Циркулацията на въздушните маси. Атмосферна циркулация. въздушните течения в атмосферата Посоката и скоростта на ветровете също се влияят от

Поради следните фактори:

Сила на баричния градиент (градиент на налягането);

сила на Кориолис;

геострофичен вятър;

градиентен вятър;

Сила на триене.

баричен градиентводи до факта, че вятърът, който възниква поради движението на въздуха в посока на баричния градиент от зона с по-високо налягане до зона с налягане на вентилатора. Атмосферното налягане е 1,033 kg/cm², измерено в mm Hg, mB и hPa.

Промяна в налягането възниква, когато въздухът се движи поради неговото нагряване и охлаждане. Основната причина за преноса на въздушните маси са конвективните течения - издигането на топъл въздух и замяната му отдолу със студен въздух (вертикален конвективен поток). Срещайки слой от въздух с висока плътност, те се разпространяват, образувайки хоризонтални конвективни течения.

Кориолисова сила- отблъскваща сила. Възниква, когато Земята се върти. Под неговото действие вятърът се отклонява в Северното полукълбо – вдясно, в Южното – наляво, т.е. на север се отклонява на изток. По-близо до полюсите отклоняващата сила се увеличава.

геострофичен вятър.

В умерените ширини силата на градиента на налягането и силата на Кориолис са балансирани, докато въздухът не се движи от зоната на високо налягане към областта на ниско налягане, а протича между тях успоредно на изобарите.

градиентен вятър- това е кръгово движение на въздуха успоредно на изобарите под въздействието на центробежни и центростремителни сили.

Ефектът на силата на триене.

Триенето на въздуха върху земната повърхност нарушава баланса между силата на хоризонталния баричен градиент и силата на Кориолис, забавя движението на въздушните маси, променя посоката им, така че въздушният поток не се движи по изобарите, а ги пресича при ъгъл.

С височината ефектът на триенето е отслабен, отклонението на вятъра от градиента се увеличава. Промяната на скоростта и посоката на вятъра с височината се нарича Спирала на Екман.

Средната дългосрочна спирала на вятъра близо до Земята е 9,4 m/s, максималната е близо до Антарктида (до 22 m/s), понякога поривите достигат 100 m/s.

С височината скоростта на вятъра се увеличава и достига стотици m/s. Посоката на вятъра зависи от разпределението на налягането и отклоняващия ефект от въртенето на Земята. През зимата ветровете са насочени от континента към океана, през лятото - от океана към континента. Местните ветрове се наричат бриз, фьон, бура.

Кондензацията е промяната в състоянието на веществото от газообразно в течно или твърдо. Но какво представлява кондензацията в мастаба на планетата?

Във всеки един момент атмосферата на планетата Земя съдържа над 13 милиарда тона влага. Тази цифра е почти постоянна, тъй като загубите от валежи в крайна сметка непрекъснато се заместват от изпаряване.

Скорост на цикъла на влага в атмосферата

Скоростта на циркулация на влагата в атмосферата се оценява на колосална цифра - около 16 милиона тона в секунда или 505 милиарда тона годишно. Ако изведнъж цялата водна пара в атмосферата се кондензира и изпадне като валежи, тогава тази вода би могла да покрие цялата повърхност на земното кълбо със слой от около 2,5 сантиметра, с други думи, атмосферата съдържа количество влага, еквивалентно само на 2,5 сантиметри дъжд.

Колко дълго остава една пара молекула в атмосферата?

Тъй като на Земята падат средно 92 сантиметра годишно, следователно, влагата в атмосферата се обновява 36 пъти, тоест 36 пъти атмосферата се насища с влага и се освобождава от нея. Това означава, че една молекула на водната пара остава в атмосферата средно 10 дни.

Пътят на водната молекула

Веднъж изпарена, молекула на водната пара обикновено се движи на стотици и хиляди километри, докато се кондензира и падне с валежи към Земята. Вода, сняг или градушка във високите части на Западна Европа, преодолява около 3000 км от Северния Атлантик. Между превръщането на течната вода в пара и валежите на Земята протичат няколко физически процеса.

От топлата повърхност на Атлантическия океан водните молекули навлизат в топъл, влажен въздух, който след това се издига над околния по-студен (по-плътен) и сух въздух.

Ако в този случай се наблюдава силно турбулентно смесване на въздушни маси, тогава в атмосферата ще се появи слой от смесване и облаци на границата на две въздушни маси. Около 5% от обема им е влага. Наситеният с пара въздух винаги е по-лек, първо, защото се нагрява и идва от топла повърхност, и второ, защото 1 кубичен метър чиста пара е около 2/5 по-лек от 1 кубичен метър чист сух въздух при същата температура и налягане. От това следва, че влажният въздух е по-лек от сухия, а топлият и влажен въздух е още повече. Както ще видим по-късно, това е много важен факт за процесите на промяна на времето.

Движение на въздушните маси

Въздухът може да се издигне по две причини: или защото става по-лек в резултат на нагряване и влага, или защото върху него действат сили, които го карат да се издига над някои препятствия, като маси от по-студен и по-плътен въздух, или над хълмове и планини.

Охлаждане

Издигащият се въздух, попадайки в слоеве с по-ниско атмосферно налягане, е принуден да се разширява и в същото време да се охлажда. Разширяването изисква изразходване на кинетична енергия, която се взема от топлинната и потенциалната енергия на атмосферния въздух и този процес неизбежно води до понижаване на температурата. Скоростта на охлаждане на издигащата се порция въздух често се променя, ако тази част се смеси с околния въздух.

Сух адиабатен градиент

Сухият въздух, в който няма кондензация или изпарение, както и смесване, който не получава енергия в друга форма, се охлажда или загрява с постоянно количество (с 1°C на всеки 100 метра), докато се издига или спада. Тази стойност се нарича сух адиабатен градиент. Но ако издигащата се въздушна маса е влажна и в нея настъпва кондензация, тогава латентната топлина на кондензацията се отделя и температурата на наситения с пара въздух пада много по-бавно.

Мокър адиабатен градиент

Това количество промяна на температурата се нарича мокро-адиабатен градиент. Тя не е постоянна, а се променя с промяната на количеството освободена латентна топлина, с други думи, зависи от количеството кондензирана пара. Количеството пара зависи от това колко пада температурата на въздуха. В по-ниските слоеве на атмосферата, където въздухът е топъл и влажността е висока, мокрото-адиабатичният градиент е малко повече от половината от сухоадиабатния градиент. Но мокрото-адиабатичният градиент постепенно нараства с височината и на много голяма надморска височина в тропосферата е почти равен на сухоадиабатния градиент.

Плаваемостта на движещия се въздух се определя от съотношението между неговата температура и температурата на околния въздух. По правило в реалната атмосфера температурата на въздуха пада неравномерно с височината (тази промяна се нарича просто градиент).

Ако масата на въздуха е по-топла и следователно по-малко плътна от околния въздух (а съдържанието на влага е постоянно), тогава тя се издига по същия начин като топката на дете, потопена в резервоар. Обратно, когато движещият се въздух е по-студен от околния въздух, неговата плътност е по-висока и той потъва. Ако въздухът има същата температура като съседните маси, тогава тяхната плътност е равна и масата остава неподвижна или се движи само заедно с околния въздух.

По този начин в атмосферата протичат два процеса, единият от които насърчава развитието на вертикалното движение на въздуха, а другият го забавя.

Ако откриете грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Взаимодействието между океана и атмосферата.

27. Циркулация на въздушните маси.

Движението на въздушните маси в атмосферата се определя от топлинния режим и промените в атмосферното налягане. Съвкупността от основните въздушни течения над планетата се нарича обща атмосферна циркулация. Основните широкомащабни атмосферни движения, които съставляват общата циркулация на атмосферата: въздушни течения, струйни течения, въздушни течения в циклони и антициклони, пасати и мусони.

Движението на въздуха спрямо земната повърхност вятър- се появява, защото атмосферното налягане на различните места от въздушната маса не е еднакво. Общоприето е, че вятърът е хоризонталното движение на въздуха. Всъщност въздухът обикновено не се движи успоредно на земната повърхност, а под лек ъгъл, т.к. атмосферното налягане варира както хоризонтално, така и вертикално. Посоката на вятъра (север, юг и т.н.) показва от коя посока духа вятърът. Силата на вятъра се отнася до неговата скорост. Колкото по-високо е, толкова по-силен е вятърът. Скоростта на вятъра се измерва на метеорологични станции на височина 10 метра над Земята, в метри в секунда. На практика силата на вятъра се оценява в точки. Всяка точка съответства на два или три метра в секунда. При сила на вятъра от 9 точки вече се смята за буря, а с 12 точки - за ураган. Общият термин "буря" означава всеки много силен вятър, независимо от броя на точките. Скоростта на силен вятър, например по време на тропически ураган, достига огромни стойности - до 115 m/s или повече. Вятърът се усилва средно с надморска височина. На повърхността на Земята скоростта му се намалява от триенето. През зимата скоростта на вятъра обикновено е по-висока, отколкото през лятото. Най-високи скорости на вятъра се наблюдават в умерените и полярните ширини в тропосферата и долната стратосфера.

Не е напълно ясно как се променя скоростта на вятъра над континентите на ниска надморска височина (100–200 m). тук скоростите на вятъра достигат най-високите си стойности следобед, а най-ниските през нощта. Най-добре се вижда през лятото.

През деня в пустините на Централна Азия има много силни ветрове, до бурни, а през нощта е пълно затишие. Но вече на височина 150–200 m се наблюдава напълно противоположна картина: максимална скорост през нощта и минимум през деня. Същата картина се наблюдава както през лятото, така и през зимата в умерените ширини.

Поривистите ветрове могат да донесат много неприятности на пилотите на самолети и хеликоптери. Въздушни струи, движещи се в различни посоки, на сътресения, пориви, отслабващи или засилващи се, създават голяма пречка за движението на самолета - появява се бърборене - опасно нарушение на нормалния полет.

Наричат се ветрове, които духат от планинските вериги на сухия континент по посока на топло море бора. Това е силен, студен, поривист вятър, който обикновено духа през студения сезон.

Бора е известна на мнозина в района на Новоросийск, на Черно море. Тук се създават такива природни условия, че скоростта на бурата може да достигне 40 и дори 60 m/s, а температурата на въздуха пада до минус 20°C. Бора се случва най-често между септември и март, средно 45 дни в годината. Понякога последствията от него бяха следните: пристанището замръзва, кораби, сгради, насипът се покрива с лед, покриви се откъсват от къщи, вагони се преобръщат, кораби се изхвърлят на брега. Бора се наблюдава и в други региони на Русия - на Байкал, на Нова Земля. Бора е известен на брега на Средиземно море на Франция (където се нарича мистрал) и в Мексиканския залив.

Понякога в атмосферата се появяват вертикални вихри с бързо спираловидно движение на въздуха. Тези вихри се наричат торнадо (в Америка ги наричат торнадо). Торнадото са с диаметър няколко десетки метра, понякога до 100–150 м. Изключително трудно е да се измери скоростта на въздуха вътре в торнадо. Според естеството на щетите, причинени от торнадото, изчислените скорости могат да бъдат 50–100 m/s, а при особено силни вихри до 200–250 m/s с голяма вертикална компонента на скоростта. Налягането в центъра на възходящата колона на торнадо спада с няколко десетки милибара. Милибарите за определяне на налягането обикновено се използват в синоптичната практика (заедно с милиметри живак). За преобразуване на барове (милибари) в мм. живачна колона, има специални таблици. В системата SI атмосферното налягане се измерва в хектопаскали. 1hPa=10 2 Pa=1mb=10 -3 bar.

Торнадото съществуват за кратко време - от няколко минути до няколко часа. Но дори и за това кратко време успяват да направят много неприятности. Когато торнадо се приближи (над сушата, торнадото понякога се наричат кръвни съсиреци) към сгради, разликата между налягането вътре в сградата и в центъра на кръвния съсирек води до факта, че сградите сякаш експлодират отвътре - стените са разрушени, прозорци и рамки излитат, покриви са откъснати, понякога не може без човешки жертви. Има моменти, когато торнадо издига хора, животни и различни предмети във въздуха и ги пренася на десетки или дори стотици метри. При движението си торнадата се движат на няколко десетки километра над морето и дори повече - над сушата. Разрушителната сила на торнадото над морето е по-малка, отколкото над сушата. В Европа кръвните съсиреци са редки, по-често се срещат в азиатската част на Русия. Но торнадото са особено чести и разрушителни в Съединените щати. Прочетете повече за торнадото и торнадото на нашия уебсайт в раздела.

Атмосферното налягане е много променливо. Зависи от височината на въздушния стълб, неговата плътност и ускорението на гравитацията, което варира в зависимост от географската ширина и височината над морското равнище. Плътността на въздуха е масата на единица от неговия обем. Плътността на влажния и сухия въздух се различава значително само при висока температура и висока влажност. С понижаване на температурата плътността се увеличава; с височината плътността на въздуха намалява по-бавно от налягането. Плътността на въздуха обикновено не се измерва директно, а се изчислява от уравнения въз основа на измерените стойности на температурата и налягането. Косвено, плътността на въздуха се измерва чрез забавяне на изкуствените спътници на Земята, както и от наблюдения на разпространението на изкуствени облаци от натриеви пари, създадени от метеорологични ракети.

В Европа плътността на въздуха на земната повърхност е 1,258 kg/m3, на височина 5 km - 0,735, на височина от 20 km - 0,087, а на височина от 40 km - 0,004 kg/m3.

Колкото по-къс е въздушният стълб, т.е. колкото по-високо е мястото, толкова по-малко налягане. Но намаляването на плътността на въздуха с височината усложнява тази зависимост. Уравнението, изразяващо закона за промяна на налягането с височината в покойна атмосфера, се нарича основно уравнение на статиката. От него следва, че с увеличаване на надморската височина изменението на налягането е отрицателно, а при изкачване на същата височина спадът на налягането е толкова по-голям, колкото по-голяма е плътността на въздуха и ускорението на гравитацията. Основната роля тук принадлежи на промените в плътността на въздуха. От основното уравнение на статиката може да се изчисли стойността на вертикалния градиент на налягането, който показва промяната в налягането при движение на единица височина, т.е. намаляване на налягането за единица вертикално разстояние (mb/100 m). Градиентът на налягането е силата, която движи въздуха. В допълнение към силата на градиента на налягането в атмосферата има инерционни сили (сила на Кориолис и центробежна сила), както и сила на триене. Всички въздушни течения се разглеждат спрямо Земята, която се върти около оста си.

Пространственото разпределение на атмосферното налягане се нарича барично поле. Това е система от повърхности с равно налягане или изобарни повърхности.

Вертикално сечение на изобарни повърхности над циклона (Н) и антициклона (В).
Повърхностите се изтеглят през равни интервали на налягане p.

Изобарните повърхности не могат да бъдат успоредни една на друга и на земната повърхност, т.к температурата и налягането постоянно се променят в хоризонтална посока. Следователно изобарните повърхности имат разнообразен вид - от плитки "хълмове", огънати надолу, до опънати "хълмове", извити нагоре.

Когато хоризонтална равнина пресича изобарни повърхности, се получават криви - изобари, т.е. линии, свързващи точки със същите стойности на налягането.

Изобарните карти, които се изграждат въз основа на резултатите от наблюдения в определен момент от време, се наричат синоптични карти. Изобарните карти, съставени от дългосрочни средни данни за месец, сезон, година, се наричат климатологични.

Дългосрочни средни карти на абсолютната топография на изобарната повърхност 500 mb за декември - февруари.
Височини в геопотенциални декаметри.

На синоптичните карти се взема интервал от 5 хектопаскала (hPa) между изобарите.

На карти на ограничена област изобарите може да се счупят, но на картата на цялото земно кълбо всяка изобара, разбира се, е затворена.

Но дори и на ограничена карта често има затворени изобари, които ограничават областите с ниско или високо налягане. Зоните с ниско налягане в центъра са циклони, а областите с относително високо налягане са антициклони.

Под циклон се има предвидогромен вихър в долния слой на атмосферата, с намалено атмосферно налягане в центъра и движение на въздушните маси нагоре. В циклон налягането се увеличава от центъра към периферията и въздухът се движи обратно на часовниковата стрелка в северното полукълбо и по посока на часовниковата стрелка в южното полукълбо. Възходящото движение на въздуха води до образуване на облаци и валежи. От космоса циклоните изглеждат като въртящи се облачни спирали в умерените ширини.

Антициклоне зона с високо налягане. Възниква едновременно с развитието на циклон и представлява вихър със затворени изобари и най-високо налягане в центъра. Ветровете в антициклон духат по посока на часовниковата стрелка в северното полукълбо и обратно на часовниковата стрелка в южното полукълбо. При антициклон винаги има низходящо движение на въздуха, което предотвратява появата на мощни облаци и продължителни валежи.

Така широкомащабната атмосферна циркулация в умерените ширини непрекъснато се свежда до образуване, развитие, движение, а след това до затихване и изчезване на циклони и антициклони. Циклоните, които възникват отпред, разделящи топлите и студените въздушни маси, се движат към полюсите, т.е. пренасят топъл въздух до полярните ширини. Напротив, антициклоните, които възникват в задната част на циклоните в студена въздушна маса, се придвижват към субтропичните ширини, пренасяйки студен въздух там.

Над европейската територия на Русия се случват средно 75 циклона годишно. Диаметърът на циклона достига 1000 км или повече. В Европа има средно 36 антициклона годишно, някои от които имат налягане в центъра над 1050 hPa. Средното налягане в Северното полукълбо на морското равнище е 1013,7 hPa, а в Южното полукълбо е 1011,7 hPa.

През януари се наблюдават зони с ниско налягане в северните части на Атлантическия и Тихия океан, т.нар исландскиИ Алеутски депресии. депресия, или минимуми на налягането, се характеризират с минимални стойности на налягането - средно около 995 hPa.

През същия период на годината над Канада и Азия се появяват зони с високо налягане, наречени канадски и сибирски антициклони. Най-високото налягане (1075–1085 hPa) е регистрирано в Якутия и Красноярския край, а минималното налягане е регистрирано при тайфуни над Тихия океан (880–875 hPa).

В райони, където често се появяват циклони, се наблюдават депресии, които при движение на изток и североизток постепенно се запълват и отстъпват място на антициклоните. Азиатските и канадските антициклони възникват поради присъствието на тези географски ширини на огромните континенти Евразия и Северна Америка. В тези райони антициклоните преобладават над циклоните през зимата.

През лятото над тези континенти схемата на баричното поле и циркулацията се променя радикално и зоната на образуване на циклони в Северното полукълбо се измества към по-високи географски ширини.

В умерените ширини на Южното полукълбо циклоните, които възникват над еднородната повърхност на океаните, движейки се на югоизток, се срещат с леда на Антарктида и тук застояват, имайки ниско атмосферно налягане в центровете си. През зимата и лятото Антарктида е заобиколена от пояс с ниско налягане (985–990 hPa).

В субтропичните ширини циркулацията на атмосферата е различна над океаните и в районите, където се срещат континентите и океаните. Над Атлантическия и Тихия океан в субтропиците на двете полукълба има зони с високо налягане: това са Азорските и южноатлантическите субтропични антициклони (или баричните ниски) в Атлантическия океан и Хавайските и южно-тихоокеанските субтропични антициклони в Тихия океан.

Екваториалната област постоянно получава най-голямо количество слънчева топлина. Следователно в екваториалните ширини (до 10 ° северна и южна ширина по екватора) през цялата година се поддържа понижено атмосферно налягане, а в тропическите ширини в лентата 30–40 ° N. и y.sh - повишени, в резултат на което се образуват постоянни въздушни потоци, насочени от тропиците към екватора. Тези въздушни течения се наричат пасати. Пасатите духат през цялата година, като променят интензитета си само в незначителни граници. Това са най-стабилните ветрове на Земята. Силата на хоризонталния баричен градиент насочва въздушните потоци от зони с високо налягане към зони с ниско налягане в меридионална посока, т.е. юг и север. Забележка: Хоризонталния баричен градиент е разликата в налягането на единица разстояние по нормалата към изобара.

Но меридионалната посока на пасатите се променя под действието на две сили на инерция - отклоняваща сила на въртенето на Земята (сила на Кориолис) и центробежна сила, както и под действието на силата на въздушното триене върху земната повърхност. Силата на Кориолис действа върху всяко тяло, движещо се по меридиана. Нека 1 кг въздух в северното полукълбо се намира на географска ширина µ и започва да се движи със скорост Vпо меридиана на север. Този килограм въздух, като всяко тяло на Земята, има линейна скорост на въртене U=ωr, където ω е ъгловата скорост на въртене на Земята и rе разстоянието до оста на въртене. Според закона за инерцията този килограм въздух ще поддържа линейна скорост У, която е имал на географска ширина µ . Придвижвайки се на север, той ще се озове на по-високи ширини, където радиусът на въртене е по-малък, а линейната скорост на въртене на Земята е по-ниска. Така това тяло ще изпревари неподвижните тела, разположени на същия меридиан, но на по-високи ширини.

За наблюдател това ще изглежда като отклонение на това тяло надясно под действието на някаква сила. Тази сила е силата на Кориолис. По същата логика килограм въздух в Южното полукълбо ще се отклони вляво от посоката на движение. Хоризонталната компонента на силата на Кориолис, действаща върху 1 kg въздух, е SC=2wVsinY. Той отклонява въздуха, действайки под прав ъгъл спрямо вектора на скоростта V. В Северното полукълбо отклонява този вектор надясно, а в Южното полукълбо - наляво. От формулата следва, че силата на Кориолис не възниква, ако тялото е в покой, т.е. работи само когато въздухът се движи. В земната атмосфера стойностите на хоризонталния баричен градиент и силата на Кориолис са от същия порядък, така че понякога те почти се балансират взаимно. В такива случаи движението на въздуха е почти праволинейно и той не се движи по градиента на налягането, а по протежение на или близо до изобара.

Въздушните течения в атмосферата обикновено имат вихров характер, следователно при такова движение центробежната сила действа върху всяка единица въздушна маса P=V/R, където Vе скоростта на вятъра и Ре радиусът на кривината на траекторията на движение. В атмосферата тази сила винаги е по-малка от силата на баричния градиент и следователно остава, така да се каже, "локална" сила.

Що се отнася до силата на триене, която възниква между движещия се въздух и земната повърхност, тя забавя скоростта на вятъра до известна степен. Това става така: по-ниските обеми въздух, които са намалили хоризонталната си скорост поради неравностите на земната повърхност, се пренасят от по-ниските нива нагоре. Така триенето върху земната повърхност се предава нагоре, като постепенно отслабва. Забавянето на скоростта на вятъра се забелязва при т.нар планетарен граничен слой, което е 1,0 - 1,5 км. над 1,5 km, ефектът на триенето е незначителен, така че по-високите слоеве въздух се наричат свободна атмосфера.

В екваториалната зона линейната скорост на въртене на Земята е най-висока, съответно тук силата на Кориолис е най-висока. Следователно в тропическия пояс на северното полукълбо пасатите почти винаги духат от североизток, а в южното полукълбо - от югоизток.

Ниско налягане в екваториалната зона се наблюдава постоянно, през зимата и лятото. Лентата на ниско налягане, която обгражда цялото земно кълбо на екватора се нарича екваториално корито.

Набирайки сила над океаните на двете полукълба, два пасата, движещи се един към друг, се втурват към центъра на екваториалното корито. По линията за ниско налягане те се сблъскват, образувайки т.нар интратропична зона на конвергенция(конвергенция означава "конвергенция"). В резултат на това „сближаване” се получава възходящо движение на въздуха и изтичането му над пасатите към субтропиците. Този процес създава условия за съществуване на зоната на конвергенция постоянно, през цялата година. В противен случай сближаващите се въздушни течения на пасатите бързо биха запълнили хралупата.

Възходящите движения на влажен тропически въздух водят до образуването на мощен слой купесто-дъждовни облаци с дължина 100–200 km, от които падат тропически дъждове. Така се оказва, че интратропичната зона на конвергенция се превръща в мястото, където дъждовете се изливат от парата, събрана от пасатите над океаните.

Така опростено, схематично изглежда като картина на циркулацията на атмосферата в екваториалната зона на Земята.

Наричат се ветрове, които променят посоката си със сезоните мусони. Арабската дума "mawsin", означаваща "сезон", дава името на тези постоянни въздушни течения.

Мусоните, за разлика от струйните потоци, се появяват в определени области на Земята, където два пъти годишно преобладаващите ветрове се движат в противоположни посоки, образувайки летните и зимните мусони. Летният мусон е потокът на въздуха от океана към континента, докато зимният мусон е от континента към океана. Известни са тропически и извънтропични мусони. В Североизточна Индия и Африка зимните тропически мусони се комбинират с пасатите, докато летните югозападни мусони напълно унищожават пасатите. Най-мощните тропически мусони се наблюдават в северната част на Индийския океан и в Южна Азия. Екстратропичните мусони произхождат от мощни стабилни области с високо налягане, възникващо над континента през зимата и ниско налягане през лятото.

Типични в това отношение са регионите на Далечния изток на Русия, Китай и Япония. Например, Владивосток, който се намира на географската ширина на Сочи поради действието на извънтропичния мусон, е по-студен от Архангелск през зимата, а през лятото често има мъгли, валежи, влажен и хладен въздух идва от морето.

Много тропически страни в Южна Азия получават влага, донесена под формата на проливни дъждове от летния тропически мусон.

Всички ветрове са резултат от взаимодействието на различни физически фактори, които възникват в атмосферата в определени географски райони. Местните ветрове са бризове. Те се появяват близо до бреговата линия на моретата и океаните и имат ежедневна смяна на посоката: през деня духат от морето на сушата, а през нощта от сушата на морето. Това явление се обяснява с разликата в температурите над морето и сушата в различни часове на деня. Топлинният капацитет на сушата и морето е различен. През деня при топло време слънчевите лъчи загряват сушата по-бързо от морето и налягането над сушата намалява. Въздухът започва да се движи в посока на по-ниско налягане - издухване морски бриз. Вечерта всичко се случва обратното. Земята и въздухът над нея излъчват топлина по-бързо от морето, налягането става по-високо, отколкото над морето, а въздушните маси се втурват към морето - духат крайбрежен бриз. Бризът е особено отчетлив при тихо слънчево време, когато нищо не им пречи, т.е. други въздушни течения не се наслагват, което лесно заглушава бризовете. Скоростта на бриза рядко е по-висока от 5 m/s, но в тропиците, където температурната разлика между морската и земната повърхност е значителна, понякога бризовете духат със скорост от 10 m/s. В умерените ширини бризът прониква на 25–30 км навътре в територията.

Бризите всъщност са едни и същи мусони, само че в по-малък мащаб - те имат дневен цикъл и смяната на посоката зависи от смяната на нощта и деня, докато мусоните имат годишен цикъл и променят посоката си в зависимост от времето на годината.

Океанските течения, срещащи по пътя си бреговете на континентите, се разделят на два клона, насочени по бреговете на континентите на север и юг. В Атлантическия океан южният клон образува бразилското течение, измиващо бреговете на Южна Америка, а северният клон образува топлия Гълфстрийм, преминавайки в Северноатлантическото течение и под името Нордкапско течение, достигайки до Кола полуостров.

В Тихия океан северният клон на екваториалното течение преминава в Куро-Сиво.

По-рано споменахме сезонното топло течение край бреговете на Еквадор, Перу и Северно Чили. Обикновено се случва през декември (не всяка година) и причинява рязко намаляване на улова на риба край бреговете на тези страни поради факта, че има много малко планктон в топла вода - основният хранителен ресурс за рибите. Рязкото повишаване на температурата на крайбрежните води предизвиква развитието на купесто-дъждовни облаци, от които се проливат силни валежи.

Рибарите иронично нарекоха това топло течение Ел Ниньо, което означава „Коледен подарък“ (от испанското el ninjo – бебе, момче). Но ние искаме да подчертаем не емоционалното възприятие на чилийските и перуанските рибари на това явление, а физическата му причина. Факт е, че повишаването на температурата на водата край бреговете на Южна Америка се причинява не само от топло течение. Промените в общата ситуация в системата "океан-атмосфера" в обширните простори на Тихия океан също се внасят от атмосферния процес, наречен " Южно трептене". Този процес, взаимодействайки с теченията, определя всички физически явления, възникващи в тропиците. Всичко това потвърждава, че циркулацията на въздушните маси в атмосферата, особено над повърхността на Световния океан, е сложен, многоизмерен процес. Но при цялата сложност, мобилност и променливост на въздушните течения все още има определени закономерности, поради които в определени области на Земята основните мащабни, както и локални процеси на атмосферна циркулация се повтарят от година на година.

В заключение на главата даваме няколко примера за използване на вятърна енергия. Хората използват вятърната енергия от незапомнени времена, откакто са се научили да плават по морето. Тогава имаше вятърни мелници, а по-късно - вятърни двигатели - източници на електричество. Вятърът е вечен източник на енергия, чиито запаси са неизчислими. За съжаление, използването на вятъра като източник на електричество е много трудно поради променливостта на неговата скорост и посока. Въпреки това, с помощта на вятърни турбини, стана възможно да се използва вятърната енергия доста ефективно. Остриетата на вятърната мелница я карат почти винаги да "държи носа си" на вятъра. Когато вятърът има достатъчна сила, токът отива директно към консуматорите: за осветление, за хладилни агрегати, за различни устройства и за зареждане на батерии. Когато вятърът утихне, батериите прехвърлят натрупаната електроенергия в мрежата.

На научните станции в Арктика и Антарктика електричеството от вятърни турбини осигурява светлина и топлина, осигурява работата на радиостанции и други консуматори на електроенергия. Разбира се, на всяка научна станция има дизелови генератори, за които трябва да имате постоянен запас от гориво.

Още първите навигатори са използвали силата на вятъра спонтанно, без да вземат предвид системата от ветрове и океански течения. Те просто не знаеха нищо за съществуването на такава система. Знания за ветровете и теченията са натрупани през векове и дори хилядолетия.

Един от съвременниците е китайският мореплавател Джън Хе през 1405-1433 г. ръководи няколко експедиции, които преминават по т. нар. Голям мусонен път от устието на река Яндзъ до Индия и източните брегове на Африка. Запазени са сведения за мащаба на първата от тези експедиции. Състои се от 62 кораба с 27 800 участници. За ветроходни експедиции китайците използвали знанията си за моделите на мусонните ветрове. От Китай те излязоха в морето в края на ноември - началото на декември, когато духа североизточният зимен мусон. Попътен вятър им помогна да стигнат до Индия и Източна Африка. Те се завръщат в Китай през май - юни, когато се установява летният югозападен мусон, който става на юг в Южнокитайско море.

Да вземем пример от по-близо до нас време. Ще става дума за пътуванията на известния норвежки учен Тор Хейердал. С помощта на вятъра, или по-скоро с помощта на пасатите, Хейердал успя да докаже научната стойност на двете си хипотези. Първата хипотеза беше, че островите на Полинезия в Тихия океан, според Хейердал, биха могли да бъдат обитавани в някакъв момент в миналото от имигранти от Южна Америка, които са прекосили значителна част от Тихия океан със своите примитивни плавателни съдове. Тези лодки бяха салове от балсово дърво, което се отличава с факта, че след дълъг престой във водата не променя плътността си и следователно не потъва.

Перуанците са използвали тези салове от хиляди години, дори преди империята на инките. Тор Хейердал през 1947 г. върза сал от големи балсови трупи и го нарече „Кон-Тики“, което означава Слънцето-Тики – божеството на предците на полинезийците. Като взе петима авантюристи на борда на своя сал, той потегли от Калао (Перу) към Полинезия. В началото на пътуването салът носеше перуанското течение и югоизточния пасат, а след това се задейства източният пасат на Тихия океан, който почти три месеца без прекъсване духаше редовно на запад, а след 101 дни , Кон-Тики пристигна благополучно на един от островите на архипелага Туамоту (сега Френска Полинезия).

Втората хипотеза на Хейердал е, че той смята за напълно възможно културата на олмеките, ацтеките, маите и други племена от Централна Америка да бъде пренесена от Древен Египет. Това е било възможно според учения, защото някога в древността хората са плавали през Атлантическия океан с папирусни лодки. Пасатите също помогнаха на Хейердал да докаже валидността на тази хипотеза.

Заедно с група съмишленици спътници прави две пътувания на папирусни лодки „Ра-1” и „Ра-2”. Първата лодка („Ра-1“) се разпадна, преди да стигне до американския бряг на няколко десетки километра. Екипажът беше в сериозна опасност, но всичко се оказа добре. Лодката за второто плаване („Ра-2“) е изплетена от „специалисти от висок клас“ – индианци от Централните Анди. Напускайки пристанището в Сафи (Мароко), папирусната лодка "Ра-2" след 56 дни прекоси Атлантическия океан и достигна остров Барбадос (на около 300-350 км от брега на Венецуела), като измина 6100 км от пътя . Отначало североизточният пасат движеше лодката, а от средата на океана източният пасат.

Научният характер на втората хипотеза на Хейердал е доказана. Но се доказа и нещо друго: въпреки успешния изход от пътуването, лодка, вързана от връзки папирус, тръстика, тръстика или други водни растения, не е подходяща за плуване в океана. Такъв "корабостроителен материал" не трябва да се използва, т.к бързо се намокря и потъва във водата. Е, ако все още има аматьори, които са обсебени от желанието да плуват през океана на някакъв екзотичен плавателен съд, тогава нека имат предвид, че сал от балсово дърво е по-надежден от папирусна лодка, а също и че такова пътуване е винаги и във всеки случай опасно.

въздушни маси- големи обеми въздух в долната част на земната атмосфера - тропосферата, имащи хоризонтални размери от много стотици или няколко хиляди километра и вертикални размери от няколко километра, характеризиращи се с приблизително хоризонтално еднородност на температурата и съдържанието на влага.

видове:Арктикаили Антарктически въздух(AB), умерен въздух(UV), тропически въздух(телевизия) екваториален въздух(EV).

Въздухът във вентилационните слоеве може да се движи във формата ламинарнаили турбулентенпоток. концепция "ламинарен"означава, че отделните въздушни потоци са успоредни един на друг и се движат във вентилационното пространство без турбуленция. Кога турбулентен потокнеговите частици се движат не само успоредно, но и извършват напречно движение. Това води до образуване на вихри по цялото напречно сечение на вентилационния канал.

Състоянието на въздушния поток във вентилационното пространство зависи от: Дебит на въздушния поток, Температура на въздуха, Площи на напречното сечение на вентилационния канал, Форми и повърхности на строителни елементи на границата на вентилационния канал.

В земната атмосфера се наблюдават движения на въздуха от различни мащаби – от десетки и стотици метри (местни ветрове) до стотици и хиляди километри (циклони, антициклони, мусони, пасати, планетарни фронтални зони).
Въздухът непрекъснато се движи: издига се - движение нагоре, пада - движение надолу. Движението на въздуха в хоризонтална посока се нарича вятър. Причината за появата на вятъра е неравномерното разпределение на въздушното налягане върху повърхността на Земята, което се причинява от неравномерно разпределение на температурата. В този случай въздушният поток се движи от места с високо налягане към страната, където налягането е по-малко.
С вятъра въздухът се движи не равномерно, а при удари, пориви, особено близо до повърхността на Земята. Има много причини, които влияят на движението на въздуха: триенето на въздушния поток по повърхността на Земята, срещата на препятствия и т.н. Освен това въздушните потоци под влияние на въртенето на Земята се отклоняват надясно в северната полукълбо и вляво в южното полукълбо.

Нахлувайки в зони с различни топлинни свойства на повърхността, въздушните маси постепенно се трансформират. Например, умереният морски въздух, навлизайки в сушата и се движи дълбоко в сушата, постепенно се нагрява и изсъхва, превръщайки се в континентален въздух. Преобразуването на въздушните маси е особено характерно за умерените ширини, в които от време на време се нахлува топъл и сух въздух от тропическите ширини и студен и сух въздух от субполярните ширини.

е важен фактор за формирането на климата. Изразява се чрез движението на различни видове въздушни маси.

въздушни маси- Това са движещите се части на тропосферата, различаващи се една от друга по температура и влажност. Въздушните маси са морскиИ континентален.

Морските въздушни маси се образуват над океаните. Те са по-влажни от континенталните, които се образуват над сушата.

В различни климатични зони на Земята се образуват собствени въздушни маси: екваториален, тропически, умерен, арктическиИ Антарктика.

Движейки се, въздушните маси запазват свойствата си за дълго време и следователно определят времето на местата, където пристигат.

Арктически въздушни масиобразуван над Северния ледовит океан (през зимата - и над севера на континентите Евразия и Северна Америка). Характеризират се с ниска температура, ниска влажност и висока въздушна прозрачност. Нахлуването на арктически въздушни маси в умерените ширини предизвиква рязко охлаждане. В същото време времето е предимно ясно и частично облачно. Когато се движат дълбоко в континента на юг, арктическите въздушни маси се трансформират в сух континентален въздух на умерените ширини.

Континентална Арктикавъздушни маси се образуват над ледената Арктика (в нейните централни и източни части) и над северното крайбрежие на континентите (през зимата). Техните характеристики са много ниски температури на въздуха и ниско съдържание на влага. Нахлуването на континенталните арктически въздушни маси на континента води до силно застудяване при ясно време.

Морска Арктикавъздушните маси се образуват при по-топли условия: над свободната от лед акватория с по-висока температура на въздуха и високо съдържание на влага - това е европейската Арктика. Нахлуването на такива въздушни маси на континента през зимата дори причинява затопляне.

Аналог на арктическия въздух на Северното полукълбо в Южното полукълбо са Антарктически въздушни маси.Тяхното влияние се простира в по-голяма степен до съседните морски повърхности и рядко до южния край на континенталната част на Южна Америка.

умерено(полярният) въздух е въздухът на умерените ширини. Умерените въздушни маси проникват в полярните, както и в субтропичните и тропическите ширини.

Континентален умеренвъздушните маси през зимата обикновено носят ясно време със силни студове, а през лятото - доста топло, но облачно, често дъждовно, с гръмотевични бури.

морски умеренвъздушните маси се пренасят към сушата от западните ветрове. Отличават се с висока влажност и умерени температури. През зимата умерените морски въздушни маси носят облачно време, обилни валежи и размразяване, а през лятото - голяма облачност, валежи и температурни спадове.

тропическивъздушните маси се образуват в тропическите и субтропичните ширини, а през лятото - в континенталните райони на юг от умерените ширини. Тропическият въздух прониква в умерените и екваториалните ширини. Топлината е обща характеристика на тропическия въздух.

Континентален тропическивъздушните маси са сухи и прашни, и морски тропически въздушни маси- висока влажност.

екваториален въздух,произхождащ от района на Екваториалната депресия, много топъл и влажен. През лятото в Северното полукълбо екваториалният въздух, движещ се на север, се привлича в циркулационната система на тропическите мусони.

Екваториални въздушни масиобразуван в екваториалната зона. Те се отличават с високи температури и влажност през цялата година и това се отнася за въздушните маси, които се образуват както над сушата, така и над океана. Следователно екваториалният въздух не се разделя на морски и континентални подтипове.

Цялата система от въздушни течения в атмосферата се нарича обща циркулация на атмосферата.

атмосферен фронт

Въздушните маси непрекъснато се движат, променят свойствата си (трансформират се), но между тях остават доста остри граници - преходни зони с ширина няколко десетки километра. Тези гранични зони се наричат атмосферни фронтовеи се характеризират с нестабилно състояние на температура, влажност на въздуха, .

Пресечната точка на такъв фронт със земната повърхност се нарича атмосферна фронтова линия.

Когато атмосферен фронт преминава през която и да е област, въздушните маси се променят над него и в резултат на това времето се променя.

Фронталните валежи са характерни за умерените ширини. В зоната на атмосферните фронтове възникват обширни облачни образувания с дължина от хиляди километри и има валежи. Как възникват те? Атмосферният фронт може да се разглежда като граница на две въздушни маси, която е наклонена към земната повърхност под много малък ъгъл. Студеният въздух е до топлия въздух и над него под формата на нежен клин. В този случай топлият въздух се издига нагоре по клина на студения въздух и се охлажда, приближавайки се до насищане. Образуват се облаци, от които падат валежи.

Ако фронтът се движи към отдръпващия се студен въздух, настъпва затопляне; такъв фронт се нарича топло. студен фронт,напротив, той се движи към територията, заета от топъл въздух (фиг. 1).

Ориз. 1. Видове атмосферни фронтове: а - топъл фронт; б - студен фронт