρατηρούνται καταιγίδες. Ο θαλάσσιος εύκρατος αέρας (MOA) σχηματίζεται στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη πάνω από τους ωκεανούς και μεταφέρεται στις ηπείρους από δυτικούς ανέμους και κυκλώνες. Χαρακτηρίζεται από υψηλή υγρασία και μέτριες θερμοκρασίες. Το χειμώνα, το MUW φέρνει συννεφιασμένο καιρό, έντονες βροχοπτώσεις και υψηλότερες θερμοκρασίες (απόψυξη). Το καλοκαίρι φέρνει επίσης πολλή συννεφιά, βροχές. η θερμοκρασία πέφτει καθώς μπαίνει.

Ο εύκρατος αέρας διεισδύει στα πολικά, καθώς και στα υποτροπικά και τροπικά γεωγραφικά πλάτη.

Ο τροπικός αέρας σχηματίζεται σε τροπικά και υποτροπικά γεωγραφικά πλάτη και το καλοκαίρι - σε ηπειρωτικές περιοχές στα νότια των εύκρατων γεωγραφικών πλάτη. Υπάρχουν δύο υποτύποι τροπικού αέρα. Ο ηπειρωτικός τροπικός αέρας (cT) σχηματίζεται στην ξηρά, που χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες, ξηρότητα και σκόνη. Ο θαλάσσιος τροπικός αέρας (mTw) σχηματίζεται πάνω από τροπικές περιοχές (τροπικές ωκεάνιες ζώνες), που χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμοκρασία και υγρασία.

Ο τροπικός αέρας διεισδύει σε εύκρατα και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη.

Ο ισημερινός αέρας σχηματίζεται στην ισημερινή ζώνη από τον τροπικό αέρα που φέρνουν οι εμπορικοί άνεμοι. Χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες και υψηλή υγρασία όλο το χρόνο. Επιπλέον, αυτές οι ιδιότητες διατηρούνται τόσο στην ξηρά όσο και στη θάλασσα, επομένως, ο ισημερινός αέρας δεν χωρίζεται σε θαλάσσιους και ηπειρωτικούς υποτύπους.

Οι αέριες μάζες βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Επιπλέον, εάν οι αέριες μάζες μετακινηθούν σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη ή σε ψυχρότερη επιφάνεια, ονομάζονται θερμές, αφού φέρνουν θέρμανση. Οι αέριες μάζες που κινούνται σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη ή σε θερμότερη επιφάνεια ονομάζονται ψυχρές αέριες μάζες. Φέρνουν ψυχρότητα.

Προχωρώντας σε άλλες γεωγραφικές περιοχές, οι αέριες μάζες αλλάζουν σταδιακά τις ιδιότητές τους, κυρίως τη θερμοκρασία και την υγρασία, δηλ. μετακινούνται σε άλλους τύπους αέριων μαζών. Η διαδικασία μετατροπής των μαζών αέρα από τον ένα τύπο στον άλλο υπό την επίδραση των τοπικών συνθηκών ονομάζεται μετασχηματισμός. Για παράδειγμα, ο τροπικός αέρας, που διεισδύει προς τον ισημερινό και σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, μετατρέπεται σε ισημερινό και εύκρατο αέρα, αντίστοιχα. Ο θαλάσσιος εύκρατος αέρας, όταν βρίσκεται στα βάθη των ηπείρων, ψύχεται το χειμώνα και θερμαίνεται το καλοκαίρι και πάντα στεγνώνει, μετατρέποντας σε εύκρατο ηπειρωτικό αέρα.

Όλες οι αέριες μάζες συνδέονται μεταξύ τους στη διαδικασία της συνεχούς κίνησής τους, στη διαδικασία γενική κυκλοφορίατροποσφαίρα.

Στην ατμόσφαιρα, πρόκειται για πτώσεις πίεσης στα στρώματα της ατμόσφαιρας, από τα οποία υπάρχουν αρκετά πάνω από τη γη. Στο κάτω μέρος, γίνεται αισθητή η μεγαλύτερη πυκνότητα και κορεσμός με οξυγόνο. Όταν μια αέρια ουσία ανεβαίνει ως αποτέλεσμα της θέρμανσης, εμφανίζεται μια αραίωση κάτω, η οποία τείνει να γεμίσει με γειτονικά στρώματα. Έτσι, οι άνεμοι και οι τυφώνες προκύπτουν λόγω των διαφορών θερμοκρασίας την ημέρα και το βράδυ.

Γιατί χρειάζεται ο άνεμος;

Αν δεν υπήρχε λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα, τότε η ζωτική δραστηριότητα οποιουδήποτε οργανισμού θα έπαυε. Ο άνεμος βοηθά τα φυτά και τα ζώα να αναπαραχθούν. Κινεί τα σύννεφα και είναι η κινητήρια δύναμη στον κύκλο του νερού στη Γη. Χάρη στην κλιματική αλλαγή, η περιοχή καθαρίζεται από βρωμιά και μικροοργανισμούς.

Ένα άτομο μπορεί να επιβιώσει χωρίς φαγητό για περίπου αρκετές εβδομάδες, χωρίς νερό για όχι περισσότερο από 3 ημέρες και χωρίς αέρα για όχι περισσότερο από 10 λεπτά. Όλη η ζωή στη Γη εξαρτάται από το οξυγόνο που κινείται μαζί με τις μάζες του αέρα. Η συνέχεια αυτής της διαδικασίας υποστηρίζεται από τον ήλιο. Η αλλαγή ημέρας και νύχτας οδηγεί σε διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του πλανήτη.

Στην ατμόσφαιρα, υπάρχει πάντα μια κίνηση του αέρα που πιέζει την επιφάνεια της Γης με πίεση 1,033 g ανά χιλιοστό. Ένα άτομο πρακτικά δεν αισθάνεται αυτή τη μάζα, αλλά όταν κινείται οριζόντια, την αντιλαμβανόμαστε ως άνεμο. Στις ζεστές χώρες, το αεράκι είναι η μόνη ανακούφιση από την αυξανόμενη ζέστη στην έρημο και τις στέπες.

Πώς σχηματίζεται ο άνεμος;

Ο κύριος λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα είναι η μετατόπιση των στρωμάτων υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Η φυσική διαδικασία σχετίζεται με τις ιδιότητες των αερίων: αλλάζει τον όγκο τους, διαστέλλεται όταν θερμαίνεται και συστέλλεται όταν κρυώνει.

Ο κύριος και πρόσθετος λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα:

• Οι αλλαγές θερμοκρασίας υπό την επίδραση του ήλιου είναι άνισες. Αυτό οφείλεται στο σχήμα του πλανήτη (με τη μορφή σφαίρας). Κάποια μέρη της Γης θερμαίνονται λιγότερο, άλλα περισσότερο. Δημιουργείται διαφορά στην ατμοσφαιρική πίεση.
• Η ηφαιστειακή έκρηξη αυξάνει δραματικά τη θερμοκρασία του αέρα.
• Θέρμανση της ατμόσφαιρας ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας: οι αναθυμιάσεις από τα αυτοκίνητα και τη βιομηχανία αυξάνουν τη θερμοκρασία στον πλανήτη.
• Οι κρύοι ωκεανοί και οι θάλασσες προκαλούν την κίνηση του αέρα τη νύχτα.
• Η έκρηξη μιας ατομικής βόμβας προκαλεί αραίωση στην ατμόσφαιρα.

Ο μηχανισμός κίνησης των αέριων στρωμάτων στον πλανήτη

Ο λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα είναι η ανομοιόμορφη θερμοκρασία. Τα στρώματα που θερμαίνονται από την επιφάνεια της Γης ανεβαίνουν προς τα πάνω, όπου αυξάνεται η πυκνότητα της αέριας ουσίας. Ξεκινά μια χαοτική διαδικασία ανακατανομής των μαζών - ο άνεμος. Η θερμότητα εκπέμπεται σταδιακά σε γειτονικά μόρια, γεγονός που τα οδηγεί επίσης σε ταλαντωτική-μεταφραστική κίνηση.

Ο λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα είναι η σχέση θερμοκρασίας και πίεσης σε αέριες ουσίες. Ο άνεμος συνεχίζει μέχρι να εξισορροπηθεί η αρχική κατάσταση των στρωμάτων του πλανήτη. Αλλά μια τέτοια κατάσταση δεν θα επιτευχθεί ποτέ, λόγω των ακόλουθων παραγόντων:

• Περιστροφική και μεταφορική κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο.
• Αναπόφευκτη ανομοιομορφία των θερμαινόμενων τμημάτων του πλανήτη.
• Οι δραστηριότητες των έμβιων όντων επηρεάζουν άμεσα την κατάσταση ολόκληρου του οικοσυστήματος.

Για να εξαφανιστεί τελείως ο άνεμος, είναι απαραίτητο να σταματήσει ο πλανήτης, να αφαιρεθεί όλη η ζωή από την επιφάνεια και να την κρύψουμε στη σκιά από τον Ήλιο. Μια τέτοια κατάσταση μπορεί να συμβεί με τον πλήρη θάνατο της Γης, αλλά οι προβλέψεις των επιστημόνων εξακολουθούν να είναι παρήγορες: αυτό αναμένεται από την ανθρωπότητα σε εκατομμύρια χρόνια.

δυνατός θαλάσσιος άνεμος

Εντονότερη κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα παρατηρείται στις ακτές. Αυτό οφείλεται στην ανομοιόμορφη θέρμανση του εδάφους και του νερού. Λιγότερο θερμαινόμενα ποτάμια, θάλασσες, λίμνες, ωκεανοί. Το έδαφος θερμαίνεται αμέσως, εκπέμποντας θερμότητα στην αέρια ουσία πάνω από την επιφάνεια.

Ο θερμαινόμενος αέρας ανεβαίνει απότομα και η προκύπτουσα αραίωση τείνει να γεμίζει. Και δεδομένου ότι η πυκνότητα του αέρα πάνω από το νερό είναι μεγαλύτερη, σχηματίζεται προς την ακτή. Αυτό το αποτέλεσμα είναι ιδιαίτερα αισθητό σε ζεστές χώρες κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το βράδυ, η όλη διαδικασία αλλάζει, υπάρχει ήδη μια κίνηση αέρα προς τη θάλασσα - ένα νυχτερινό αεράκι.

Γενικά, αεράκι είναι ένας άνεμος που αλλάζει κατεύθυνση δύο φορές την ημέρα προς αντίθετες κατευθύνσεις. Οι μουσώνες έχουν παρόμοιες ιδιότητες, μόνο που φυσούν τη ζεστή εποχή από τη θάλασσα και τις κρύες εποχές - προς τη στεριά.

Πώς καθορίζεται ο άνεμος;

Ο κύριος λόγος για την κίνηση του αέρα στην ατμόσφαιρα είναι η άνιση κατανομή της θερμότητας. Ο κανόνας ισχύει σε όλες τις καταστάσεις στη φύση. Ακόμη και μια ηφαιστειακή έκρηξη θερμαίνει πρώτα τα αέρια στρώματα και μόνο τότε ανεβαίνει ο άνεμος.

Μπορείτε να ελέγξετε όλες τις διαδικασίες εγκαθιστώντας ανεμοδείκτες ή, πιο απλά, σημαίες που είναι ευαίσθητες στη ροή του αέρα. Το επίπεδο σχήμα μιας συσκευής που περιστρέφεται ελεύθερα δεν της επιτρέπει να είναι κατά μήκος του ανέμου. Προσπαθεί να στρίψει προς την κατεύθυνση κίνησης της αέριας ουσίας.

Συχνά ο άνεμος γίνεται αισθητός από το σώμα, μέσα από τα σύννεφα, μέσα από τον καπνό. καμινάδα. Είναι δύσκολο να παρατηρήσετε τις αδύναμες ροές του, γι 'αυτό πρέπει να βρέξετε το δάχτυλό σας, θα παγώσει από την πλευρά του ανέμου. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα ελαφρύ κομμάτι ύφασμα ή ένα μπαλόνι γεμάτο με ήλιο, έτσι η σημαία υψώνεται στους ιστούς.

αιολική ενέργεια

Δεν είναι μόνο ο λόγος για την κίνηση του αέρα, αλλά και η δύναμή του, που προσδιορίζεται σε μια κλίμακα δέκα σημείων:

• 0 βαθμοί - ταχύτητα ανέμου σε απόλυτη ηρεμία.
• έως 3 - ασθενής ή μέτρια ροή έως 5 m / s.
• από 4 έως 6 - ισχυρός άνεμος ταχύτητα περίπου 12 m / s.
• από 7 έως 9 σημεία - ανακοινώνεται ταχύτητα έως 22 m / s.
• από 8 έως 12 πόντους και πάνω - ονομάζεται τυφώνας, κατεδαφίζει ακόμη και στέγες από σπίτια, κτίρια καταρρέουν.

ή ανεμοστρόβιλος;

Η κίνηση προκαλεί μικτά ρεύματα αέρα. Η επερχόμενη ροή δεν είναι σε θέση να ξεπεράσει το πυκνό φράγμα και ορμάει προς τα πάνω, διαπερνώντας τα σύννεφα. Έχοντας περάσει θρόμβους αερίων ουσιών, ο άνεμος πέφτει κάτω.

Συχνά υπάρχουν συνθήκες όπου υπάρχει συστροφή των ροών, η οποία βαθμιαία εντείνεται από κατάλληλους ανέμους. Ο ανεμοστρόβιλος δυναμώνει και η ταχύτητα του ανέμου είναι τέτοια που ένα τρένο μπορεί εύκολα να πετάξει στα ύψη στην ατμόσφαιρα. Η Βόρεια Αμερική είναι η πρώτη στον αριθμό τέτοιων εκδηλώσεων ανά έτος. Οι ανεμοστρόβιλοι προκαλούν εκατομμύρια απώλειες στον πληθυσμό, παρασύρουν ένας μεγάλος αριθμός απόζει.

Άλλες επιλογές παραγωγής ανέμου

Οι δυνατοί άνεμοι μπορούν να σβήσουν οποιουσδήποτε σχηματισμούς από την επιφάνεια, ακόμα και βουνά. Ο μόνος λόγος μη θερμοκρασίας για την κίνηση των μαζών αέρα είναι ένα κύμα έκρηξης. Μετά τη λειτουργία του ατομικού φορτίου, η ταχύτητα κίνησης της αέριας ουσίας είναι τέτοια που γκρεμίζει δομές πολλών τόνων σαν σωματίδια σκόνης.

Μια ισχυρή ροή ατμοσφαιρικού αέρα συμβαίνει όταν μεγάλοι μετεωρίτες πέφτουν ή σπάνε στο φλοιό της γης. Παρόμοια φαινόμενα παρατηρούνται κατά τη διάρκεια τσουνάμι μετά από δονήσεις. Τήξη Πολικός πάγοςοδηγεί σε παρόμοιες συνθήκες στην ατμόσφαιρα.

Συμπύκνωση είναι η αλλαγή της κατάστασης μιας ουσίας από αέρια σε υγρή ή στερεή. Τι είναι όμως η συμπύκνωση στον μασταμπά του πλανήτη;

Σε κάθε δεδομένη στιγμή, η ατμόσφαιρα του πλανήτη Γη περιέχει πάνω από 13 δισεκατομμύρια τόνους υγρασίας. Αυτός ο αριθμός είναι σχεδόν σταθερός, καθώς οι απώλειες λόγω βροχοπτώσεων αντικαθίστανται τελικά συνεχώς από την εξάτμιση.

Ρυθμός κύκλου υγρασίας στην ατμόσφαιρα

Ο ρυθμός κυκλοφορίας της υγρασίας στην ατμόσφαιρα υπολογίζεται σε κολοσσιαία τιμή - περίπου 16 εκατομμύρια τόνους ανά δευτερόλεπτο ή 505 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως. Αν ξαφνικά όλοι οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα συμπυκνωθούν και έπεφταν ως υετό, τότε αυτό το νερό θα μπορούσε να καλύψει ολόκληρη την επιφάνεια την υδρόγειοένα στρώμα περίπου 2,5 εκατοστών, με άλλα λόγια, η ατμόσφαιρα περιέχει μια ποσότητα υγρασίας που ισοδυναμεί με μόλις 2,5 εκατοστά βροχής.

Πόσο καιρό παραμένει ένα μόριο ατμού στην ατμόσφαιρα;

Δεδομένου ότι στη Γη πέφτουν κατά μέσο όρο 92 εκατοστά το χρόνο, επομένως, η υγρασία στην ατμόσφαιρα ανανεώνεται 36 φορές, δηλαδή 36 φορές η ατμόσφαιρα είναι κορεσμένη με υγρασία και απελευθερώνεται από αυτήν. Αυτό σημαίνει ότι ένα μόριο υδρατμών παραμένει στην ατμόσφαιρα κατά μέσο όρο 10 ημέρες.

Διαδρομή μορίου νερού

Μόλις εξατμιστεί, ένα μόριο υδρατμών συνήθως παρασύρεται εκατοντάδες και χιλιάδες χιλιόμετρα μέχρι να συμπυκνωθεί και να πέσει στη Γη με κατακρήμνιση. Νερό που πέφτει ως βροχή, χιόνι ή χαλάζι σε υψηλότερα υψόμετρα Δυτική Ευρώπη, ξεπερνά περίπου 3000 χλμ από τον Βόρειο Ατλαντικό. Μεταξύ της μετατροπής του υγρού νερού σε ατμό και της κατακρήμνισης στη Γη, λαμβάνουν χώρα διάφορες φυσικές διεργασίες.

Από τη θερμή επιφάνεια του Ατλαντικού, τα μόρια του νερού εισέρχονται στη θερμή υγρός αέρας, που στη συνέχεια υψώνεται πάνω από τον περιβάλλοντα ψυχρότερο (πιο πυκνό) και ξηρότερο αέρα.

Εάν σε αυτή την περίπτωση παρατηρηθεί ισχυρή τυρβώδης ανάμειξη των μαζών αέρα, τότε θα εμφανιστεί ένα στρώμα ανάμειξης και σύννεφα στην ατμόσφαιρα στο όριο δύο μαζών αέρα. Περίπου το 5% του όγκου τους είναι υγρασία. Ο κορεσμένος με ατμό αέρας είναι πάντα ελαφρύτερος, πρώτον, επειδή θερμαίνεται και προέρχεται από μια ζεστή επιφάνεια, και δεύτερον, επειδή 1 κυβικό μέτρο καθαρού ατμού είναι περίπου 2/5 ελαφρύτερο από 1 κυβικό μέτρο καθαρού ξηρού αέρα στην ίδια θερμοκρασία και πίεση. Επομένως, ο υγρός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον ξηρό αέρα και ο ζεστός και υγρός αέρας είναι ακόμη περισσότερο. Όπως θα δούμε αργότερα, αυτό είναι πολύ σημαντικό γεγονόςγια διαδικασίες αλλαγής καιρού.

Κίνηση αέριων μαζών

Ο αέρας μπορεί να ανέβει για δύο λόγους: είτε επειδή γίνεται ελαφρύτερος ως αποτέλεσμα της θέρμανσης και της υγρασίας, είτε επειδή ασκούν δυνάμεις πάνω του, αναγκάζοντάς τον να υψωθεί πάνω από ορισμένα εμπόδια, όπως μάζες ψυχρότερου και πυκνότερου αέρα, είτε πάνω από λόφους και βουνά.

Ψύξη

Ο ανερχόμενος αέρας, έχοντας πέσει σε στρώματα με χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση, αναγκάζεται να διαστέλλεται και ταυτόχρονα να ψύχεται. Η διαστολή απαιτεί τη δαπάνη κινητικής ενέργειας, η οποία λαμβάνεται από τη θερμική και δυναμική ενέργεια του ατμοσφαιρικού αέρα, και αυτή η διαδικασία οδηγεί αναπόφευκτα σε μείωση της θερμοκρασίας. Ο ρυθμός ψύξης ενός ανερχόμενου τμήματος αέρα αλλάζει συχνά εάν αυτό το τμήμα αναμιχθεί με τον περιβάλλοντα αέρα.

Ξηρή αδιαβατική κλίση

Ο ξηρός αέρας, στον οποίο δεν υπάρχει συμπύκνωση ή εξάτμιση, καθώς και ανάμιξη, ο οποίος δεν λαμβάνει ενέργεια σε άλλη μορφή, ψύχεται ή θερμαίνεται με σταθερή ποσότητα (κατά 1 ° C κάθε 100 μέτρα) καθώς ανεβαίνει ή πέφτει. Αυτή η τιμή ονομάζεται ξηρή αδιαβατική κλίση. Αλλά εάν η ανερχόμενη μάζα αέρα είναι υγρή και εμφανίζεται συμπύκνωση σε αυτήν, τότε η λανθάνουσα θερμότητα της συμπύκνωσης απελευθερώνεται και η θερμοκρασία του αέρα που είναι κορεσμένος με ατμό πέφτει πολύ πιο αργά.

Υγρή αδιαβατική κλίση

Αυτή η ποσότητα μεταβολής της θερμοκρασίας ονομάζεται υγρή-αδιαβατική κλίση. Δεν είναι σταθερό, αλλά αλλάζει με την ποσότητα της λανθάνουσας θερμότητας που απελευθερώνεται, με άλλα λόγια, εξαρτάται από την ποσότητα του συμπυκνωμένου ατμού. Η ποσότητα του ατμού εξαρτάται από το πόσο πέφτει η θερμοκρασία του αέρα. Στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπου ο αέρας είναι ζεστός και η υγρασία υψηλή, η υγρή-αδιαβατική κλίση είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από το ήμισυ της κλίσης ξηρού-αδιαβατικού. Αλλά η υγρή-αδιαβατική κλίση αυξάνεται σταδιακά με το ύψος και σε πολύ μεγάλο υψόμετρο στην τροπόσφαιρα είναι σχεδόν ίση με την ξηρή-αδιαβατική κλίση.

Η άνωση του κινούμενου αέρα καθορίζεται από την αναλογία μεταξύ της θερμοκρασίας του και της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αέρα. Κατά κανόνα, στην πραγματική ατμόσφαιρα, η θερμοκρασία του αέρα πέφτει άνισα με το ύψος (αυτή η αλλαγή ονομάζεται απλώς κλίση).

Εάν η μάζα του αέρα είναι θερμότερη και επομένως λιγότερο πυκνή από τον περιβάλλοντα αέρα (και η περιεκτικότητα σε υγρασία είναι σταθερή), τότε ανεβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως μια παιδική μπάλα βυθισμένη σε μια δεξαμενή. Αντίθετα, όταν ο κινούμενος αέρας είναι ψυχρότερος από τον περιβάλλοντα αέρα, η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη και βυθίζεται. Αν ο αέρας έχει την ίδια θερμοκρασία με τις γειτονικές μάζες, τότε η πυκνότητά τους είναι ίση και η μάζα παραμένει ακίνητη ή κινείται μόνο μαζί με τον περιβάλλοντα αέρα.

Έτσι, υπάρχουν δύο διεργασίες στην ατμόσφαιρα, η μία από τις οποίες προωθεί την ανάπτυξη της κάθετης κίνησης του αέρα και η άλλη την επιβραδύνει.

Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.

Από τότε που ήμουν παιδί, με γοήτευαν οι αόρατες κινήσεις γύρω μας: ένα απαλό αεράκι που στροβιλίζει τα φύλλα του φθινοπώρου σε μια στενή αυλή ή ένας ισχυρός χειμωνιάτικος κυκλώνας. Αποδεικνύεται ότι αυτές οι διαδικασίες έχουν αρκετά κατανοητούς φυσικούς νόμους.

Ποιες δυνάμεις προκαλούν την κίνηση των αέριων μαζών

Ο ζεστός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον κρύο αέρα - αυτή η απλή αρχή μπορεί να εξηγήσει την κίνηση του αέρα στον πλανήτη. Όλα ξεκινούν από τον ισημερινό. Εδώ, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της Γης σε ορθή γωνία και ένα μικρό σωματίδιο του ισημερινού αέρα παίρνει λίγο περισσότερη θερμότητα από τα γειτονικά. Αυτό το ζεστό σωματίδιο γίνεται ελαφρύτερο από τα γειτονικά, πράγμα που σημαίνει ότι αρχίζει να επιπλέει μέχρι να χάσει όλη τη θερμότητα και να αρχίσει να βυθίζεται ξανά. Αλλά η καθοδική κίνηση λαμβάνει χώρα ήδη στα τριακοστά γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ή του νότιου ημισφαιρίου.

Εάν δεν υπήρχαν πρόσθετες δυνάμεις, ο αέρας θα μετακινούνταν από τον ισημερινό στους πόλους. Αλλά δεν υπάρχει μία, αλλά πολλές δυνάμεις ταυτόχρονα που κάνουν τις αέριες μάζες να κινούνται:

• Η δύναμη της άνωσης. Όταν ο ζεστός αέρας ανεβαίνει και ο κρύος αέρας παραμένει κάτω.
• Δύναμη Coriolis. Θα σου πω για αυτό λίγο πιο κάτω.
• Το ανάγλυφο του πλανήτη. Συνδυασμοί θαλασσών και ωκεανών, βουνών και πεδιάδων.

Η δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης

Θα ήταν πιο εύκολο για τους μετεωρολόγους αν ο πλανήτης μας δεν περιστρεφόταν. Αλλά αυτή γυρίζει! Αυτό δημιουργεί τη δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης ή τη δύναμη Coriolis. Λόγω της κίνησης του πλανήτη, αυτό το πολύ «ελαφρύ» σωματίδιο του αέρα όχι μόνο μετατοπίζεται, ας πούμε, προς τα βόρεια, αλλά μετατοπίζεται και προς τα δεξιά. Ή αναγκάζεται να βγει προς τα νότια και παρεκκλίνει προς τα αριστερά.

Έτσι γεννιούνται σταθεροί άνεμοι δυτικών ή ανατολικών κατευθύνσεων. Μπορεί να έχετε ακούσει για τη ροή Δυτικοί άνεμοιή το Roaring Forties; Αυτές οι συνεχείς κινήσεις του αέρα προέκυψαν ακριβώς λόγω της δύναμης Coriolis.

Θάλασσες και ωκεανοί, βουνά και πεδιάδες

Η ανακούφιση φέρνει την τελική σύγχυση. Η κατανομή της γης και του ωκεανού αλλάζει την κλασική κυκλοφορία. Έτσι, στο νότιο ημισφαίριο, υπάρχει πολύ λιγότερη γη από ό, τι στο βόρειο, και τίποτα δεν εμποδίζει τον αέρα να κινηθεί πάνω από την επιφάνεια του νερού προς την κατεύθυνση που χρειάζεται, δεν υπάρχουν βουνά ή μεγάλες πόλεις, ενώ τα Ιμαλάια αλλάζουν ριζικά την κυκλοφορία του αέρα στην περιοχή τους.