Виникнення вітру

Сонячна енергія є першопричиною всіх рухів (вітру) в повітряній оболонці Землі. Однак, крім припливу сонячної енергії, до головних факторів, що викликають виникнення вітру, відносяться також обертання Землі навколо своєї осі, неоднорідність підстилаючої поверхні і тертя повітря об поверхню землі.

В атмосфері спостерігаються руху різних масштабів — від величин десятків і сотень метрів (місцеві вітри) і до сотень і тисяч кілометрів (найбільші атмосферні вихори-циклони і антициклони, мусони, пасати, вітри на висотах).

Під дією згаданих вище факторів на Землі виникає неоднаковий розподіл атмосферного тиску і породжувані ним повітряні течії. Повітряні течії направлені з областей високого тиску в сторону низького тиску. Відтік повітря продовжується до тих пір, поки не зникне різниця тиску. Вектор, що характеризує ступінь зміни атмосферного тиску в просторі, називається барическим градієнтом. Величина барического градієнта визначається зміною тиску на одиницю відстані. За останнє прийнято відстань, рівну 100 км. Баричний градієнт спрямований по нормалі від високого тиску до низького. Він є результуючим усіх сил атмосферного тиску, що діють на одиничний об’єм повітря. Чим більше баричний градієнт, тим більше швидкість вітру.

Швидкість вітру в багатьох країнах визначається в метрах за секунду (м/с) і в кілометрах в годину (км/год). В морському флоті сила вітру вимірюється в балах за 12-бальною шкалою. У ряді країн швидкість вітру визначається у вузлах в годину і в милях на годину. Для перекладу швидкості вітру з метрів в секунду, в кілометри в годину, вузли і бали наводиться таблиця 16.

Так як нагрівання та охолодження повітря в нижніх шарах атмосфери відбуваються від поверхні землі, то при нагріванні повітря розширюється і піднімається вгору. На його місце приходить більш холодне повітря. Внаслідок того що ступінь нагрівання поверхні землі, а відповідно і повітря, різна в точках, розташованих не тільки на великих відстанях один від

 

Схема виникнення бризу

одного, але і на малих відстанях, процес нагрівання і витіснення теплих мас повітря холодними відбувається безперервно і повсюдно. Незалежно від масштабів цього процесу, там, де створюються умови для виникнення горизонтального градієнта тиску, з’являються повітряні течії, що прагнуть знищити неоднорідність полів температури і тиску.

Бризи. Найбільш простий процес виникнення вітру часто можна спостерігати влітку біля берега моря в ясну і тиху погоду. Вдень зазвичай приємний свіжий вітер дме на берег, вночі, навпаки, вітер спрямований із берега на море. Ця особливість вітру на морському узбережжі пояснюється різницею у швидкості нагрівання та охолодження повітря над сушею і морем. Вдень поверхня суші, а отже, і прилеглі до неї шари повітря нагріваються швидше, ніж море і повітря над ним. Тому створюється різниця між температурою повітря над сушею і морем.

Повітря над сушею, як більш теплий і відносно легкий, піднімається вгору, а на його місце спрямовується більш холодне повітря з моря. Вночі, навпаки, повітря над сушею охолоджується швидше, ніж над теплою водою. Тому повітря з берега спрямовується на море, щоб зайняти місце піднімається тут більш теплого повітря.

На деякій висоті створюються повітряні течії, зворотні тим, які спостерігаються у поверхні землі. Такі вітри, що спостерігаються на берегах морів і озер, називають бризами.

Бризи, будучи місцевими вітрами, не володіють великою силою. На рисунку 28 схематично зображено рух мас повітря вдень і вночі. Як видно на малюнку, вдень потік повітря внизу направлений з моря. Висота цього потоку невелика, всього кілька сотень метрів. За дослідженнями П. А. Воронцова та ін, на Чорноморському узбережжі Кавказу над бризовым потоком на висоті 1,5—2 км виникає потік, спрямований у протилежний бік. Вночі внизу і вгорі напрямок руху змінюється на зворотне. Вище рівня бризової циркуляції напрямок та швидкість вітру визначаються процесами більш крупного масштабу.

При інтенсивних атмосферних процесах, що супроводжуються сильними вітрами, бризова циркуляція, як менш слабка, поглинається циркуляцією більшого масштабу.

Гірсько-долинні вітри. Подібно морському бризу, виникають гірничо-долинні вітри. Вдень вони спрямовані з долини вгору по гірських схилах, а вночі, навпаки, з гір в долини. Це зумовлено неоднаковим нагріванням і охолодженням гір і долин. Вдень повітря над гірськими схилами, нагріваючись, має більш високу температуру, ніж повітря на тих же висотах над долиною. Тому повітря над схилами, як більш легкий, піднімається вгору, а повітря з боку долин спрямовується на схили гір. Вночі, навпаки, схили гір охолоджуються більше, ніж повітря над долинами. Тому більш холодне повітря з гір спрямовується в долини.

У середніх широтах гірничо-долинні вітри спостерігаються влітку при тихій погоді до висоти 1-3 км. Швидкість їх зазвичай не перевищує 3-5 м/сек. Але в рідкісних випадках, при певному рельєфі і стан атмосфери, швидкість гірсько-долинного вітру може досягати 6 м/с і більше. При похмурої погоди гірничо-долинні вітри не спостерігаються, так як вони порушуються циркуляцією атмосфери більш крупного масштабу.

Мусони. На відміну від бризовых вітрів, мають добовий хід і поширюються на невелику відстань від берегової смуги, вітри, що виникають між материками і океанами, мають сезонний характер і поширюються на великі території.

Виникають вони наступним чином. Взимку над холодними материками маси повітря охолоджуються, а океани, які набрали за літнє півріччя значні запаси тепла, інтенсивно витрачають його на нагрівання повітря. Влітку, навпаки, материки нагріваються швидше і сильніше, ніж океани.

Таким чином, на величезних просторах материків і океанів виникають великі і малі різниці температури і тиску, що є причиною сезонних змін напрямку вітру між океаном і сушею. Взимку з охолодженої суші, де тиск зростає, вітер близьких до земної поверхні шарах спрямовується на теплий океан, де утворюється низький тиск, а влітку — з холодного океану на нагріту сушу, тобто знову-таки з області високого тиску в бік низького. Ці сезонні вітри називаються мусонами.

Циркуляція повітря між низькими і високими широтами. Масштаби циркуляції атмосфери між екватором і високими широтами ще більш грандіозні. Як ми бачили вище, на екваторі і в низьких широтах приплив сонячної енергії значно більше, ніж у середніх і високих широтах. Відповідно з цим і прогрівання мас повітря різному в різних широтах. Холодні повітряні течії направляються з високих широт північної і південної півкуль до низьких, а теплі повітряні течії з екваторіальних і тропічних зон — до високих. Подібний обмін повітря між різними широтами, що відбувається протягом усього року в обох півкулях, кілька слабшаючи влітку і посилюючись взимку, і є основною циркуляцією повітря на земній кулі.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Перші цивілізації