Что такое ветер? Это сложное атмосферное явление, происходящее при наличии определенных условий. Почему это явление атмосферное? Потому что область возникновения этого явления - самый нижний атмосферный слой – тропосфера (8-12 км высоты над земной поверхностью).
Понятие ветра и его особенности
Ветер - это движение воздуха, причем не просто движение, а его перемещение в горизонтальном направлении над земной поверхностью. Когда давление в разных очках земного шара различно, воздушные массы стремятся распределиться над земной поверхностью более равномерно и заполнить место там, где атмосфера не так плотна.
Само атмосферное давление представляет собой давление воздуха на земную поверхность путем притяжения воздушных масс к Земле. В данном случае действует гравитационная сила, которая и удерживает воздух около поверхности Земли, и позволяет людям и предметам плотно соприкасаться с землей, а не улетать в космос.
На основании вышесказанного, можно сделать вывод: ветер движется не только горизонтально над поверхностью Земли, но еще и из области высокого атмосферного давления в область низкого.
Воздух нагревается крайне неравномерно, - отчасти этим и вызвано постоянное наличие ветров на планете.
Сильнее всего воздушные массы прогреваются на Экваторе - центральной широте Земли. Оттуда ветра распределяются уже по всей земной поверхности.
Сила и скорость ветра
Ветер нельзя увидеть, но его можно почувствовать, например его силу или скорость, с которой ветер сдувает с головы шапку или треплет листочки на деревьях. Не зря же иногда используется словесное выражение "ветер сбил с ног", означающее, что ветер был очень сильный.
Скорость ветра выражается в показателях «метр в секунду», «километр в час», а также его скорость может быть выражена по бальной шкале.
Существует так называемая шкала Бофорта - шкала с двенадцатью измерениями, разработанная Всемирной метеорологической организацией для измерения скорости ветра по создаваемому им волнению в открытых водных пространствах (чаще всего на море) и силе воздействия на наземные предметы.
При показателе шкалы Бофорта «0» скорость ветра достигает около 0-0,2 м/с и характеризуется безветрием. Листья деревьев не шевелятся.
При показателе шкалы Бофорта «4» ветер считается умеренным со скоростью 5,5-7,5 м/с. На земле сила такого ветра видна следующим образом: сильный воздушный поток поднимает пыль и мусор и катит их по дороге, а также приводит в движение ветви деревьев.
Шторм со скоростью ветра по шкале Бофорта наступает при цифре «9»: на земле начинают вырываться с корнем деревья и разрушаться покрытия крыш домов.
Разновидности ветра
Существуют несколько видов ветров как течений воздушных масс над гигантскими площадями: муссоны, пассаты, фён, бриз, бора.
Муссон – это ветер с четко установленными периодами активности. Воздушные массы под этим названием дуют с суши на море зимой, а летом – с моря на сушу. Ветер богат влагой. Его локализацию составляет в основном Азия.
Пассат – тип ветра, дующий между тропиками. Время его наблюдения – круглый год. По 12-балльной шкале этот ветер дует с силой 3-4 балла.
Бриз – теплый ветер с меньшей локализацией, чем, например муссон или пассат. Бриз в основном дует в ночное время суток с берега на море, днем с моря на берег. Направление может меняться несколько раз за сутки.
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).
Бывает, выглянешь за окно, а там деревья машут ветвями. На самом деле не деревья машут ветвями, а ветер дует с такой силой, что ветви с листьями гнутся в разные стороны. Ветер может быть лёгким и тёплым, а может быть сильным и холодным. А во многих сказках его даже называет могучим. Откуда же в нём столько силы? Почему дует ветер?
Наверняка вы не раз чувствовали, как дует ветер. Огромные потоки воздуха передвигаются с места на место вокруг нашей планеты. А что такое воздух? Это смесь газов, частички которых свободно летают в пространстве. В воздухе нет никаких стенок или границ. Однако где-то он теплее, где-то прохладнее, где-то частичек больше, где-то меньше - но он стремится стать везде одинаковым. И это движение воздуха, его стремление перемешаться - и есть ветер.
Подойди к двери (например, ведущей на застеклённый балкон) и попробуй определить, куда дует ветер вверху дверного проёма (выше) и около пола (ниже). Для этого можно поставить две свечи, внизу и вверху, и посмотреть, куда отклоняется их пламя. Или взять тонкую салфетку или ватку и поднести к дверям. Куда она отклонится? Вверху воздух выходит из комнаты наружу. Это тёплый воздух. Он легче и, поднимаясь, выходит на улицу. А холодный воздух тяжелее и занимает освободившееся от теплого воздуха место. Именно так получается и ветер в природе.
Солнечные лучи в течение дня пронизывают воздушную оболочку Земли. Часть из них достигает поверхности - они нагревают почву, камни и скалы, воду морей и океанов. А те отдают это тепло окружающему воздуху, и воздушная оболочка, окутывающая нашу планету - атмосфера - нагревается. Именно из-за солнца ветра на нашей планете не могут утихнуть.
Но в течение дня суша нагревается быстрее и сильнее, чем море. Воздух, находящийся над землёй, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью наоборот - земля остывает, вода же остается тёплой. Тёплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая его.
То же самое происходит и в огромных масштабах на поверхности всей планеты. На Земле самым тёплым местом является экватор. Поэтому в этой полосе тёплый воздух постоянно поднимается вверх. Он направляется в сторону полюсов, на Север и Юг. Затем, на определенных широтах, он опускается вниз и продолжает своё движение, но уже в двух направлениях - к полюсам и обратно к экватору.
Ещё одна сила, действующая на поток воздуха - это вращение Земли. Из-за него все ветры в Северном полушарии сдвигаются вправо, в Южном полушарии - влево.
Если бы солнце, земля и океаны оставили воздух в покое, то через некоторое время он всюду стал бы одинаковой температуры и влажности, а ветры затихли бы навсегда.
Знаете ли вы, что…
Самое ветреное место в мире - это порт Мартин. Находится он в Антарктиде. Здесь расположен так называемый полюс ветров. В течение года в Антарктиде бывает 340 бурных дней со средней скоростью ветра около 20 метров в секунду.
История человека тесно связана с ветром : именно он приводил в движение парусные корабли, лопасти мельниц, которые преобразовывали его энергию в механическую.
Самый быстрый ветер рождается внутри воронки торнадо. Его скорость достигает 480 километров в час .
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.
Согласно определению, ветер – это горизонтально направленное движение воздушных масс (потоков) на небольшом расстоянии от поверхности земли. Тут все понятно. Более сложный вопрос: что приводит в движение эти воздушные массы, то есть, почему дует ветер?
Факторы, образующие ветер
В глобальном, то есть планетарном масштабе, ветер образуют три фактора, имеющие между собой тесную взаимосвязь:
- Разница давления в различных точках атмосферы.
- Температурная разница между различными частями суши и атмосферы.
- Сила Кориолиса. Она порождается вращением нашей планеты вокруг собственной оси.
Первый фактор - это прямое следствие второго фактора. То есть, разное давление возникает в различных точках атмосферы, потому что эти точки имеют неодинаковую температуру. Теплый воздух имеет низкое давление из-за того, что его молекулы стараются максимально дальше оттолкнуться друг от друга. Молекулы холодного воздуха наоборот стремятся иметь между собой минимальное расстояние. Поэтому холодные воздушные массы оказывают большее давление на атмосферу.
Таким образом возникает ветер – воздушные потоки из области высокого давления перемещаются в область низкого давления. Идет выравнивание давления и заполнение атмосферных пустот. Это можно представить на примере 2-х прудов. У 1-го уровень воды выше, чем у 2-го. Если открыть шлюз, тогда вода из 1-го пруда будет поступать во 2-й до тех пор, пока их уровень не станет одинаковым.
Этим можно объяснить, почему ветер дует с моря на сушу летом, а зимой наоборот. Дело все в том, что летом воздух над морем более прохладный, чем над прогретой сушей. Зимой же морская вода остывает медленнее, чем земная поверхность. Поэтому воздушные массы над морями и океанами имеют в это время года более высокую температуру.
В планетарном масштабе, а не местном, можно сказать, что холодные воздушные массы перемещаются к экватору от полюсов. Эти потоки не равномерные, а турбулентные, то есть являются отдельными воздушными струями. Потому что каждый местный источник тепла по-разному влияет на погоду. Направление ветра в каждом районе Земли зависит от расположения суши, гор и водной поверхности. К тому же, в некоторых областях нашей планеты есть участки с постоянным высоким атмосферным давлением. Такие участки определяют направление ветров в данных областях и называются "антициклонами".
Разновидности ветров
- Муссон – сезонный устойчивый ветер, который вызван разницей температур воздушных масс над определенными районами планеты и меняющий свое направление в зависимости от времени года. Летние муссоны дуют с океанов на сушу, а зимние с суши на океаны.
- Пассаты – постоянное воздушное течение над океанами в тропиках, возникающее под действием силы вращения Земли вокруг своей оси (сила Кориолиса). Откуда дует ветер, возникающий под воздействием этой силы? Для Северного полушария характерно северо-восточное направление ветра, а для Южного – юго-восточное. В океанских просторах пассаты обусловили возникновение морских пассатных течений, на поверхности суши они способствовали образованию зоны тропических пустынь.
- Тайфун – одна из разновидностей тропического циклона, которая типична для юго-восточного побережья Тихого океана.
Ветру принадлежит огромная роль в развитии всей нашей планеты. Ветром разносится большинство семян. Он участвует в формировании рельефа планеты, делая из одних земель цветущие оазисы, а из других бесплодные пустыни. Благодаря ветру, человек научился преодолевать огромные водные пространства, что способствовало развитию науки и торговли.
Загрузка...
