Атмосферное давление и ветры

Атмосферное давление – это движение молекул воздуха и его собственная масса. Атмосферное давление огромно, но мы его не ощущаем, т.к. наш организм, как и другие живые организмы на Земле, приспособлен к нему.

До XVII в. о существовании атмосферного давления было неизвестно. Впервые атмосферное давление обнаружил итальянский физик Э.Торичелли.

Нормальным атмосферным давлением считается давление 760 мм ртутного столба (или 1013 гПа) при 0^оС, на уровне моря, на широте 45^о. 1 мм рт.ст. = 1,33 гПа = 1,33 мб; 1гПа = 1мб = 0,75 мм рт.ст.

Атмосферное давление убывает с высотой, т.к. с высотой становится меньше воздуха. Барометрическая ступень – расстояние по вертикали, на котором давление уменьшается на 1 мм. На каждые 10,5 м давление падает на 1 мм. На высоте 5 км атмосферное давление меньше в 2 раза, чем на уровне моря; на высоте 10 км – в 4 раза; на высоте 15 км – в 8 раз. Атмосферное давление на уровне моря может изменяться от 670 мм рт.ст. до 830 мм рт.ст. (На территории нашей области – от 710 до 780 мм рт.ст.).

Распределение давления в атмосфере наглядно можно показать с помощью изобарических поверхностей (все точки этих поверхностей имеют одинаковое давление) и изобар (изобары – это линии, все точки которых имеют одинаковое давление).

Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре называется барическим минимумом. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре называется барическим максимумом. Незамкнутая система изобар, соответствующая вытянутому языку пониженного давления, называется барической ложбиной. Незамкнутая система изобар, соответствующая вытянутому языку повышенного давления, называется барическим гребнем.

Изменение давления в горизонтальном направлении характеризуется барическим градиентом. Барический градиент – это изменение давления на единицу расстояния в сторону уменьшения давления. За единицу расстояния принимается 100 км.

Рассмотрим барические ситуации зимой и летом на Земле.

В январе. На экваторе – зона пониженного давления – экваториальная депрессия. В южном полушарии над океанами барический максимум: Южноиндийский, Южнотихоокеанский, Южноатлантический, над материками – области пониженного атмосферного давления (барический минимум): Южноамериканский, Южноафриканский, Австралийский. Над Антарктидой – барический максимум. В северном полушарии барический максимум над океанами: Азорский, Гавайский, – они объединяются с обширными максимумами над Азией (Азиатский максимум) и Северной Америкой (Канадский максимум). Над океанами в умеренных и субполярных широтах барический минимум: Исландский и Алеутский. Над Арктикой – барический максимум.

В июле. Экваториальная депрессия несколько смещается в северное полушарие. Азорский и Гавайский максимумы также смещаются к северу и усиливаются. Над материками северного полушария барический минимум: Южноазиатский и Мексиканский, которые объединяются с сильно ослабленными Алеутским и Исландским минимумами, образуя сплошную полосу низкого давления. В южном полушарии наблюдаются максимумы: Южно-Тихоокеанский, Южно-Индийский, Южно-Атлантический, Австралийский. Над Антарктидой – барический максимум.

Атмосферное давление на Земле непрерывно изменяется. Оно изменяется в результате перемещений воздуха: оттока его из одного места и притока в другое. Перемещения эти связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномерном нагревании его от подстилающей поверхности. Неравномерное нагревание поверхности в конечном итоге приводит к движению воздуха, его циркуляции.

Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость (v) измеряется в м/с или км/ч, а также в баллах (по шкале Бофорта – от 0 до 12 баллов). Для определения скорости ветра применяют анемометр и другие приборы. Средняя скорость ветра у земной поверхности составляет 5-10 м/с.

Сила ветра (Р) измеряется в кг/м². Она зависит от скорости ветра: Р=0,25v², т.е. сила ветра – это давление движущегося воздуха на предметы.

Скорость ветра зависит от барического градиента: чем больше барический градиент, тем больше скорость ветра. Замедляет скорость ветра трение о земную поверхность и плотность воздуха, поэтому с высотой ветер усиливается.

Максимальная скорость ветра в приземном слое наблюдается в среднем через 1-2 часа после полудня, минимальная – ночью. В высоких слоях атмосферы – наоборот.

Наибольшая среднегодовая скорость ветра фиксируется на побережье Антарктиды – около 20 м/с. В тропических ураганах максимальное значение скорости ветра может быть 100 м/с.

Направление ветра определяется положением той точки горизонта, от которой дует ветер. Для обозначения направления ветра в практике горизонт делят на 8 румбов (румб – это направление к точке видимого горизонта относительно сторон света). Главные румбы: север, юг, запад и восток. Направление ветра выражают и азимутом – от 0^о до 360^о. Определяют направление ветра по флюгеру. Направление ветра зависит от направления барического градиента, Кориолисовой силы, трения, центробежной силы.

В барических минимумах (циклонах) воздух движется против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке - в южном, с отклонением к центру. В барических максимумах (антициклонах) этот процесс происходит наоборот, с отклонением к периферии. В 1-ом случае (циклоне) стекающий со всех сторон воздух сходится в центре (конвергенция) и поднимается. Во втором (антициклон) воздух растекается от центра (дивергенция) и опускается.

Зная закономерности возникновения ветра, можно по направлению его судить о расположении областей повышенного и пониженного давления. Для этого существует барический закон ветра (закон Бейс-Баллоте): если встать спиной к ветру, то наиболее низкое давление окажется слева и несколько впереди, наиболее высокое – справа и несколько сзади (это справедливо для северного полушария, для южного – наоборот).

Наглядное представление о режиме ветра за несколько лет, за год, за сезон, за месяц дают диаграммы – розы ветров.

С зональным распределением давления связана зональность господствующих ветров.

Господствующим направлением в тропосфере является западный перенос. Он согласуется с вращательным осевым движением Земли. Западные ветры преобладают в умеренных широтах.

Ветры, которые дуют из полярных областей в умеренные и из тропических широт к экватору, имеют северо-восточное и юго-восточное направление (для каждого полушария соответственно).

Ветры, дующие от тропических широт к экватору, называются пассатами. В северном полушарии они имеют северо-восточное направление, в южном – юго-восточное. Пассаты несут тропический воздух. Их скорость составляет около 5-8 м/с. Ветры пассаты сходятся у экватора. В области их сходимости возникают сильные восходящие токи воздуха, способствующие образованию мощных С_и и С_в облаков и выпадению обильных дождей.

В полярных широтах и приземных слоях тропосферы господствуют восточные ветры, над которыми в верхних слоях существует западный перенос.

С различиями в нагревании и охлаждении материков и океанов связано возникновение муссонов. Муссоны – это ветры, меняющие свое направление два раза в год на противоположное. Муссоны характерны для восточных окраин материков. Зимний муссон, когда дует с суши, совпадает с западным переносом. Летний муссон нарушает западный перенос. Муссоны распространены в умеренных, субтропических, тропических и субэкваториальных широтах.

Итак, господствующими ветрами на Земле являются пассаты, муссоны, западные ветры умеренных широт, ветры восточных направлений полярных широт. Существуют еще местные ветры:

1. Бризы – ветры, возникающие на берегах крупных водоемов (морей, озер, рек) и меняющие свое направление на противоположное в течение суток. Днем бриз дует с водоема на сушу, ночью наоборот. Скорость дневного бриза может быть до 7 м/с, а полоса распространения вглубь континента до 100 км (для океанического и морского побережья). В тропическом поясе бризы наблюдаются весь год, в умеренных и полярных широтах – только летом и в ясную погоду.

2. Горно-долинные – ветры, возникающие в горной местности и меняющие свое направление на противоположное в течение суток. Ночью воздух движется вниз по склону к долине, а днем наоборот.

3. Фен – теплый, сухой и порывистый ветер с гор. Фен широко распространен в горных районах. В Средней Азии его называют «афганец», в Северной Америке – «чинук», на о.Суматра – «бахарок», на юге Средиземноморья – сирокко и т.д. Его скорость от 0 до 20 м/с.

4. Бора – холодный, сильный ветер с гор, дующий в сторону моря. Бора часто наблюдается на побережье Черного моря, Новой Земле, на Байкале, на побережье Антарктиды и в других местах. Скорость этого ветра до 40 м/с.

5. Стоковые (ледниковые) – холодные ветры, дующие с поверхности ледника (в Антарктиде и др.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: