Почему дует ветер? Что такое ветер, как возникает, описание, фото и видео. Почему возникает ветер? Значение ветра в природе Откуда дует теплый ветер

Это нечто загадочное. Мы никогда его не видим, но мы всегда его чувствуем. Так почему же дует ветер? Узнайте в статье!

Ветер — это движение воздушных масс. Несмотря на то что мы не видим воздуха, мы знаем, что он состоит из молекул различных видов газов, в основном азота и кислорода. Ветер — это явление, при котором множество молекул движется в одном направлении.

Откуда же он берется? Ветер вызван различиями давления в атмосфере Земли: воздух из области с высоким давлением будет двигаться в сторону области с низким. Сильный ветер возникает, когда воздух перемещается между областями с огромными различиями в уровнях давления. Собственно, этот факт во многом объясняет, почему ветер дует с моря на сушу.

Образование ветра

Ветер — это движение воздуха у поверхности Земли. Он может быть нежным дуновением или сильным штормом. Самый сильный ветер случается во время явлений, называемых торнадо, циклонами и ураганами. Его вызывают изменения в температуре воздуха, суши и воды. Когда воздух двигается параллельно теплой поверхности, он нагревается и поднимается — это оставляет место для более прохладных масс. Воздух, «втекающий» в эти пустые пространства, — ветер. Его называют по направлению, из которого он исходит, а не по направлению, в котором он дует.

Бризы: береговые и морские

Береговые и морские бризы — это ветровые и погодные явления, характерные для прибрежных районов. Береговой бриз — это ветерок, дующий от суши к водоему. Морской бриз — это ветер, дующий с воды на землю. Почему дует ветер с моря и наоборот? Береговые и морские бризы возникают из-за существенной разницы температур наземной и водной поверхностей. Они могут простираться на глубину до 160 км или проявляться в виде локальных явлений, которые быстро ослабевают уже в первых нескольких километрах вдоль береговой линии.

С научной точки зрения...

Модели наземного и морского бриза могут сильно влиять на распределение тумана, вызывать накопление или рассеивание загрязнений по внутренним районам. Текущие исследования принципов циркуляции наземного и морского бриза также включают в себя попытки моделирования схем движения ветра, ведь это влияет на потребности в энергии (например, требования к нагреву и охлаждению) в пострадавших районах. Ветер также оказывает воздействие на зависящие от погодных условий операции (например, с воздушным судном).

Поскольку вода имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем пески или другие материалы земной коры, при определенном количестве солнечного облучения (инсоляции) ее температура будет расти медленнее, чем на суше. Независимо от температурной шкалы, в дневное время температура суши может колебаться в пределах десятков градусов, в то время как у воды изменяется менее чем на половину градуса. И наоборот, высокая теплоемкость предотвращает быстрые изменения температуры жидкости ночью, и, таким образом, в то время как температура суши может упасть на десятки градусов, у воды она остается относительно стабильной. Кроме того, более низкая теплоемкость материалов земной коры часто позволяет им остывать быстрее моря.

Физика моря и суши

Итак, почему дует сильный ветер? Воздух над соответствующими поверхностями земли и воды нагревается или охлаждается в зависимости от проводимости этих поверхностей. В течение дня более высокая температура земли приводит к возникновению более теплых и, следовательно, менее плотных и более легких воздушных масс над побережьем по сравнению с такими, прилегающими к поверхности воды. По мере того как теплый воздух поднимается (явление конвекции), более холодный воздух движется по направлению к пустотам. Вот почему дует ветер с моря, и в течение дня обычно бывает прохладный морской бриз, идущий от океана к берегу.

В зависимости от разницы температур и количества поднятого воздуха, морской бриз может иметь иметь порывы со скоростью от 17 до 25 км в час. Чем больше разница температур между сушей и морем, тем сильнее ветер земли и морской бриз.

Почему дует ветер с моря

После захода солнца воздушная масса над прибрежной землей быстро теряет тепло, в то время как над водой она обычно не слишком отличается от ее дневной температуры. Когда воздушная масса над землей становится прохладней, чем воздушная масса над водой, наземный ветер начинает дуть от земли до моря.

Возбуждение теплого влажного воздуха из океана часто приводит к возникновению над береговой линией дневных облаков. Кроме этого, нередко движение воздушных масс и морские бризы используются туристами для полетов на дельтапланах. Несмотря на то что наземные и морские бризы преобладают на морском побережье, они также часто регистрируются вблизи крупных водоемов. Береговые и морские бризы приводят к повышению уровня влажности, возникновению осадков и умеренным температурам в прибрежных районах.

Объяснение для детей: почему дует ветер

Морские бризы чаще всего наблюдаются в жаркие летние дни из-за неравных скоростей нагрева земли и воды. В течение дня поверхность суши нагревается быстрее поверхности моря. Поэтому часть атмосферы над землей теплее, чем над океаном.

Теперь вспомним, что теплый воздух легче, чем более холодный. В результате он поднимается. В результате этого процесса более прохладный воздух над океаном занимает место у поверхности земли, чтобы заменить восходящие теплые массы.

Тем не менее стоит знать о том, что ветер формируется не только в результате различий в температуре. Глобальные движения атмосферы возникают в результате вращения Земли. Эти ветры группируют пассаты и муссоны. Пассаты происходят вблизи экватора и двигаются либо с севера, либо с юга к экватору. В средних широтах Земли, между 35 и 65 градусами, преобладают западные ветры. Они дуют с запада на восток, а также в сторону полюсов. Полярные ветры дуют вблизи северных и южных полюсов. Они движутся с полюсов на восток или на запад соответственно.

Наш мир полон загадок и интересных вещей. Разгадать их — задача человечества. Впереди нас ждут еще большие открытия, а пока мы уже точно знаем ответ на вопрос о том, как и почему дует ветер, а также какими факторами обусловлено его образование. Это дает возможность прогнозировать изменения погодных условий.

Более трёхсот лет назад Галлей, известный главным образом благодаря открытой им комете, предложил объяснять возникновение ветра действием архимедовой силы при перепаде температуры: тёплый и лёгкий воздух поднимается, тяжёлый и холодный - опускается.

Международная группа исследователей, в которую вошли сотрудники Петербургского института ядерной физики, предложила принципиально новый физический механизм образования ветра в земной атмосфере.

Потоки газов возникают при перепадах (градиентах) давления. Давление воздуха уменьшается с высотой, образуя вертикальный градиент давления, однако он не создаёт ветра. Работу, производимую при движении воздуха этим градиентом давления, в точности компенсирует противоположная по знаку работа силы тяжести, и воздух находится в равновесном состоянии.

Влажный воздух, поднимаясь, охлаждается, и водяной пар конденсируется. Поэтому давление водяного пара с высотой падает быстрее, чем этого требует условие равновесия. При этом работа, совершаемая градиентом давления над влажным воздухом при его подъёме, в несколько раз превышает работу силы тяжести, действующей на водяной пар. Именно эта разница и создаёт ветер в земной атмосфере. Неравновесное вертикальное распределение водяного пара можно сравнить со сжатой пружиной, которая распрямляется при подъёме влажного воздуха, приводя его в движение. Поэтому конденсационная мощность, связанная с вертикальным подъёмом воздуха, в соответствии с законом сохранения энергии переводится в мощность горизонтальных ветров.

Мощность атмосферной циркуляции определяется локальной скоростью конденсации и, следовательно, осадками. Количественная оценка мощности глобальной циркуляции воздуха, полученная на основе новой теории, прекрасно совпала с накопленными данными наблюдений (о мощности ветровой циркуляции можно независимо судить по наблюдаемым горизонтальным градиентам давления и скоростям ветра).

В области конденсации возникает зона пониженного давления, затягивающая воздух из прилегающих областей. На суше такие устойчивые зоны пониженного давления создаются обширными лесами: влага сохраняется в лесной почве, испаряется с поверхности почвы и листьев и конденсируется над пологом леса. При этом возникает ветер, приносящий влагу с океана.

Важнейшее следствие нового механизма формирования ветра - переосмысление роли лесов в переносе влаги с океана на сушу. Этот перенос компенсирует речной сток воды обратно в океан. Уничтожение лесов приводит к обезвоживанию и опустыниванию суши и представляет собой гораздо большую угрозу для климата, чем предполагает современная климатология (об этом см. также «Наука и жизнь» № ).

Новая теория вызвала бурную дискуссию в научном сообществе. Статья, отправленная в журнал «Atmospheric Chemistry and Physics» («Атмосферная химия и физика»), находилась на рецензировании более двух с половиной лет. В итоге редакционная коллегия журнала приняла к печати статью, снабдив её комментарием редактора. В нём подчёркивается, что публикацию «совершенно нового взгляда на движущую силу атмосферной динамики» следует рассматривать как «призыв к дальнейшему развитию» представленных авторами положений.

Движущийся в определенном направлении. На других планетах он представляет собой массу свойственных их поверхности газов. На Земле ветер движется преимущественно горизонтально. Классификация, как правило, осуществляется в соответствии со скоростью, масштабом, типами сил, их вызывающими, местам распространения. Под влиянием потоков находятся различные природные явления и погода. Ветер способствует переносу пыли, семян растений, способствует перемещению летающих животных. Но как появляется направленный воздушный поток? Откуда дует ветер? От чего зависит его продолжительность и сила? И вообще, почему ветры дуют? Об этом и многом другом - далее в статье.

Классификация

В первую очередь ветры характеризуют по силе, направлению и продолжительности. Порывами считаются сильные и кратковременные перемещения (до нескольких секунд) воздушных потоков. Если дует сильный ветер средней продолжительности (примерно минуту), то его называют шквалом. Более продолжительные воздушные потоки называют в соответствии с их силой. Так, к примеру, легкий ветер, дующий на побережье, - это бриз. Есть еще тайфун, Продолжительность ветров может быть также различной. Некоторые длятся несколько минут, например. Бриз, зависящий от перепада температур на поверхности рельефа в течение суток, может продолжаться до нескольких часов. Местная и общая циркуляция атмосферы складываются из пассатов и муссонов. Оба этих типа относятся к категории "глобальных" ветров. Муссоны вызваны сезонными изменениями в температуре и имеют продолжительность до нескольких месяцев. Пассаты - это постоянно перемещающиеся. Они обусловлены разницами температур на различных широтах.

Как объяснить ребенку, почему дует ветер?

Для детей в раннем возрасте это явление представляет отдельный интерес. Ребенок не понимает, где образуется поток воздуха, из-за чего в одном месте он есть, а в другом - нет. Достаточно просто объяснить малышу, что зимой, например, дует холодный ветер из-за низкой температуры. Как же происходит этот процесс? Известно, что воздушный поток представляет собой массу молекул газов атмосферы, совместно перемещающихся в одном направлении. Небольшой по объему воздушный поток, обдувая может свистеть, срывать шапки с прохожих. Но если масса газовых молекул обладает большим объемом и шириной в несколько километров, то она может покрыть достаточно большое расстояние. В закрытых помещениях воздух практически не перемещается. И о его существовании можно даже и забыть. Но если выставить, например, руку из окна движущегося автомобиля, то можно кожей ощутить воздушный поток, его силу и давление. Откуда дует ветер? Движение потока осуществляется вследствие разницы давления в разных участках атмосферы. Рассмотрим этот процесс более подробно.

Разница атмосферного давления

Так почему дует ветер? Для детей лучше привести в пример плотину. С одной стороны высота столба воды, к примеру, три, а с другой - шесть метров. При открытии шлюзов вода перетечет в тот участок, где ее меньше. Примерно то же самое происходит и с воздушными потоками. В разных частях атмосферы давление различно. Это обусловлено разницей в температуре. В теплом воздухе движение молекул осуществляется быстрее. Частицы стремятся разлететься друг от друга в разные стороны. В связи с этим теплый воздух больше разряжен и весит меньше. В результате давление, которое в нем создается, снижается. Если же температура понижена, то молекулы образуют более тесные скопления. Воздух, соответственно, весит больше. Давление при этом повышается. Аналогично воде, воздух обладает свойством перетекать из одной зоны в другую. Так, поток переходит из участка с повышенным давлением в область с пониженным. Вот почему ветры дуют.

Движение потоков около водоемов

Почему ветер дует с моря? Рассмотрим пример. В солнечный день лучи прогревают и берег, и водоем. Но вода нагревается намного медленнее. Это связано с тем, что поверхностные теплые слои незамедлительно начинают смешиваться с более глубокими, и потому холодными слоями. А вот берег нагревается намного быстрее. И воздух над ним более разряжен, а давление, соответственно, ниже. Атмосферные потоки устремляются от водоема к берегу - в более свободную область. Там они, нагреваясь, поднимаются вверх, снова освобождая место. Вместо них появляется снова прохладный поток. Вот так происходит циркуляция воздуха. На пляже отдыхающие могут периодически чувствовать легкий прохладный ветерок.

Значение ветров

Выяснив, почему ветры дуют, следует сказать о том, какое воздействие они оказывают на жизнь на Земле. Ветер имеет большое значение для человеческой цивилизации. Вихревые потоки вдохновляли людей на создание мифологических произведений, расширяли торговый и культурный диапазон, воздействовали на исторические явления. Ветры также выступали в качестве поставщиков энергии для разных механизмов и агрегатов. За счет движения потоков воздуха получили возможность преодолевать значительные расстояния по океанам и морям, а воздушные шары - по небу. Для современных летательных аппаратов ветры имеют большое практическое значение - они позволяют экономить топливо и увеличивать Но следует сказать, что воздушные потоки могут приносить и вред человеку. Так, например, из-за градиентных колебаний ветра может быть потерян контроль над управлением самолета. В небольших водоемах быстрые воздушные потоки и вызванные ими волны могут разрушить постройки. Во многих случаях ветры способствуют увеличению масштаба пожара. В целом, явления, связанные с образованием воздушных потоков, различными способами воздействуют на живую природу.

Глобальные эффекты

Во многих районах планеты преобладают воздушные массы, обладающие определенным направлением движения. В районе полюсов, как правило, преобладают восточные, а в умеренных широтах - западные ветры. При этом в тропиках воздушные потоки принимают снова восточное направление. На границах между данными зонами - субтропическом хребте и полярном фронте - расположены так называемые области затишья. Преобладающие ветры в этих зонах практически отсутствуют. Здесь движение воздуха осуществляется главным образом вертикально. Это объясняет появление зон высокой влажности (близ полярного фронта) и пустынь (около субтропического хребта).

Тропики

В этой части планеты в западном направлении дуют пассаты, приближаясь к экватору. За счет постоянного перемещения этих воздушных потоков происходит перемешивание атмосферных масс на Земле. Это может проявляться в значительных масштабах. Так, к примеру, пассаты, перемещающиеся над Атлантическим океаном, переносят пыль с африканских пустынных территорий в Вест-Индию и некоторые районы Северной Америки.

Локальные эффекты формирования воздушных масс

Выясняя, почему ветры дуют, следует сказать и о влиянии наличия тех или иных географических объектов. Одним из локальных эффектов формирования воздушных масс считается температурный перепад между не слишком удаленными участками. Он может быть спровоцирован разными коэффициентами поглощения света либо различной теплоемкостью поверхности. Сильнее всего последний эффект проявляется между и сушей. В результате возникает бриз. Еще одним локальным фактором, представляющим важность, является присутствие горных систем.

Влияние гор

Эти системы могут представлять собой некий барьер на пути движения воздушных потоков. Кроме этого, горы во многих случаях сами вызывают ветрообразование. Воздух над взгорьями прогревается сильнее, чем атмосферные массы над низменностями на той же высоте. Это способствует формированию зон пониженного давления над горными хребтами и ветрообразованию. Данный эффект часто провоцирует появление горно-долинных атмосферных движущихся масс. Такие ветры преобладают в областях с пересеченной местностью.

Повышение трения у долинной поверхности приводит к отклонению параллельно направленного воздушного потока на высоту расположенных рядом гор. Это способствует формированию струйного высотного течения. Скорость этого потока может превышать силу окружающего ветра до 45%. Как было выше сказано, горы могут выступать в качестве препятствия. При обходе цепи поток меняет свое направление и силу. Перепады в горных хребтах оказывают существенное влияние на движение ветра. Например, если в горной цепи, которую преодолевает атмосферная масса, есть перевал, то поток проходит его с заметным увеличением скорости. В этом случае работает эффект Бернулли. Необходимо отметить, что даже незначительные перепады высот вызывают колебания Из-за существенного градиента скорости воздуха поток становится турбулентным и продолжает таким оставаться даже за горой на равнине на определенном расстоянии. Такие эффекты представляют в некоторых случаях особое значение. Например, они важны для самолетов, осуществляющих взлет и посадку на горных аэродромах.

Подобно некоторым другим планетам Солнечной системы Земля окружена слоем газов. Этот слой называется атмосферой. Земная атмосфера состоит в основном из азота и кислорода.

Отдельные молекулы газов постоянно с высокой скоростью перемещаются в различных направлениях. Все вместе они прочно привязаны к Земле, силой ее гравитации.

Что такое ветер?

Ветер - это совместное перемещение в одном на правлении больших масс молекул атмосферных газов. Ручеек таких движущихся синхронно молекул может свистеть, обдувая высокое здание, и срывать с прохожих шляпы, но если молекул целая река, да еще шириной в несколько километров, то такой ветер может облететь вокруг всей планеты.

В закрытом помещении, где воздух едва движется, можно даже забыть о его существовании. Но если выставить руку за окно движущегося автомобиля, то становится ясно, что воздух существует, и хотя он невидим, но оказывает ощутимое давление. Действительно, мы постоянно испытываем на себе давление воздуха, который кажется эфемерным и невесомым. Но на самом деле вся атмосфера Земли весит ни много ни мало 5 квадриллионов тонн.

Интересный факт: ветер дует потому, что давление воздуха различно в разных участках атмосферы.

Ветры случаются от того, что атмосферное давление в разных участках атмосферы несколько различается. Почему разница в давлении вызывает ветер? Представьте себе плотину. Высота уровня воды с одной ее стороны 6 метров, с другой - 3. Если открыть шлюзы плотины, то вода быстро потечет в ту сторону, где уровень воды 3 метра, и будет течь, пока уровни воды не сравняются. Нечто подобное происходит и с воздухом.

Ветер - это воздух, находящийся в движении относительно земной поверхности; а движется он вследствие колебаний атмосферного давления. В противном случае ветра не было бы. Разница в давлении существует над регионами, где солнце неравномерно нагревает земную поверхность.

Над теплой поверхностью воздух также нагревается и увеличивается в объеме, соответственно давление его возрастает по сравнению с более прохладными областями.

Воздух можно представить в виде слоев между поверхностями с постоянным давлением (справа), причем самый плотный слой находится внизу. Когда воздух неизменен, его слои - ровные и плоские, как на этапе 1. Но если одна из областей (этап 2, желтый цвет) поглощает определенное количество тепла, то воздух расширяется, давление его увеличивается, и слои воздушного давления также расширяются и приобретают изгиб.

Затем воздух начинает перемещаться из области высокого давления в область низкого давления, отчего высоко над землей возникает ветер (этап 3). Чем больше амплитуда колебаний температур - и, соответственно, давления - между двумя областями, тем сильнее дующий между ними ветер.

Неравномерное нагревание. Солнце нагревает точку В, отчего температура воздуха над ней повышается (справа). Воздух увеличивается в объеме и поднимается, а давление его возрастает.

Конвекция вызывает ветры

Давление воздуха увеличивается с возрастанием температуры. Поэтому, если масса теплого воздуха граничит с массой более холодного, то давление в этих двух массивах будет разным. Эта разница обуславливает конвекционные потоки (этапы 1-4), которые порождают ветер между двумя зонами.

Равновесие. Температура в точках А и В (слева) одинаковая, как и давление над ними. Следовательно, между этими точками нет ветра.

Созидающая сила. Разница в давлении воздуха над точками А и В порождает градиентную силу, которая перемещает воздух из областей высокого давления в области низкого давления. Она же несет часть воздуха, находящегося над точкой В, к точке А, вызывая верхнеатмосферный ветер (красная стрелка) в этом же направлении.

Поверхностные ветры. Воздух, оказавшийся в точке А, заставляет давление расти, в то время как в точке В оно падает. Это порождает поверхностный ветер, стремящийся в направлении, противоположном верхнеатмосферному ветру. Нисходящий поток в А и восходящий поток в В завершают цикл.

Составляя метеорологические карты, ученые опираются на воображаемые атмосферные поверхности, которые называются поверхностями постоянного давления (изогнутые плоскости, сверху). В каждой точке этой поверхности давление неизменно. Когда воображаемая плоскость, параллельная Земле (красный контур), пересекается с поверхностью постоянного давления, метеорологи проводят линию - изобару - отделяющую области с разным давлением воздуха. Воздушная масса между изобарами (темно-синий сегмент) направляется градиентной силой (зеленая стрелка) в область более низкого давления.

Круговые изобары

В областях с разным давлением направление ветра определяется также и центробежной силой. В верхнем слое атмосферы градиентная сила давления, сила вращения и центробежная сила находятся в равновесии, если ветры дуют по часовой стрелке вокруг зоны высокого давления (крайнее слева, вверху) и против часовой стрелки вокруг зоны низкого давления (слева, вверху). Над поверхностью сила трения поворачивает ветер наружу-вверх (крайнее слева, внизу) и внутрь-вниз (слева, внизу).