Атмосфера гетерогенді. Құрамында, әсіресе жер бетіне жақын жерде ауа массаларын ажыратуға болады.
Ауа массалары - белгілі бір жалпы қасиеттері бар (температура, ылғалдылық, мөлдірлік және т.б.) және біртұтас қозғалатын ауаның жеке үлкен көлемдері. Дегенмен, бұл көлемнің ішінде желдер әртүрлі болуы мүмкін. Ауа массасының қасиеттері оның түзілу ауданымен анықталады. Ол оларды өзі түзетін немесе ұзаққа созылатын астыңғы бетпен жанасу процесінде алады. Ауа массалары әртүрлі қасиеттерге ие. Мысалы, Арктиканың ауасының температурасы төмен, ал тропиктердің ауасы жылдың барлық маусымында жоғары температураға ие, Солтүстік Атлантиканың ауасы Еуразия материгінің ауасынан айтарлықтай ерекшеленеді. Ауа массаларының көлденең өлшемдері орасан зор, оларды материктер мен мұхиттармен немесе олардың үлкен бөліктерімен салыстыруға болады. Атмосфералық қысымы әртүрлі аймақтарда түзілетін ауа массаларының негізгі (аймақтық) түрлері бар: арктикалық (антарктикалық), қоңыржай (полярлық), тропиктік және экваторлық. Аймақтық ауа массалары түзілу аймағындағы жер асты бетінің сипатына қарай теңіздік және континенттік болып бөлінеді.
Арктикалық ауа Солтүстік Мұзды мұхит үстінде, ал қыста Еуразияның солтүстігі мен Солтүстік Америкада да қалыптасады. Ауа төмен температура, төмен ылғалдылық, жақсы көріну және тұрақтылықпен сипатталады. Оның қалыпты ендіктерге басып кіруі айтарлықтай және күрт суытуды тудырады және басым ашық және ала бұлтты ауа райына әкеледі. Арктикалық ауа келесі түрлерге бөлінеді.
Теңіз арктикалық ауасы (МАА) – жылырақ еуропалық Арктикада мұзсыз, температурасы жоғары және ылғалдылығы жоғары қалыптасады. Қыста оның құрлыққа басып кіруі жылынуды тудырады.
Континенттік арктикалық ауа (кАв) – Орталық және Шығыс мұзды Арктика мен материктердің солтүстік жағалауында (қыста) түзіледі. Ауаның температурасы өте төмен және ылғалдылығы төмен. КАВ-ның материкке басып кіруі ашық ауа-райында және жақсы көрінуде қатты салқындайды.
Оңтүстік жарты шардағы арктикалық ауаның аналогы антарктикалық ауа болып табылады, бірақ оның әсері негізінен іргелес теңіз беттеріне, сирек Оңтүстік Американың оңтүстік шетіне дейін таралады.
Қалыпты (полярлық) ауа. Бұл қоңыржай ендіктердің ауасы. Ол сондай-ақ екі кіші түрді ажыратады. Кең континенттік беттерде түзілетін континенттік қалыпты ауа (КТА). Қыста өте салқын және тұрақты, ауа-райы әдетте қатты аязмен ашық. Жазда ол қатты қызады, онда ағындар көтеріледі, бұлт пайда болады, жаңбыр жиі жауады, найзағай байқалады. Теңіз қоңыржай ауасы (ММА) мұхиттардың үстіндегі ортаңғы ендіктерде қалыптасады және континенттерге батыс желдер мен циклондар арқылы тасымалданады. Ол жоғары ылғалдылықпен және қалыпты температурамен сипатталады. Қыста ауа-райы бұлтты ауа-райы, қатты жауын-шашын және температураның жоғарылауы (жылымық) әкеледі. Жазда ол үлкен бұлттар мен жаңбыр әкеледі; оның инвазиясы кезінде температура төмендейді.
Қоңыржай ауа полярлық, сонымен қатар субтропиктік және тропиктік ендіктерге енеді.
Тропикалық ауа тропиктік және субтропиктік ендіктерде, ал жазда – қоңыржай ендіктердің оңтүстігіндегі континенттік аймақтарда қалыптасады. Тропикалық ауаның екі кіші түрі бар. Құрлықтық тропиктік ауа (КТА) құрлық үстінде қалыптасады және жоғары температурамен, құрғақтықпен және шаңдылықпен ерекшеленеді. Тропикалық теңіз ауасы (mTa) тропиктік сулардың (тропиктік мұхит аймақтары) үстінде түзіледі және жоғары температура мен ылғалдылықпен сипатталады.
Тропикалық ауа қоңыржай және экваторлық ендіктерге енеді.
Экваторлық ауа экваторлық белдеуде пассат желдері әкелетін тропиктік ауадан түзіледі. Ол жыл бойына жоғары температура мен жоғары ылғалдылықпен сипатталады. Сонымен қатар, бұл қасиеттер құрлықта да, теңіз үстінде де сақталады, сондықтан экваторлық ауа теңіздік және континенттік субтиптерге бөлінбейді.
Ауа массалары үздіксіз қозғалыста болады. Сонымен қатар, егер ауа массалары жоғары ендіктерге немесе суық бетке ауысса, олар жылынуды әкелетіндіктен жылы деп аталады. Төменгі ендікке немесе жылырақ бетке қозғалатын ауа массаларын суық деп атайды. Олар суық ауа райын әкеледі.
Басқа географиялық аймақтарға ауысқанда, ауа массалары бірте-бірте олардың қасиеттерін өзгертеді, ең алдымен температура мен ылғалдылық, т.б. басқа түрдегі ауа массасына айналады. Жергілікті жағдайлардың әсерінен ауа массаларының бір түрден екінші түрге айналу процесі трансформация деп аталады. Мысалы, экваторға және қоңыржай ендікке енетін тропиктік ауа сәйкесінше экваторлық және қоңыржай ауаға айналады. Қоңыржай теңіз ауасы, бір рет материктердің тереңдігінде, қыста салқындап, жазда қызып, үнемі құрғап, континенттік қоңыржай ауаға айналады.
Барлық ауа массалары олардың тұрақты қозғалысы процесінде, тропосфераның жалпы айналымы процесінде өзара байланысты.
Ауа массалары- жер атмосферасының төменгі бөлігіндегі ауаның үлкен көлемі - көлденең өлшемдері көп жүздеген немесе бірнеше мың километр және тік өлшемдері бірнеше километр болатын, көлденеңінен шамамен біркелкі температура мен ылғалдылықпен сипатталатын тропосфера.
Түрлері:Арктиканемесе Антарктикалық ауа(AB), Қалыпты ауа(UW), тропикалық ауа(теледидар), Экваторлық ауа(EV).
Желдету қабаттарындағы ауа пішінде қозғала алады ламинарлынемесе турбуленттіағын. Тұжырымдама «ламинарлық»жеке ауа ағындары бір-біріне параллель және турбуленттіліксіз желдету кеңістігінде қозғалатынын білдіреді. Егер турбулентті ағыноның бөлшектері параллель қозғалып қана қоймай, көлденең қозғалысты да орындайды. Бұл желдету құбырының барлық көлденең қимасы бойынша құйындылардың пайда болуына әкеледі.
Желдету кеңістігіндегі ауа ағынының жағдайы байланысты: Ауа ағынының жылдамдығы, Ауа температурасы, Желдету құбырының көлденең қимасының ауданы, Желдету құбырының шекарасындағы құрылыс элементтерінің пішіндері мен беттері.
Жер атмосферасында әр түрлі масштабтағы ауа қозғалысы байқалады - ондаған және жүздеген метрден (жергілікті желдер) жүздеген және мыңдаған километрге дейін (циклондар, антициклондар, муссондар, пассаттық желдер, планетарлық фронтальды аймақтар).
Ауа үздіксіз қозғалады: көтеріледі - жоғары қозғалыс, төмендейді - төмен қозғалыс. Ауаның көлденең бағытта қозғалысы жел деп аталады. Желдің пайда болу себебі - жер бетіндегі ауа қысымының біркелкі бөлінбеуі, ол температураның біркелкі таралмауынан туындайды. Бұл жағдайда ауа ағыны қысымы жоғары жерлерден қысым азырақ жаққа қарай жылжиды.
Жел болған кезде ауа біркелкі қозғалмайды, бірақ дүмпулер мен екпінділерде, әсіресе жер бетіне жақын жерде. Ауаның қозғалысына әсер ететін көптеген себептер бар: ауа ағынының жер бетіндегі үйкелісі, кедергілерге тап болуы және т.б. Сонымен қатар, ауа ағындары Жердің айналуының әсерінен оңға қарай ауытқиды. солтүстік жарты шарда, ал оңтүстік жарты шарда солға қарай.
Әртүрлі беттік жылулық қасиеттері бар аумақтарды басып алған ауа массалары бірте-бірте өзгереді. Мысалы, қоңыржай теңіз ауасы құрлыққа еніп, ішке қарай жылжи отырып, бірте-бірте қызып, құрғап, континенттік ауаға айналады. Ауа массаларының өзгеруі әсіресе қоңыржай ендіктерге тән, оған тропиктік ендіктерден жылы және құрғақ ауа және субполярлық ендіктерден суық және құрғақ ауа мезгіл-мезгіл еніп отырады.
Мұхит пен атмосфераның өзара әрекеттесуі.
27. Ауа массаларының циркуляциясы.
© Владимир Каланов,
«Білім - күш».
Атмосферадағы ауа массаларының қозғалысы жылулық жағдайлармен және ауа қысымының өзгеруімен анықталады. Жер шарындағы негізгі ауа ағындарының жиынтығы деп аталады жалпы атмосфералық циркуляция. Атмосфераның жалпы циркуляциясын құрайтын негізгі ауқымды атмосфералық қозғалыстар: ауа ағындары, реактивті ағындар, циклондар мен антициклондардағы ауа ағындары, пассаттық желдер мен муссондар.
Ауаның жер бетіне қатысты қозғалысы – жел- ауа массасының әртүрлі жерлеріндегі атмосфералық қысым бірдей болмағандықтан пайда болады. Жел - ауаның көлденең қозғалысы деп жалпы қабылданған. Шын мәнінде, ауа әдетте Жер бетіне параллель емес, аздап бұрышпен қозғалады, өйткені атмосфералық қысым көлденең және тік бағытта өзгереді. Желдің бағыты (солтүстік, оңтүстік, т.б.) желдің қай бағытта соғып жатқанын білдіреді. Жел күші оның жылдамдығын білдіреді. Ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жел күшейеді. Желдің жылдамдығы жер бетінен 10 метр биіктіктегі метеорологиялық станцияларда секундына метрмен өлшенеді. Тәжірибеде жел күші нүктелермен өлшенеді. Әрбір нүкте секундына екі-үш метрге сәйкес келеді. Желдің күші 9 болса, ол қазірдің өзінде дауыл болып саналады, ал жел 12 болса, ол дауыл болып саналады. Жалпы «дауыл» термині магнитудасына қарамастан кез келген өте күшті желді білдіреді. Қатты желдің жылдамдығы, мысалы, тропикалық дауыл кезінде, үлкен мәндерге жетеді - 115 м/с немесе одан да көп. Жел орта есеппен биіктікке қарай күшейеді. Жер бетінде оның жылдамдығы үйкеліс күшімен азаяды. Қыста желдің жылдамдығы әдетте жазға қарағанда жоғары. Желдің ең жоғары жылдамдығы тропосфера мен төменгі стратосфераның қоңыржай және полярлық ендіктерінде байқалады.
Төмен биіктікте (100–200 м) континенттерде жел жылдамдығының өзгеру үлгісі толығымен анық емес. мұнда жел жылдамдығы күндіз ең жоғары мәндеріне, ал түнде ең төменгі мәндеріне жетеді. Бұл жазда жақсы байқалады.
Күндіз Орталық Азия шөлдерінде өте қатты желдер, дауылды желдерге дейін болады, ал түнде толық тыныштық орнайды. Бірақ қазірдің өзінде 150-200 м биіктікте дәл қарама-қарсы көрініс байқалады: түнде максималды жылдамдық және күндізгі ең аз. Бірдей сурет қоңыржай ендіктерде жазда да, қыста да байқалады.
Қатты жел ұшақ пен тікұшақ ұшқыштарына көп қиындық тудыруы мүмкін. Әртүрлі бағытта қозғалатын, екпінді, екпінді ауа ағындары кейде әлсіреп, кейде күшейіп, ұшақтың қозғалысына үлкен кедергі жасайды - бұдырлық пайда болады - қалыпты ұшуды қауіпті бұзу.
Салқындаған материктің тау жоталарынан жылы теңізге қарай соғатын желдер деп аталады бора. Бұл әдетте суық мезгілде соғатын күшті, суық, екпінді жел.
Новороссийск облысында, Қара теңізде көптеген адамдар бураны біледі. Мұнда сондай табиғи жағдайлар жасалған, бораның жылдамдығы 40, тіпті 60 м/с жетеді, ал ауа температурасы минус 20°С дейін төмендейді. Бор көбінесе қыркүйек пен наурыз айлары арасында жылына орта есеппен 45 күн болады. Кейде оның салдары мынадай болды: айлақ мұз басып, кемелерді, ғимараттарды, жағалауды, үйлердің шатырларын жұлып алды, вагондар аударылды, кемелер жағаға шықты. Бор Ресейдің басқа аймақтарында да байқалады - Байкал көлінде, Новая Земляда. Бора Францияның Жерорта теңізі жағалауында (мұнда ол мистраль деп аталады) және Мексика шығанағында белгілі.
Кейде атмосферада спираль тәрізді жылдам ауа қозғалысы бар тік құйындар пайда болады. Бұл құйындарды торнадо деп атайды (Америкада оларды торнадо деп атайды). Торнадо диаметрі бірнеше ондаған метрге, кейде 100–150 м-ге дейін жетуі мүмкін.Торнадо ішіндегі ауа жылдамдығын өлшеу өте қиын. Торнадо тудырған қирау сипатына қарай болжамды жылдамдық мәндері 50-100 м/с, ал әсіресе күшті құйындыларда жылдамдықтың үлкен тік құрамдас бөлігімен 200-250 м/с дейін болуы мүмкін. . Торнадо бағанының ортасындағы қысым бірнеше ондаған миллибарға төмендейді. Синоптикалық тәжірибеде қысымды анықтау үшін әдетте миллибарлар қолданылады (сынаптың миллиметрімен бірге). Жолақтарды (миллибарларды) мм-ге түрлендіру үшін. Сынап бағанасы үшін арнайы кестелер бар. SI жүйесінде атмосфералық қысым гектопаскальмен өлшенеді. 1гПа=10 2 Па=1мб=10 -3 бар.
Торнадо ұзаққа созылмайды - бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін. Бірақ осы аз уақыттың өзінде олар көп қиындық туғызады. Торнадо (құрлық үстінде, торнадоды кейде қан ұйығыштары деп те атайды) ғимараттарға жақындағанда, ғимарат ішіндегі және қан ұйығыштарының ортасындағы қысым арасындағы айырмашылық ғимараттардың ішінен жарылғандай болып көрінетініне әкеледі - қабырғалар қирады. , әйнек пен жақтаулар ұшып, шатырлар жұлынған, кейде зардап шеккендер жоқ. Торнадо адамдарды, жануарларды, әртүрлі заттарды ауаға көтеріп, ондаған, тіпті жүздеген метрге дейін алып кететін жағдайлар бар. Өздерінің қозғалысы кезінде торнадолар теңізде бірнеше ондаған километрге және одан да көп құрлықта қозғалады. Торнадолардың теңіздегі жойқын күші құрлықтағыға қарағанда аз. Еуропада қан ұйығыштары сирек кездеседі, олар Ресейдің азиялық бөлігінде жиі кездеседі. Бірақ АҚШ-та торнадолар әсіресе жиі және жойқын. Торнадолар мен торнадолар туралы толығырақ біздің веб-сайттағы бөлімнен оқыңыз.
Атмосфералық қысым өте құбылмалы. Ол ауа бағанының биіктігіне, оның тығыздығына және теңіз деңгейінен ендік пен биіктікке байланысты өзгеретін ауырлық күшінің үдеуіне байланысты. Ауаның тығыздығы - көлем бірлігіне келетін масса. Ылғалды және құрғақ ауаның тығыздығы жоғары температура мен жоғары ылғалдылықта ғана айтарлықтай ерекшеленеді. Температура төмендеген сайын тығыздық артады, биіктікте ауа тығыздығы қысымға қарағанда баяу төмендейді. Ауаның тығыздығы әдетте тікелей өлшенбейді, бірақ өлшенген температура мен қысымға негізделген теңдеулер арқылы есептеледі. Ауаның тығыздығы жанама түрде Жердің жасанды серіктерінің тежелуімен, сондай-ақ ауа райы зымырандары жасаған натрий буының жасанды бұлттарының таралуын бақылау арқылы өлшенеді.
Еуропада жер бетіндегі ауаның тығыздығы 1,258 кг/м3, 5 км биіктікте – 0,735, 20 км биіктікте – 0,087, ал 40 км биіктікте – 0,004 кг/м3.
Ауа бағанасы неғұрлым қысқа болса, яғни. орын неғұрлым жоғары болса, соғұрлым қысым аз болады. Бірақ биіктікке қарай ауа тығыздығының төмендеуі бұл қатынасты қиындатады. Тыныштық атмосферасындағы қысымның биіктікке байланысты өзгеру заңын өрнектейтін теңдеу статиканың негізгі теңдеуі деп аталады. Бұдан шығатыны, биіктік өскен сайын қысымның өзгеруі теріс болады, ал сол биіктікке көтерілгенде қысымның төмендеуі неғұрлым көп болса, ауа тығыздығы және ауырлық күшінің үдеуі соғұрлым жоғары болады. Мұнда негізгі рөл ауаның тығыздығының өзгеруіне жатады. Статиканың негізгі теңдеуінен тік қысым градиентінің мәнін есептеуге болады, ол бірлік биіктікте қозғалған кезде қысымның өзгеруін көрсетеді, яғни. тік қашықтық бірлігіне қысымның төмендеуі (мб/100 м). Қысым градиенті - ауаны жылжытатын күш. Атмосферадағы қысым градиентінің күшінен басқа инерциялық күштер (кориолис және центрден тепкіш күштер), сондай-ақ үйкеліс күштері де әсер етеді. Барлық ауа ағындары өз осінің айналасында айналатын Жерге қатысты қарастырылады.
Атмосфералық қысымның кеңістікте таралуы қысым өрісі деп аталады. Бұл қысымы бірдей беттер жүйесі немесе изобарлық беттер.
Циклон (Н) және антициклон (В) үстіндегі изобарлық беттердің тік қимасы.
Беттер р қысымының тең аралықтары арқылы тартылады.
Изобарлық беттер бір-біріне және жер бетіне параллель бола алмайды, өйткені температура мен қысым үнемі көлденең бағытта өзгереді. Сондықтан изобарлық беттер әртүрлі көрініске ие - төмен қарай иілген таяз «бассейндерден» жоғары қарай иілген созылған «төбелерге» дейін.
Көлденең жазықтық изобарлық беттерді қиып өткенде, қисық сызықтар алынады - изобарлар, яғни. қысым мәндері бірдей нүктелерді қосатын сызықтар.
Белгілі бір уақытта бақылау нәтижелері бойынша құрастырылатын изобар карталары синоптикалық карталар деп аталады. Бір айдың, маусымның, жылдың орташа ұзақ мерзімді мәліметтерінен құрастырылған изобар карталары климатологиялық деп аталады.
Желтоқсан-ақпан айлары үшін изобарлық беттің абсолютті топографиясының ұзақ мерзімді орташа карталары 500 мб.
Геопотенциалды декаметрлердегі биіктіктер.
Синоптикалық карталарда изобарлар арасында 5 гектопаскаль (гПа) интервал қабылданады.
Шектелген аумақтың карталарында изобарлар үзілуі мүмкін, бірақ бүкіл жер шарының картасында әрбір изобар табиғи түрде жабық.
Бірақ шектеулі картаның өзінде төмен немесе жоғары қысым аймақтарын шектейтін жабық изобарлар жиі кездеседі. Орталықта төмен қысымды аймақтар болып табылады циклондар, ал салыстырмалы түрде жоғары қысымы бар аймақтар антициклондар.
Циклон деп біз айтып отырмызатмосфераның төменгі қабатындағы орасан зор құйынды, орталықта төмен атмосфералық қысым және ауа массаларының жоғары қозғалысы. Циклонда қысым орталықтан шетке қарай артады, ал ауа Солтүстік жарты шарда сағат тіліне қарсы, ал оңтүстік жарты шарда сағат тіліне қарсы қозғалады. Ауаның жоғары көтерілуі бұлттардың пайда болуына және жауын-шашынға әкеледі. Ғарыштан циклондар қоңыржай ендіктерде айналмалы бұлт спиральдары түрінде көрінеді.
Антициклон- Бұл жоғары қысым аймағы. Ол циклонның дамуымен бір мезгілде пайда болады және изобарлары тұйықталған және орталықтағы ең жоғары қысымы бар құйынды болып табылады. Антициклондағы желдер солтүстік жарты шарда сағат тілімен, оңтүстік жарты шарда сағат тіліне қарсы соғады. Антициклонда ауыр бұлттардың пайда болуына және ұзақ жауын-шашынның пайда болуына жол бермейтін ауаның төмен қарай қозғалысы әрқашан болады.
Осылайша, қоңыржай ендіктердегі ауқымды атмосфералық циркуляция үнемі циклондар мен антициклондардың пайда болуына, дамуына, қозғалысына, содан кейін әлсіреуіне және жойылуына дейін төмендейді. Жылы және суық ауа массасын бөлетін фронтта пайда болатын циклондар полюстерге қарай жылжиды, т.б. полярлық ендіктерге жылы ауаны тасымалдайды. Керісінше, суық ауа массасындағы циклондардың артында пайда болатын антициклондар суық ауаны тасымалдай отырып, субтропиктік ендіктерге ауысады.
Ресейдің еуропалық аумағында жылына орта есеппен 75 циклон болады. Циклонның диаметрі 1000 км немесе одан да көпке жетеді. Еуропада жылына орта есеппен 36 антициклон бар, олардың кейбіреулерінің орталық қысымы 1050 гПа жоғары. Солтүстік жарты шарда теңіз деңгейіндегі орташа қысым 1013,7 гПа, ал Оңтүстік жарты шарда 1011,7 гПа.
Қаңтар айында Атлант және Тынық мұхиттарының солтүстігінде төмен қысым деп аталатын төмен қысымды аймақтар пайда болады. исландЖәне Алеут ойыстары. Депрессия, немесе барикалық минимумдар, минималды қысым мәндерімен сипатталады - орта есеппен шамамен 995 гПа.
Жылдың сол кезеңінде Канада мен Азияның үстінде канадалық және сібір антициклондары деп аталатын жоғары қысымды аймақтар пайда болады. Ең жоғары қысым (1075–1085 гПа) Якутия мен Краснояр өлкесінде, ал ең төменгі қысым Тынық мұхитының үстіндегі тайфундарда (880–875 гПа) байқалады.
Шұңқырлар циклондар жиі болатын аймақтарда байқалады, олар шығыс пен солтүстік-шығысқа қарай жылжыған сайын бірте-бірте толып, антициклондарға орын береді. Азиялық және канадалық антициклондар осы ендіктерде Еуразия мен Солтүстік Американың кең континенттерінің болуына байланысты пайда болады. Бұл аймақтарда антициклондар қыста циклондардан басым болады.
Жазда бұл континенттерде қысым өрісі мен циркуляцияның үлгісі түбегейлі өзгереді, ал Солтүстік жарты шарда циклон түзілу аймағы жоғары ендіктерге ауысады.
Оңтүстік жарты шардың қоңыржай ендіктерінде мұхиттардың біртекті бетінде пайда болатын циклондар оңтүстік-шығысқа қарай жылжи отырып, Антарктиданың мұзымен кездеседі және олардың орталықтарында төмен ауа қысымы бар осы жерде тоқырауға ұшырайды. Қыста және жазда Антарктида төмен қысымды белдеумен (985–990 гПа) қоршалған.
Субтропиктік ендіктерде мұхиттар үстінде және материктер мен мұхиттар түйіскен аудандарда атмосфералық циркуляция әртүрлі. Екі жарты шардың субтропиктерінде Атлант және Тынық мұхиттарының үстінде жоғары қысымды аймақтар бар: бұл Атлант мұхитындағы Азор және Оңтүстік Атлант субтропиктік антициклондары (немесе қысымның төмен деңгейі) және Тынық мұхитындағы Гавай және Оңтүстік Тынық мұхитының субтропикалық антициклондары.
Экваторлық аймақ үнемі күн жылуының ең көп мөлшерін алады. Сондықтан экваторлық ендіктерде (экватор бойымен солтүстік және оңтүстік ендікке дейін 10° дейін) төмен атмосфералық қысым жыл бойы сақталады, ал тропиктік ендіктерде 30–40° солтүстік белдеуінде. және С. – өсті, нәтижесінде тропиктен экваторға бағытталған тұрақты ауа ағындары пайда болады. Бұл ауа ағындары деп аталады пассаттық желдер. Сауда желдері жыл бойы соғады, олардың қарқындылығын шамалы шекте ғана өзгертеді. Бұл жер шарындағы ең тұрақты желдер. Көлденең барикалық градиенттің күші ауа ағындарын жоғары қысымды аймақтардан меридиандық бағытта төмен қысымды аймақтарға бағыттайды, т.б. оңтүстік пен солтүстікке. Ескертпе: көлденең қысым градиенті изобарға қалыпты қашықтық бірлігіне келетін қысым айырмасы болып табылады.
Бірақ пассаттық желдердің меридиандық бағыты екі инерциялық күштің әсерінен өзгереді - Жер айналуының ауытқу күші (Кориолис күші) және орталықтан тепкіш күш, сонымен қатар жер бетіндегі ауаның үйкеліс күшінің әсерінен. Кориолис күші меридиан бойымен қозғалатын әрбір денеге әсер етеді. Солтүстік жарты шардағы 1 кг ауа ендікте орналассын µ және жылдамдықпен қозғала бастайды Вмеридиан бойымен солтүстікке қарай. Бұл килограмм ауа, жердегі кез келген дене сияқты, сызықтық айналу жылдамдығына ие U=ωr, Қайда ω Жердің айналуының бұрыштық жылдамдығы, және r– айналу осіне дейінгі қашықтық. Инерция заңына сәйкес бұл килограмм ауа сызықтық жылдамдықты сақтайды У, ол ендікте болды µ . Солтүстікке қарай жылжи отырып, ол айналу радиусы кішірек және Жердің айналуының сызықтық жылдамдығы төмен болатын жоғары ендіктерде болады. Осылайша, бұл дене бір меридианда орналасқан, бірақ жоғары ендіктерде орналасқан қозғалмайтын денелерден озады.
Бақылаушы үшін бұл қандай да бір күштің әсерінен осы дененің оңға ауытқуы сияқты көрінеді. Бұл күш Кориолис күші болып табылады. Дәл осындай логика бойынша Оңтүстік жарты шарда бір килограмм ауа қозғалыс бағытының сол жағына ауытқиды. 1 кг ауаға әсер ететін Кориолис күшінің горизонталь құраушысы SC=2wVsinY тең. Ол V жылдамдық векторына тік бұрыш жасай отырып, ауаны бұрады. Солтүстік жарты шарда бұл векторды оңға, ал оңтүстік жарты шарда солға бұрады. Формуладан Кориолис күші дене тыныштықта болса, пайда болмайтыны шығады, яғни. ол ауа қозғалғанда ғана жұмыс істейді. Жер атмосферасында көлденең қысым градиентінің шамасы мен Кориолис күші бірдей тәртіпте болады, сондықтан кейде олар бір-бірін теңестіреді. Мұндай жағдайларда ауаның қозғалысы дерлік түзу сызықты болады және ол қысым градиенті бойынша емес, изобар бойымен немесе оған жақын қозғалады.
Атмосферадағы ауа ағындары әдетте құйынды сипатқа ие, сондықтан мұндай қозғалыста ауа массасының әрбір бірлігіне орталықтан тепкіш күш әсер етеді. P=V/R, Қайда В- жел жылдамдығы, және Р– қозғалыс траекториясының қисықтық радиусы. Атмосферада бұл күш әрқашан қысым градиентінің күшінен аз және сондықтан, былайша айтқанда, «жергілікті маңызы бар» күш болып қалады.
Қозғалыстағы ауа мен жер беті арасында пайда болатын үйкеліс күшіне келетін болсақ, ол жел жылдамдығын белгілі бір дәрежеде баяулатады. Бұл былай болады: жер бетінің біркелкі болмауына байланысты көлденең жылдамдығын төмендеткен ауаның төменгі көлемдері төменгі деңгейден жоғары қарай ауысады. Осылайша, жер бетіне қарсы үйкеліс бірте-бірте әлсіреп, жоғары қарай беріледі. Жел жылдамдығының баяулауы деп аталатын жерде байқалады планеталық шекаралық қабат, 1,0 - 1,5 км құрайды. 1,5 км-ден жоғары үйкелістің әсері шамалы, сондықтан ауаның жоғары қабаттары деп аталады еркін атмосфера.
Экваторлық белдеуде Жердің айналуының сызықтық жылдамдығы ең үлкен, сәйкесінше, мұнда Кориолис күші ең үлкен. Сондықтан Солтүстік жарты шардың тропиктік белдеуінде пассат желдері әрдайым дерлік солтүстік-шығыстан, ал оңтүстік жарты шарда оңтүстік-шығыстан соғады.
Экваторлық белдеудегі төмен қысым үнемі, қыста және жазда байқалады. Экватор бойымен бүкіл жер шарын қамтитын төмен қысым жолағы деп аталады экваторлық шұңқыр.
Екі жарты шардың мұхиттарының үстінен күш алған екі пассат жел ағыны бір-біріне қарай жылжып, экваторлық шұңқырдың ортасына қарай ұмтылады. Төмен қысым сызығында олар соқтығысады, соқтығысады тропикаралық конвергенция аймағы(конвергенция «конвергенция» дегенді білдіреді). Осы «конвергенция» нәтижесінде ауаның жоғары қарай жылжуы және оның пассаттық желдер үстінде субтропиктерге ағуы орын алады. Бұл процесс конвергенция аймағының тұрақты, жыл бойы болуы үшін жағдай жасайды. Әйтпесе, пассаттың жақындаған ауа ағындары қуысты тез толтыратын еді.
Ылғалды тропиктік ауаның көтерілу қозғалысы ұзындығы 100–200 км болатын кумулонимбус бұлттарының қалың қабатының пайда болуына әкеледі, одан тропиктік жаңбыр жауады. Осылайша, тропикаралық конвергенция аймағы мұхиттардың үстінен пассат желдер жинаған будан жаңбыр төгетін жерге айналады.
Бұл Жердің экваторлық белдеуіндегі атмосфералық айналымның жеңілдетілген схемалық суреті.
Жыл мезгілдеріне байланысты бағыты өзгеретін желдер деп аталады муссондар. Осы тұрақты ауа ағындарына арабша «маусин» сөзі, яғни «маусым» атауы берілген.
Муссондар, реактивті ағындардан айырмашылығы, жылына екі рет басым желдер қарама-қарсы бағытта қозғалып, жазғы және қысқы муссондарды құрайтын Жердің белгілі бір аймақтарында пайда болады. Жазғы муссон – мұхиттан материкке ауа ағыны, қысқы муссон – материктен мұхитқа қарай. Тропикалық және экстратропиктік муссондар бар. Солтүстік-Шығыс Үндістан мен Африкада қысқы тропикалық муссондар пассат желімен қосылып, жазғы оңтүстік-батыс муссондар пассат желдерін толығымен жояды. Ең күшті тропикалық муссондар Үнді мұхитының солтүстігінде және Оңтүстік Азияда байқалады. Экстратропикалық муссондар қыста континентте, ал жазда төмен қысымда пайда болатын күшті, тұрақты жоғары қысымды аймақтарда пайда болады.
Осыған байланысты Ресейдің Қиыр Шығысы, Қытай және Жапония аймақтары тән. Мысалы, Сочи ендігінде орналасқан Владивосток экстратропикалық муссонның әсерінен қыста Архангельскіге қарағанда суық, ал жазда жиі тұман, жауын-шашын болады, теңізден ылғалды және салқын ауа келеді.
Оңтүстік Азияның көптеген тропикалық елдері жазғы тропикалық муссонның қатты жаңбырынан ылғал алады.
Барлық желдер белгілі бір географиялық аймақтарда атмосферада пайда болатын әртүрлі физикалық факторлардың өзара әрекеттесуінің нәтижесі болып табылады. Жергілікті желдер жатады желдер. Олар теңіздер мен мұхиттардың жағалау сызығына жақын жерде пайда болады және күн сайын бағытын өзгертеді: күндіз теңізден құрлыққа, ал түнде құрлықтан теңізге соғады. Бұл құбылыс күннің әртүрлі уақыттарында теңіз бен құрлық үстіндегі температураның айырмашылығымен түсіндіріледі. Құрлық пен теңіздің жылу сыйымдылығы әртүрлі. Күндіз жылы ауа райында күн сәулелері құрлықты теңізге қарағанда тезірек қыздырады, ал құрлықтағы қысым төмендейді. Ауа төменгі қысымға қарай жылжи бастайды - ол соғады теңіз самалы. Кешке керісінше болады. Құрлық пен оның үстіндегі ауа теңізге қарағанда жылуды тез таратады, қысым теңізге қарағанда жоғарылайды, ал ауа массалары теңізге қарай ұмтылады - ол соғады. құрлықтағы самал. Бриздер әсіресе тыныш күн райында, оларға ештеңе кедергі болмаған кезде, яғни. желді оңай басып тастайтын басқа ауа ағындары жоқ. Желдің жылдамдығы сирек 5 м/с жоғары, бірақ теңіз бен құрлық беттерінің арасындағы температура айырмашылығы айтарлықтай болатын тропикте жел кейде 10 м/с жылдамдықпен соғады. Қоңыржай ендіктерде желдер аумаққа 25–30 км тереңдікте енеді.
Бриз, шын мәнінде, муссондармен бірдей, тек кішірек масштабта - олардың тәуліктік циклі бар және бағыттың өзгеруі түн мен күннің өзгеруіне байланысты, ал муссондар жылдық циклге ие және уақытына байланысты бағытын өзгертеді. жыл.
Өз жолында материктердің жағалауларын кездестіретін мұхит ағыстары материктердің солтүстік және оңтүстікке қарай жағалауларымен бағытталған екі тармаққа бөлінеді. Атлант мұхитында оңтүстік тармағы Оңтүстік Америка жағалауларын шайып жатқан Бразилия ағысы, ал солтүстік тармағы Солтүстік Атлант ағынына айналатын жылы шығанағы ағыны, ал Солтүстік мүйіс ағысы атымен Кола түбегіне дейін жетеді. .
Тынық мұхитында экваторлық ағыстың солтүстік тармағы Куро-Сивоға өтеді.
Біз бұған дейін Эквадор, Перу және Солтүстік Чили жағалауындағы маусымдық жылы ағыс туралы айтқан болатынбыз. Ол әдетте желтоқсанда болады (жыл сайын емес) және балықтардың негізгі қоректік ресурсы - жылы суда планктонның өте аз болуына байланысты осы елдердің жағалауларында балық аулау көлемінің күрт төмендеуіне әкеледі. Жағалау суларының температурасының күрт жоғарылауы кумулонимб бұлттарының дамуын тудырады, олардан қатты жаңбыр жауады.
Балықшылар бұл жылы ағысты Эль-Ниньо деп атады, бұл «Рождестволық сыйлық» дегенді білдіреді (испан тілінен аударғанда эль-нинжо – бала, бала). Бірақ біз Чили мен Перу балықшыларының бұл құбылысты эмоционалды қабылдауын емес, оның физикалық себебін атап өткіміз келеді. Өйткені, Оңтүстік Америка жағалауындағы су температурасының жоғарылауы тек жылы ағыстардан ғана емес. Тынық мұхитының ұлан-ғайыр кеңістігіндегі мұхит-атмосфералық жүйедегі жалпы жағдайдың өзгеруіне де атмосфералық процесс әсер етеді. Оңтүстік тербеліс" Бұл процесс ағындармен әрекеттесе отырып, тропикте болатын барлық физикалық құбылыстарды анықтайды. Осының барлығы атмосферадағы, әсіресе Дүниежүзілік мұхит бетіндегі ауа массаларының айналымы күрделі, көп өлшемді процесс екенін растайды. Бірақ ауа ағындарының барлық күрделілігіне, қозғалғыштығына және өзгермелілігіне қарамастан, әлі де белгілі заңдылықтар бар, соның арқасында негізгі ауқымды, сондай-ақ атмосфералық циркуляцияның жергілікті процестері Жердің белгілі бір аймақтарында жылдан жылға қайталанады.
Біз тарауды жел энергиясын пайдаланудың бірнеше мысалдарымен аяқтаймыз. Адамдар жел энергиясын ежелден, теңізде жүзуді үйренгеннен бері пайдаланып келеді. Одан кейін жел диірмендері, кейінірек - жел қозғалтқыштары - электр энергиясының көздері пайда болды. Жел – мәңгілік қуат көзі, оның қоры есепсіз. Өкінішке орай, желді электр энергиясының көзі ретінде пайдалану оның жылдамдығы мен бағытының өзгермелілігіне байланысты өте қиын. Дегенмен, жел электр қозғалтқыштарының көмегімен жел энергиясын айтарлықтай тиімді пайдалану мүмкін болды. Жел диірменінің қалақтары оны әрдайым дерлік желде «мұрын ұстауға» мәжбүр етеді. Жел жеткілікті күшті болған кезде ток тұтынушыларға тікелей түседі: жарықтандыруға, тоңазытқыш қондырғыларға, әртүрлі мақсаттағы құрылғыларға және батареяларды зарядтауға арналған. Жел басылғанда, батареялар жинақталған электр энергиясын желіге жібереді.
Арктика мен Антарктикадағы ғылыми станцияларда жел қозғалтқыштарының электр энергиясы жарық пен жылуды қамтамасыз етеді, радиостанцияларды және басқа электр энергиясын тұтынушыларды қуаттандырады. Әрине, әрбір ғылыми-зерттеу станциясында дизельдік генераторлар бар, ол үшін тұрақты отынмен қамтамасыз ету қажет.
Ең алғашқы навигаторлар желдің жүйесін және мұхит ағыстарын есепке алмай, желдің күшін өздігінен пайдаланды. Олар мұндай жүйенің бар екендігі туралы ештеңе білмеді. Желдер мен ағыстар туралы білім ғасырлар, тіпті мыңжылдықтар бойы жинақталған.
Оның замандастарының бірі 1405-1433 жылдардағы қытай теңіз саяхатшысы Чжэн Хэ болды. Янцзы өзенінің сағасынан Үндістанға және Африканың шығыс жағалауына дейін Ұлы муссон жолы деп аталатын жолды басып өткен бірнеше экспедицияларды басқарды. Бұл экспедициялардың біріншісінің ауқымы туралы ақпарат сақталған. Ол 27 800 қатысушысы бар 62 кемеден тұрды. Желкенді экспедициялар үшін қытайлықтар муссондық желдердің үлгілері туралы білімдерін пайдаланды. Олар Қытайдан теңізге қарашаның аяғында - солтүстік-шығыс қысқы муссон соққан желтоқсанның басында шықты. Әділ жел оларға Үндістан мен Шығыс Африкаға жетуге көмектесті. Олар мамыр-маусым айларында Қытайға оралды, жазғы оңтүстік-батыс муссон Оңтүстік Қытай теңізінде оңтүстікке айналды.
Өзімізге жақын уақыттан мысал келтірейік. Біз әйгілі норвег ғалымы Тор Хейердалдың саяхаттары туралы айтатын боламыз. Желдің көмегімен, дәлірек айтсақ, пассаттардың көмегімен Хейердал өзінің екі болжамының ғылыми құндылығын дәлелдей алды. Бірінші гипотеза Тынық мұхитындағы Полинезия аралдарын, Хейердалдың пікірінше, бұрын бір кездері Оңтүстік Америкадан келген адамдар өздерінің қарапайым су кемелерімен Тынық мұхитының үлкен бөлігін кесіп өткен адамдар мекендеген болатын. Бұл су кемелері бальза ағашынан жасалған салдар болды, бұл суда ұзақ болғаннан кейін оның тығыздығын өзгертпейді, сондықтан батпайды.
Перу халқы мұндай салдарды мыңдаған жылдар бойы, тіпті Инк империясына дейін де пайдаланған. 1947 жылы Тор Хейердал үлкен бальза бөренелерінен сал тоқып, оны «Кон-Тики» деп атады, яғни Сун-Тики - полинезиялықтардың ата-бабаларының құдайы. Бес шытырман оқиғалы әуесқойларды салына «бортқа» отырғызып, ол Каллаодан (Перу) Полинезияға жүзіп кетті. Саяхаттың басында салды Перу ағысы мен оңтүстік-шығыс пассат желі алып жүрді, содан кейін Тынық мұхитының шығыс пассат желі жұмыс істей бастады, ол үш айға жуық үзіліссіз батысқа тұрақты соғады және 101 күннен кейін Кон-Тики Туамоту архипелагының (қазіргі Француз Полинезиясы) аралдарының біріне аман-есен жетті.
Хейердалдың екінші гипотезасы ольмектердің, ацтектердің, майялардың және Орталық Американың басқа тайпаларының мәдениетінің Ежелгі Египеттен көшіп кетуі әбден мүмкін деп санайды. Ғалымның айтуынша, бұл мүмкін болды, өйткені ертеде адамдар папирус қайықтарымен Атлант мұхиты арқылы жүзіп өткен. Пассат желдері де Хейердалға бұл гипотезаның дұрыстығын дәлелдеуге көмектесті.
Ол бір топ пікірлес серіктерімен бірге «Ра-1» және «Ра-2» папирус қайықтарында екі рет саяхат жасады. Бірінші қайық («Ра-1») Америка жағалауына бірнеше ондаған шақырым жетпей құлады. Экипажға үлкен қауіп төнді, бірақ бәрі жақсы болды. Екінші саяхатқа арналған қайықты («Ра-2») «жоғары санатты мамандар» - Орталық Анд тауларынан шыққан үндістер тоқып шығарды. Сафи портынан (Марокко) шығып, «Ра-2» папирус қайығы 56 күннен кейін Атлант мұхитын кесіп өтіп, Барбадос аралына (Венесуэла жағалауынан шамамен 300–350 км), 6100 км жол жүріп өтті. Алғашында қайық солтүстік-шығыс пассат желімен, ал мұхиттың ортасынан бастап шығыс пассат желімен қозғалды.
Хейердалдың екінші гипотезасының ғылыми сипаты дәлелденді. Бірақ тағы бір нәрсе дәлелденді: саяхаттың сәтті нәтижесіне қарамастан, папирус, қамыс, қамыс немесе басқа су өсімдіктерінен тоқылған қайық мұхитта жүзуге жарамайды. Мұндай «кеме жасау материалы» пайдаланылмауы керек, өйткені ол тез суланып, суға батып кетеді. Егер қандай да бір экзотикалық қолөнермен мұхит арқылы жүзуді армандайтын әуесқойлар әлі де болса, онда олар папирус қайығына қарағанда бальза ағашы салдың сенімдірек екенін, сондай-ақ мұндай сапар әрқашан және әрқашан болатынын есте сақтасын. кез келген жағдайда қауіпті.
© Владимир Каланов,
«Білім - күш»
Мені бала кезімнен айналамыздағы көзге көрінбейтін қозғалыстар қызықтырады: тар ауладағы күзгі жапырақтарды тербететін нәзік самал немесе күшті қысқы циклон. Бұл процестердің толық түсінікті физикалық заңдылықтары бар екен.
Ауа массаларының қозғалуына қандай күштер әсер етеді?
Жылы ауа суық ауадан жеңіл - бұл қарапайым принцип планетадағы ауаның қозғалысын түсіндіре алады. Барлығы экватордан басталады. Мұнда күн сәулелері жер бетіне тік бұрышпен түседі, ал экваторлық ауаның кішкене бөлшегі көршілеріне қарағанда сәл артық жылу алады. Бұл жылы бөлшек көршілеріне қарағанда жеңілірек болады, яғни ол барлық жылуды жоғалтып, қайтадан төмен түсе бастағанша жоғары қарай жүзе бастайды. Бірақ төмен қарай қозғалыс Солтүстік немесе Оңтүстік жарты шардың отызыншы ендіктерінде орын алуда.
Егер қосымша күштер болмаса, ауа экватордан полюстерге қарай жылжитын еді. Бірақ ауа массаларын қозғалуға мәжбүрлейтін бір емес, бірнеше күш бар:
- Қалқымалы күш. Жылы ауа көтерілгенде, ал суық ауа төменде қалады.
- Кориолис күші. Мен бұл туралы сәл төменірек айтып беремін.
- Планетаның рельефі. Теңіздер мен мұхиттардың, таулар мен жазықтың қосындысы.
Жердің айналуының ауытқу күші
Біздің планетамыз айналмаса, метеорологтарға оңай болар еді. Бірақ айналады! Бұл Жердің айналуының ауытқу күшін немесе Кориолис күшін тудырады. Планетаның қозғалысына байланысты ауаның өте «жеңіл» бөлшегі, айталық, солтүстікке ығысып қана қоймай, оңға да ығысады. Немесе оңтүстікке күштеп, солға қарай ауытқиды.
Осылайша батыс немесе шығыс бағыттағы тұрақты желдер пайда болады. Бәлкім, сіз «Батыс желдері» немесе «Қырқыншы қырқын» туралы естіген шығарсыз? Бұл тұрақты ауа қозғалыстары дәл Кориолис күшінің арқасында пайда болды.
Теңіздер мен мұхиттар, таулар мен жазықтар
Соңғы шатасу рельефтен туындайды. Құрлық пен мұхиттың таралуы классикалық айналымды өзгертеді. Осылайша, Оңтүстік жарты шарда Солтүстік жарты шарға қарағанда әлдеқайда аз жер бар және ауаның су бетінен қажетті бағытта қозғалуына ештеңе кедергі келтірмейді, таулар немесе ірі қалалар жоқ, ал Гималай ауа айналымын түбегейлі өзгертеді. олардың аймағында.
Ауа массаларының қозғалысы
Жердің барлық ауасы экватор мен полюстердің арасында үздіксіз айналады. Экваторда қызған ауа көтеріледі, екі бөлікке бөлінеді, бір бөлігі солтүстік полюске, екінші бөлігі оңтүстік полюске қарай жылжи бастайды. Полюстерге жеткенде ауа салқындайды. Полюстерде ол бұралып, құлап кетеді.
Сурет 1. Ауаның айналу принципі
Әрбір жарты шарды қамтитын екі үлкен құйын шығады, бұл құйындардың орталықтары полюстерде орналасқан.
Полюстерге түсіп, ауа қайтадан экваторға жылжи бастайды, ал экваторда қызған ауа көтеріледі. Содан кейін ол қайтадан полюстерге қарай жылжиды.
Атмосфераның төменгі қабаттарында қозғалыс біршама күрделірек. Атмосфераның төменгі қабаттарында экватордан келетін ауа әдеттегідей полюстерге қарай жылжи бастайды, бірақ 30-шы параллельде төмен түседі. Оның бір бөлігі экваторға оралып, қайтадан көтеріледі, екінші бөлігі 30-шы параллельде төмен түсіп, полюстерге қарай жылжуды жалғастырады.
Сурет 2. Солтүстік жарты шардағы ауа қозғалысы
Жел туралы түсінік
Жел – ауаның жер бетіне қатысты қозғалысы (бұл қозғалыстың көлденең құрамдас бөлігі), кейде оның тік құрамдас бөлігін ескере отырып, жоғары немесе төмен жел туралы айтады.
Жел жылдамдығы
Жел жылдамдығын нүктелермен бағалау, деп аталатын Бофорт шкаласы, оған сәйкес желдің ықтимал жылдамдығының барлық диапазоны 12 градацияға бөлінеді. Бұл шкала желдің күшін оның әртүрлі әсерлерімен байланыстырады, мысалы, теңіздің толқындылығы, бұтақтардың және ағаштардың тербелуі, мұржалардан шыққан түтіннің таралуы және т.б. Бофорт шкаласы бойынша әрбір градацияның белгілі бір атауы бар. Осылайша, Бофорт шкаласы бойынша нөл тыныштыққа сәйкес келеді, яғни. желдің толық болмауы. 4-күштегі жел Бофор бойынша орташа деп аталады және 5–7 м/сек жылдамдыққа сәйкес келеді; 7 баллда - күшті, жылдамдығы 12-15 м/сек; 9 нүктеде - дауыл, 18-21 м/сек жылдамдықпен; ақырында, 12 баллдық жел Бофорт қазірдің өзінде дауыл болып табылады, жылдамдығы 29 м/сек жоғары . Жер бетінде жиі жылдамдығы 4–8 м/сек болатын және сирек 12–15 м/сек асатын желдермен күресуге тура келеді.Бірақ орташа ендіктердегі дауылдар мен дауылдарда жылдамдықтар асып кетуі мүмкін. 30 м/сек, ал кей екпінділерде 60 м/сек жетеді.Тропикалық дауылдарда желдің жылдамдығы 65 м/сек, ал жекелеген екпіні 100 м/сек дейін жетеді.Ұсақ құйындарда (торнадо, қан ұйығыштары) ), жылдамдығы 100 м/сек-тен жоғары болуы мүмкін.Тропосфераның жоғарғы және төменгі стратосферадағы ағындардағы ағын деп аталатын ағында желдің орташа жылдамдығы ұзақ уақыт бойы және үлкен аумақта 70–100 м дейін жетуі мүмкін. /сек . Жер бетіндегі желдің жылдамдығы әртүрлі конструкциялы анемометрлермен өлшенеді. Жер үсті станцияларында желді өлшеуге арналған аспаптар жер бетінен 10–15 м биіктікте орнатылады.
| Кесте 1. ЖЕЛДІҢ КҮШІ. | |||
| Жел күшін анықтауға арналған Бофорт шкаласы | |||
| Ұпайлар | Құрлықтағы көрнекі белгілер | Жел жылдамдығы, км/сағ | Жел энергиясы терминдері |
| Сабырмен; түтін тігінен көтеріледі | 1,6-дан аз | Тыныш | |
| Желдің бағыты түтіннің ауытқуынан байқалады, бірақ флюгерден емес. | 1,6–4,8 | Тыныш | |
| Желді бет терісі сезеді; жапырақтар сыбдырлайды; тұрақты флюгер айналады | 6,4–11,2 | Жеңіл | |
| Жапырақтары мен ұсақ бұтақтары үнемі қозғалыста болады; жеңіл жалаулар желбірейді | 12,8–19,2 | Әлсіз | |
| Жел шаң мен қағаз кесектерін көтереді; жіңішке бұтақтар тербеледі | 20,8–28,8 | Орташа | |
| Жапырақты ағаштар тербеледі; құрлықтағы су айдындарында толқындар пайда болады | 30,4–38,4 | Балғын | |
| Қалың бұтақтар тербеледі; электр сымдарында желдің ысқырғанын естисіз; қолшатырды ұстау қиын | 40,0–49,6 | Күшті | |
| Ағаш діңдері тербеледі; желге қарсы жүру қиын | 51,2–60,8 | Күшті | |
| Ағаш бұтақтары үзіледі; Желге қарсы жүру мүмкін емес | 62,4–73,6 | Өте күшті | |
| Жеңіл зақым; жел шатырлардан түтін сорғыштар мен плиткаларды жыртып тастайды | 75,2–86,4 | Дауыл | |
| Құрлықта сирек кездеседі. Ағаштар тамырымен жұлынды. Ғимараттардың айтарлықтай зақымдануы | 88,0–100,8 | Қатты дауыл | |
| Бұл құрлықта өте сирек кездеседі. Үлкен аумақта қираумен бірге жүреді | 102,4–115,2 | Қатты дауыл | |
| Ауыр бұзылулар (13-17 ұпайларды АҚШ ауа райы бюросы 1955 жылы қосқан және АҚШ пен Ұлыбритания шкалаларында қолданылады) | 116,8–131,2 | Дауыл | |
| 132,8–147,2 | |||
| 148,8–164,8 | |||
| 166,4–182,4 | |||
| 184,0–200,0 | |||
| 201,6–217,6 | |||
Желдің бағыты
Желдің бағыты оның қай жақтан соғатынын білдіреді. Бұл бағытты не жел соғып тұрған көкжиектегі нүктені, не сол жердің меридианымен желдің бағытымен қалыптасқан бұрышты атау арқылы көрсетуге болады, т.б. оның азимуты. Бірінші жағдайда көкжиектің сегіз негізгі бағыты бар: солтүстік, солтүстік-шығыс, шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік, оңтүстік-батыс, батыс, солтүстік-батыс. Ал олардың арасындағы сегіз аралық нүкте: солтүстік-солтүстік-шығыс, шығыс-солтүстік-шығыс, шығыс-оңтүстік-шығыс, оңтүстік-оңтүстік-шығыс, оңтүстік-оңтүстік-батыс, батыс-оңтүстік-батыс, батыс-солтүстік-батыс, солтүстік-солтүстік-батыс. Желдің соғатын бағытын көрсететін он алты анықтамалық нүктеде қысқартулар бар:
| Кесте 2. РАМБЕРСТЕР ҮШІН ҚЫСҚАРУЛАР | |||||||
| МЕН | Н | IN | Е | Ю | С | В | |
| CCB | NNE | ESE | ESE | БҚЖ | БҚЖ | WNW | W.N.W. |
| C.B. | NE | SE | С.Е. | БҚ | С.В. | NW | NW |
| BCB | ENE | SSE | SSE | WSW | WSW | CVD | NNW |
| N – солтүстік, Е – шығыс, S – оңтүстік, Ш – батыс |
Атмосфералық айналым
Атмосфералық айналым - жер шарының ауа қабығының күйін метеорологиялық бақылаулар - атмосфера - оның мүлдем тыныштықта емес екенін көрсетеді: флюгер мен анемометрлердің көмегімен біз ауа массаларының бір жерден екінші жерге ауысуын үнемі бақылап отырамыз. жел формасы. Жер шарының әртүрлі аудандарындағы желдерді зерттеу біздің бақылауымызға қол жетімді сол төменгі қабаттардағы атмосфераның қозғалысы мүлдем басқаша сипатта болатынын көрсетті. Жел құбылыстары, басқа ауа райы ерекшеліктері сияқты, тұрақтылықтың өте айқын көрінетін сипаты, тұрақтылыққа деген белгілі ұмтылысы бар аймақтар бар. Басқа аймақтарда желдің мінезі соншалықты тез және жиі өзгереді, бағыты мен күші соншалықты күрт және кенет өзгереді, олардың жылдам өзгеруінде заңдылық жоқ сияқты. Ауа-райының мерзімді емес өзгерістерін зерттеудің синоптикалық әдісінің енгізілуімен қысымның таралуы мен ауа массаларының қозғалысы арасындағы кейбір байланысты байқауға болады; Феррель, Гульдберг және Мон, Гельмгольц, Бетцольд, Обербек, Спринг, Вернер Сименс және басқа метеорологтардың одан әрі теориялық зерттеулері ауа ағындарының қайдан және қалай пайда болатынын және олардың жер бетінде және атмосфераның массасында қалай таралатынын түсіндірді. Атмосфераның төменгі қабатының - жер бетіндегі ауа-райының күйін бейнелейтін метеорологиялық карталарды мұқият зерттеу атмосфералық қысымның жер бетінде біршама біркелкі емес, әдетте төменгі немесе одан жоғары аудандар түрінде таралатынын көрсетті. қоршаған аймаққа қарағанда қысым; оларда пайда болатын желдер жүйесіне сәйкес бұл аймақтар нақты атмосфералық құйындарды білдіреді. Төмен қысымды аймақтар әдетте барометрлік төменгі деңгейлер, барометрлік депрессиялар немесе циклондар деп аталады; жоғары қысымды аймақтар барометрлік биіктіктер немесе антициклондар деп аталады. Олар алып жатқан ауданның барлық ауа-райы осы аудандармен тығыз байланысты, бұл салыстырмалы түрде жоғары қысымды аймақтардағы ауа райынан төмен қысымды аудандар үшін күрт ерекшеленеді. Жер бетімен қозғала отырып, аталған аймақтар өздерімен бірге өзіне тән ауа-райын алып жүреді және олардың қозғалысымен оның периодты емес өзгерістерін тудырады. Осы және басқа аймақтарды одан әрі зерттеу атмосфералық қысымның таралуының бұл түрлері де олардың өмір сүруін сақтау және жер бетіндегі орнын өзгерту қабілетінде әртүрлі сипатта болуы мүмкін және өте әртүрлі тұрақтылықпен сипатталады деген қорытындыға әкелді: барометрлік минимумдар мен максимумдар, уақытша және тұрақты. Бірінші – құйындылар – уақытша және жеткілікті тұрақтылық көрсетпейді және жер бетіндегі орнын азды-көпті тез өзгертсе, қазір күшейіп, қазір әлсіреп, ақырында салыстырмалы түрде қысқа мерзімде толығымен ыдырап, тұрақты максимум және минимумдар өте тұрақты және айтарлықтай өзгеріссіз бір орында өте ұзақ сақталады. Бұл аймақтардың әртүрлі тұрақтылығы, әрине, ауа-райының тұрақтылығымен және олар алып жатқан аумақтағы ауа ағындарының сипатымен тығыз байланысты: тұрақты биіктіктер мен төменгі деңгейлер тұрақты, тұрақты ауа райына және белгілі, өзгермейтін жүйеге сәйкес келеді. өздерінің өмір сүрген жерінде айлар бойы қалатын желдер; уақытша құйындар өздерінің жылдам, тұрақты қозғалыстарымен және өзгерістерімен берілген аумақ үшін өте құбылмалы ауа райы мен өте тұрақсыз жел жүйесін тудырады. Осылайша, атмосфераның төменгі қабатында, жер бетіне жақын жерде атмосфералық қозғалыстар өте әртүрлі және күрделі, сонымен қатар олар әрқашан және барлық жерде жеткілікті тұрақтылыққа ие бола бермейді, әсіресе уақытша құйындар басым болатын аймақтарда. Атмосфераның сәл жоғары қабаттарында ауа массаларының қозғалысы қандай болады, қарапайым бақылаулар ештеңе айтпайды; Бұлттардың қозғалысын бақылау ғана жер бетінен белгілі бір биіктікте ауа массаларының барлық жалпы қозғалыстары біршама жеңілдетілген, анағұрлым анықталған және біркелкі сипатқа ие болады деп ойлауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, атмосфераның жоғары қабаттарының ауа-райының төменгі қабаттарындағы ауа-райына орасан зор әсерін көрсететін фактілердің тапшылығы жоқ: мысалы, уақытша құйындардың қозғалыс бағыты, шамасы, тікелей екенін атап өту жеткілікті. атмосфераның жоғары қабаттарының қозғалысына байланысты. Сондықтан, ғылымда атмосфераның жоғары қабаттарының қозғалысы туралы мәселені шешу үшін жеткілікті фактілер саны бола бастағанға дейін, ауаның төменгі қабаттарының қозғалысы туралы барлық жеке бақылауларды біріктіруге тырысатын кейбір теориялар пайда болды. және атмосфера түсінің жалпы схемасын құру; Бұл, мысалы, Мори берген орталық атмосфера теориясы болды. Бірақ фактілердің жеткілікті саны жиналмайынша, берілген нүктелердегі ауа қысымы мен оның қозғалысы арасындағы байланыс толық анықталғанға дейін, сол уақытқа дейін нақты деректерден гөрі гипотезаларға негізделген мұндай теориялар шын мәнінде не болатыны туралы нақты түсінік бере алмады. атмосферада болып жатыр және болып жатыр. Тек өткен XIX ғасырдың соңына қарай. Бұл үшін жеткілікті фактілер жиналды және атмосфераның динамикасы атмосфераның түсінің болжамды емес, нақты суретін беруге болатындай дәрежеде дамыды. Атмосферадағы ауа массаларының жалпы айналымы мәселесін шешу құрметі американдық метеорологқа тиесілі. Уильям Феррель- шешім соншалықты жалпы, толық және дұрыс болғандықтан, осы саладағы барлық кейінгі зерттеушілер тек егжей-тегжейлерді әзірледі немесе Феррельдің негізгі идеяларына қосымша толықтырулар енгізді. Атмосферадағы барлық қозғалыстардың негізгі себебі - күн сәулелерінің жер бетіндегі әртүрлі нүктелердің біркелкі қызуы. Біркелкі емес қыздыру әртүрлі қыздырылған нүктелердегі қысым айырмашылығының пайда болуына әкеледі; және қысым айырмашылығының нәтижесі әрқашан және үнемі ауа массаларының жоғары жерлерден төмен қысымды жерлерге қозғалысы болады. Сондықтан экваторлық ендіктердің қатты қызуы мен екі жарты шардағы полярлық елдердің өте төмен температурасына байланысты жер бетіне іргелес ауа қозғала бастауы керек. Егер қолда бар бақылаулар бойынша әртүрлі ендіктердің орташа температурасын есептесек, онда экватор полюстерге қарағанда орта есеппен 45° жылы болады. Қозғалыс бағытын анықтау үшін жер бетіндегі және атмосфера массасындағы қысымның таралуын қадағалау керек. Жер бетіндегі жер мен судың біркелкі таралуын жою үшін, бұл барлық есептеулерді айтарлықтай қиындатады, Феррель жер мен судың екеуі параллельдер бойымен біркелкі таралады деген болжам жасады және әртүрлі параллельдердің орташа температураларын, температураның төмендеуін есептеді. біреуі жер бетінен белгілі бір биіктікке көтеріледі, ал төменгі жағында қысым; содан кейін осы деректерді пайдалана отырып, ол басқа биіктіктегі қысымды есептеп шығарды. Келесі шағын тақтайша Феррельдің есептеулерінің нәтижесін береді және жер бетіндегі ендіктер бойынша және 2000 және 4000 м биіктіктегі қысымның орташа таралуын береді.
| Кесте 3. ЖЕР БЕТІНДЕГІ ЕНІМДІК БОЙЫНША ЖӘНЕ 2000 ЖӘНЕ 4000 М БИІКТІКТЕГІ ҚЫСЫМДЫ ТАРТУ | ||||||||
| Солтүстік жарты шардағы орташа қысым | ||||||||
| Ендік бойынша: | 80 ○ | 70 ○ | 60 ○ | 50 ○ | 40 ○ | 30 ○ | 20 ○ | 10 ○ |
| Теңіз деңгейінде | 760,5 | 758,7 | 758,7 | 760,07 | 762,0 | 761,7 | 759,2 | 757,9 |
| 2000 м биіктікте | 582,0 | 583,6 | 587,6 | 593,0 | 598,0 | 600,9 | 600,9 | 600,9 |
| 4000 м биіктікте | 445,2 | 446,6 | 451,9 | 457,0 | 463,6 | 468,3 | 469,9 | 470,7 |
| Оңтүстік жарты шардағы орташа қысым | ||||||||
| Ендік бойынша: | (экватор) | 10 ○ | 20 ○ | 30 ○ | 40 ○ | 50 ○ | 60 ○ | 70 ○ |
| Теңіз деңгейінде | 758,0 | 759,1 | 761,7 | 763,5 | 760,5 | 753,2 | 743,4 | 738,0 |
| 2000 м биіктікте | 601,1 | 601,6 | 602,7 | 602,2 | 597,1 | 588,0 | 577,0 | 569,9 |
| 4000 м биіктікте | 471,0 | 471,1 | 471,1 | 469,3 | 463,1 | 453,7 | 443,9 | 437,2 |
Температураның, қысымның, сондай-ақ ағындардың таралуы өте біркелкі емес атмосфераның ең төменгі қабатын әзірге былай қоятын болсақ, онда қыздырылған ауаның көтерілу ағыны есебінен планшеттен көрініп тұрғандай белгілі бір биіктікте. экваторға жақын жерде біз оның үстінен жоғары қысымды табамыз, полюстерге қарай біркелкі төмендейді және мұнда оның ең кіші мәніне жетеді. Жер бетіндегі осы биіктіктерде қысымның осылай таралуымен бүкіл жарты шарды қамтитын және экваторға жақын төмен қысым орталықтарына - полюстерге көтерілетін жылы, қыздырылған ауа массасын тасымалдайтын орасан зор ағын пайда болуы керек. Жердің өз осінің айналасында тәуліктік айналуынан туындайтын орталықтан тепкіш күштің ауытқу әсерін де ескерсек, ол кез келген қозғалыстағы денені солтүстік жарты шарда бастапқы бағыттан оңға, оңтүстікте солға бұру керек. жарты шарда, содан кейін әрбір жарты шарда қарастырылған биіктікте нәтижесінде пайда болатын ағын ауа массасын солтүстік жарты шарда оңтүстік-батыстан солтүстік-шығысқа, оңтүстік жарты шарда солтүстік-батыстан оңтүстік-шығысқа қарай бағыттайтын үлкен құйындыға айналатыны анық.
Циррус бұлттарының қозғалысын бақылау және басқалары осы теориялық тұжырымдарды растайды. Ендік шеңберлері тарылып, полюстерге жақындаған сайын бұл құйындардағы ауа массаларының қозғалыс жылдамдығы артады, бірақ белгілі бір шекке дейін; содан кейін ол тұрақты болады. Полюске жақын жерде келіп түсетін ауа массалары төмен түсіп, жаңадан келіп жатқан ауаға жол беріп, төмен қарай ағынды құрайды, содан кейін олар қайтадан экваторға ағуы керек. Екі ағынның арасында белгілі бір биіктікте тыныштықта бейтарап ауа қабаты болуы керек. Төменде, алайда, ауа массаларының полюстерден экваторға мұндай дұрыс ауысуы байқалмайды: алдыңғы тақта ауаның төменгі қабатында атмосфералық қысым полюстерде емес, төменнен жоғары болатынын көрсетеді, өйткені ол полюстерде болуы керек. оның жоғарғы жағына сәйкес дұрыс таралуы. Төменгі қабаттағы ең жоғары қысым екі жарты шарда шамамен 30°-35° ендікке түседі; сондықтан бұл жоғары қысым орталықтарынан төменгі ағыстар полюстерге де, экваторға да бағытталып, екі бөлек жел жүйесін құрайды. Бұл құбылыстың себебін де теориялық түрде Феррель түсіндірді, келесідей. Жер бетінен белгілі бір биіктікте жер ендігі, градиент шамасы және үйкеліс коэффициентінің өзгеруіне байланысты ауа массаларының қозғалыс жылдамдығының меридиандық құрамдас бөлігі 0-ге дейін төмендеуі мүмкін екен. Бұл шамамен ендіктерде дәл солай болады. 30°-35°: мұнда белгілі бір биіктікте ауаның полюстерге қарай қозғалысы болмайды, сонымен қатар оның экватордан және полюстерден үздіксіз ағып кетуіне байланысты оның жиналуы байқалады, бұл оның ағынына әкеледі. осы ендіктерде төменде қысымның артуы. Осылайша, жер бетінің әр жарты шарында, жоғарыда айтылғандай, екі ағын жүйесі пайда болады: 30°-тан полюстерге қарай орташа есеппен солтүстікте оңтүстік-батыстан солтүстік-шығысқа, оңтүстікте солтүстік-батыстан оңтүстік-шығысқа бағытталған желдер соғады. жарты шар; 30°-тан экваторға дейін солтүстік жарты шарда солтүстік-батысқа қарай, оңтүстік жарты шарда батыстан солтүстік-батысқа қарай желдер соғады. Екі жарты шарда экватор мен 31° ендік аралығында соғатын желдердің осы соңғы екі жүйесі атмосфераның төменгі және ортаңғы қабаттарындағы орасан зор құйындылардың екеуін де бөліп тұратын, экватордан теңізге ауа тасымалдайтын кең сақинаны құрайды. полюстер (сонымен қатар Атмосфералық қысымды қараңыз). Көтерілетін және төмендейтін ауа ағындары пайда болған жерлерде тыныштық байқалады; Бұл үнсіздіктің экваторлық және тропиктік аймақтарының шығу тегі; ұқсас тыныштық белдеуі, Феррельдің пікірінше, полюстерде болуы керек.
Алайда полюстерден экваторға таралатын кері ауа ағыны қайда кетеді? Бірақ полюстен алыстаған сайын ендік шеңберлерінің өлшемдері, демек, ауа массаларының таралатын ені бірдей белдеулердің аудандары тез өсетінін ескеру қажет; ағындардың жылдамдығы осы аймақтардың ұлғаюына кері пропорционалды түрде тез төмендеуі керек; полюстерде жоғарғы қабаттарда өте сирек кездесетін ауа ақырында жоғарыдан төменге түседі, оның көлемі қысым төменге қарай жоғарылаған сайын өте тез азаяды. Осы себептердің барлығы полюстен біршама қашықтықта осы кері төменгі ағындарды ұстану неге қиын және тіпті мүмкін емес екенін толық түсіндіреді. Бұл, жалпы алғанда, Феррель берген параллельдер бойынша жер мен судың біркелкі таралуын болжайтын жалпы циркуляциялық атмосфераның схемасы. Бақылаулар оны толығымен растайды. Атмосфераның төменгі қабатында ғана ауа ағындары, Феррельдің өзі атап өткендей, жер мен судың біркелкі бөлінбеуіне және олардың күн сәулелерімен қызуының және олардың суытуының айырмашылығына байланысты дәл осы схемадан әлдеқайда күрделі болады. инсоляцияның болмауы немесе төмендеуі; Атмосфераның ең төменгі қабаттарының қозғалысына таулар мен төбелер де үлкен әсер етеді.
Жер бетіне жақын орналасқан атмосфералық қозғалыстарды мұқият зерттеу, әдетте, құйынды жүйелер мұндай қозғалыстардың негізгі түрін көрсететінін көрсетеді. Феррельдің айтуынша, әрбір жарты шарды қамтитын үлкен құйындардан бастап, құйындар,оларды қалай атауға болады? бірінші тапсырысЖер бетіне жақын жерде қарапайым шағын және қарапайым құйындарды қоса алғанда, көлемі бойынша дәйекті түрде кішірейетін құйынды жүйелерді байқау керек. Бірінші ретті құйындылар аймағында, жер бетіне жақын жерде әртүрлі жылдамдықтар мен бағыттардағы ағындардың өзара әрекеттесуінің нәтижесінде екінші ретті құйындар- осы мақаланың басында айтылған тұрақты және уақытша барометрлік максимумдар мен минимумдар, олардың шығу тегі бойынша бұрынғы құйындардың туындысы болып табылады. Найзағайлардың пайда болуын зерттеу А.В.Клоссовский мен басқа зерттеушілерді бұл құбылыстар құрылымы жағынан бір-біріне ұқсамайды, бірақ бұрынғылармен салыстырғанда өлшемдері жағынан салыстыруға келмейтіндей кішірек деген қорытындыға келді. үшінші ретті құйындар.Бұл құйындылар барометрлік минимумдардың (екінші ретті құйындардың) шетінде пайда болатын сияқты, біз жүзу кезінде ескекпен суда пайда болған үлкен ойпаттың айналасында кішкентай, өте тез айналатын және жоғалып кететін құйындар пайда болады. қайық. Дәл осылай екінші ретті барометрлік минимумдар, яғни қуатты ауа айналмалары, олардың қозғалысы кезінде, оларды құрайтын минимуммен салыстырғанда, өте кішкентай ауа құйындарын құрайды.
Егер бұл құйындылар төменгі жағындағы барометрлік минимумның центріне ағып жатқан ауадағы температура мен ылғалдылықтың сәйкес жағдайларымен жиі туындауы мүмкін электрлік құбылыстармен бірге жүрсе, онда олар найзағайлы құйындар түрінде пайда болады, олар электр разрядының, найзағайдың және найзағайдың әдеттегі құбылыстары. Жағдайлар найзағай құбылыстарының дамуы үшін қолайлы болмаса, біз бұл үшінші ретті құйындарды тез өтетін дауылдар, дауылдар, нөсерлер және т.б. түрінде байқаймыз. Дегенмен, бұл үш категория бір-бірінен соншалықты ерекшеленеді деп ойлауға толық негіз бар. құбылыстың ауқымы, атмосфераның құйынды қозғалыстары таусылған жоқ. Торнадо, қан ұйығыштары және т.б құбылыстардың құрылымы бұл құбылыстарда біз де нақты құйындармен айналысатынымызды көрсетеді; бірақ олардың өлшемдері төртінші ретті құйындартіпті аз, тіпті елеусіз, найзағайлы дауылдардан да. Атмосфералық қозғалыстарды зерттеу бізді ауа массаларының қозғалысы ең алдымен, егер тек қана болмаса - құйындардың пайда болуы арқылы жүреді деген қорытындыға әкеледі. Таза температуралық жағдайлардың әсерінен пайда болатын бірінші ретті құйындылар, әрбір жарты шарды қамтитын, жер бетіне жақын шағын құйындылар тудырады; бұлар өз кезегінде одан да ұсақ құйындылардың пайда болуына себепші болады. Үлкен құйындылардың кішіректерге бірте-бірте саралануы бар сияқты; бірақ барлық осы құйынды жүйелердің негізгі сипаты үлкенінен кішісіне дейін, тіпті торнадолар мен қан ұйығыштарында мүлдем өзгеріссіз қалады.
Екінші ретті құйындыларға қатысты – тұрақты және уақытша барометрлік максимумдар мен минимумдар – мынаны айту керек. Хоффмайер, Тейсеранд де Бор және Хилдебрандсонның зерттеулері уақытша максимумдар мен минимумдардың пайда болуы мен әсіресе қозғалысының тұрақты максимумдар мен минимумдардың өзгеруімен тығыз байланысын көрсетті. Бұл соңғыларының айналадағы аумақтардағы ауа-райының барлық түрлерімен, шекараларын немесе контурларын өте аз өзгертетіндігінің өзі бұл жерде біз қарапайым ауа райы факторларының әсерінен жоғары тұрған кейбір тұрақты себептермен айналысып жатқанымызды көрсетеді. Тейсерант де Бордың пікірінше, жер бетінің әртүрлі бөліктерінің біркелкі емес қызуы немесе салқындауы нәтижесінде пайда болатын қысым айырмашылығы көп немесе аз ұзақ уақыт бойы біріншілік фактордың үздіксіз өсуінің әсерінен қорытындыланады. барометрлік максимумдар мен минимумдар. Егер негізгі себеп үздіксіз немесе жеткілікті ұзақ уақыт бойы әрекет етсе, оның әрекетінің нәтижесі тұрақты, тұрақты құйынды жүйелер болады. Белгілі өлшемдерге және жеткілікті қарқындылыққа жеткен мұндай тұрақты максимумдар мен минимумдар қазірдің өзінде олардың айналасындағы кең аумақтардағы ауа райының детерминанттары немесе реттеушілері болып табылады. Мұндай үлкен, тұрақты максимумдар мен минимумдар жақында атау алды атмосфераның әсер ету орталықтары.Жер бетінің конфигурациясының өзгермелілігіне және олардың өмір сүруіне себепші болатын бастапқы себеп әсерінің осыған байланысты үзіліссіздігіне байланысты мұндай максимумдар мен минимумдардың жер шарындағы орны әбден белгілі және белгілі бір дәрежеде өзгермейді. Бірақ әртүрлі жағдайларға байланысты олардың шекаралары мен қарқындылығы белгілі бір шектерде өзгеруі мүмкін. Ал олардың қарқындылығы мен сұлбасындағы бұл өзгерістер, өз кезегінде, тек көршілес емес, кейде тіпті алыстағы елдердің ауа райына әсер етуі керек. Осылайша, Тейсерант де Бордың зерттеулері Еуропадағы ауа-райының келесі әсер ету орталықтарының біріне тәуелділігін толығымен анықтады: температураның қалыптымен салыстырғанда төмендеуімен бірге жүретін теріс сипаттағы аномалиялар температураның күшеюі мен кеңеюінен туындайды. Сібір биігі немесе Азор биігінің күшеюі және алға жылжуы; оң сипаттағы аномалиялар - қалыптымен салыстырғанда температураның жоғарылауымен - исландиялық минимумның қозғалысы мен қарқындылығына тікелей байланысты. Хильдебрандсон бұл бағытта одан да әрі қарай жүріп, екі аталған Атлантикалық орталықтардың қарқындылығы мен қозғалысының өзгерістерін тек Сібір биіктеріндегі емес, сонымен қатар Үнді мұхитындағы қысым орталықтарындағы өзгерістермен байланыстыруға сәтті тырысты.
Ауа массалары
Ауа райын бақылау 19 ғасырдың екінші жартысында айтарлықтай кең тарады. Олар ауа қысымы мен температурасының, жел мен жауын-шашынның таралуын көрсететін синоптикалық карталарды құрастыру үшін қажет болды. Осы бақылауларды талдау нәтижесінде ауа массалары туралы түсінік қалыптасты. Бұл тұжырымдама жеке элементтерді біріктіруге, әртүрлі ауа райы жағдайларын анықтауға және ауа райы болжамын жасауға мүмкіндік берді.
Ауа массасы шамамен біркелкі температура мен ылғалдылықпен сипатталатын және атмосфераның жалпы айналымы ағымдарының бірінде біртұтас жүйе ретінде қозғалатын көлденең өлшемдері бірнеше жүз немесе мың километр және тік өлшемдері 5 км ретті ауаның үлкен көлемі (GCA)
Ауа массасының қасиеттерінің біркелкілігі оны біртекті астыңғы беттің үстінде және ұқсас сәулелену жағдайында қалыптастыру арқылы қол жеткізіледі. Сонымен қатар, ауа массасы түзілу аймағында ұзақ уақыт сақталуы үшін осындай айналым жағдайлары қажет.
Ауа массасындағы метеорологиялық элементтердің мәндері аздап өзгереді - олардың үздіксіздігі сақталады, көлденең градиенттер аз. Метеорологиялық өрістерді талдау кезінде, егер біз берілген ауа массасында қалатын болсақ, сызықтық графикалық интерполяцияны, мысалы, изотермаларды жүргізу кезінде жеткілікті жуықтауға болады.
Метеорологиялық шамалардың көлденең градиенттерінің күрт өсуі, бір шамадан екіншісіне күрт ауысуға жақындау немесе кем дегенде градиенттердің шамасы мен бағытының өзгеруі екі ауа массасы арасындағы өтуде (фронтальды аймақта) орын алады. Нақты ауа температурасын да, оның ылғалдылығын да көрсететін псевдопотенциалды ауа температурасы белгілі бір ауа массасының ең тән белгісі ретінде қабылданады.
Псевдопотенциалды ауа температурасы - адиабаталық процесс кезінде ауа алатын температура, егер алдымен оның құрамындағы барлық су буы шексіз төмендейтін қысыммен конденсацияланып, ауадан түсіп кетсе және бөлінген жасырын жылу ауаны қыздыруға кетсе, содан кейін ауа әкелінсе. стандартты қысым астында.
Жылы ауа массасы әдетте ылғалдырақ болғандықтан, көршілес екі ауа массасының псевдопотенциалды температураларының айырмашылығы олардың нақты температураларындағы айырмашылықтан айтарлықтай көп болуы мүмкін. Дегенмен, псевдопотенциалды температура берілген ауа массасының биіктігіне қарай баяу өзгереді. Бұл қасиет тропосферадағы ауа массаларының бірінің үстіне бірі қабаттасуын анықтауға көмектеседі.
Ауа массаларының таразылары
Ауа массалары атмосфераның жалпы айналымының негізгі ағындарымен бірдей тәртіпте. Көлденең бағыттағы ауа массаларының сызықтық көлемі мыңдаған километрмен өлшенеді. Тігінен ауа массалары тропосфераның бірнеше шақырымына, кейде оның жоғарғы шекарасына дейін созылады.
Жергілікті циркуляциялармен, мысалы, желдер, тау-алаң желдері, шаш кептіргіштер, циркуляциялық ағындағы ауа да қоршаған атмосферадан қасиеттері мен қозғалысы бойынша азды-көпті оқшауланған. Алайда, бұл жағдайда ауа массалары туралы айту мүмкін емес, өйткені мұндағы құбылыстардың ауқымы әртүрлі болады.
Мысалы, желмен жабылған жолақ ені бар болғаны 1-2 ондаған километр болуы мүмкін, сондықтан синоптикалық картада жеткілікті түрде шағылыспайды. Жел ағынының тік күші де бірнеше жүз метрді құрайды. Осылайша, жергілікті айналымдармен біз тәуелсіз ауа массаларымен емес, тек қысқа қашықтықтағы ауа массаларының ішіндегі бұзылған күймен айналысамыз.
Ауа массаларының өзара әрекеттесуінің нәтижесінде пайда болатын объектілер – өтпелі аймақтар (фронтальды беттер), бұлттылық пен жауын-шашынның фронтальды бұлттық жүйелері, циклондық бұзылулар, ауа массаларының өздері сияқты шама тәртібіне ие – аудан бойынша материктердің үлкен бөліктерімен салыстыруға болады. немесе мұхиттар және олардың өмір сүру уақыты - 2 күннен астам ( кесте 4):
Ауа массасының оны басқа ауа массаларынан бөлетін айқын шекаралары болады.
Әртүрлі қасиеттері бар ауа массалары арасындағы өтпелі аймақтар деп аталады алдыңғы беттер.
Бірдей ауа массасының шегінде графикалық интерполяцияны жеткілікті жуықтаумен қолдануға болады, мысалы, изотермаларды салу кезінде. Бірақ фронтальды аймақ арқылы бір ауа массасынан екіншісіне ауысқан кезде сызықтық интерполяция бұдан былай метеорологиялық элементтердің нақты таралуы туралы дұрыс түсінік бермейді.
Ауа массаларының түзілу орталықтары
Ауа массасы түзілу көзінде айқын сипаттамаларға ие болады.
Ауа массасының пайда болу көзі белгілі талаптарға сай болуы керек:
Судың немесе жердің астындағы бетінің біртектілігі, ошақтағы ауа жеткілікті түрде ұқсас әсерлерге ұшырайды.
Радиациялық жағдайлардың біртектілігі.
Белгілі бір аумақта стационарлық ауаны қамтамасыз ететін циркуляциялық жағдайлар.
Қалыптастыру орталықтары әдетте ауаның төмен түсіп, кейін көлденең бағытта таралатын аймақтары болып табылады - антициклондық жүйелер бұл талапқа жауап береді. Антициклондар төмен қозғалатын циклондарға қарағанда көбірек болады, сондықтан ауа массаларының түзілуі әдетте кең көлемді төмен қозғалатын (квазистационарлық) антициклондарда жүреді.
Сонымен қатар, көздің талаптары жылытылатын жер учаскелерінде пайда болатын баяу және диффузиялық термиялық депрессиялармен қанағаттандырылады.
Ақырында, полярлық ауаның пайда болуы ішінара атмосфераның жоғарғы қабатында жоғары ендіктердегі баяу қозғалатын, кең және терең орталық циклондарда жүреді. Бұл қысым жүйелерінде тропосфераның жоғарғы қабаттарындағы жоғары ендікке тартылған тропикалық ауаның полярлық ауаға айналуы (трансформациясы) жүреді. Барлық аталған қысым жүйелерін географиялық емес, синоптикалық тұрғыдан алғанда ауа массаларының орталықтары деп атауға болады.
Ауа массаларының географиялық классификациясы
Ауа массалары, ең алдымен, қалыптасу орталықтары бойынша, ендік белдеулерінің бірінде – арктикалық, немесе антарктикалық, полярлық немесе қоңыржай ендіктерде, тропиктік және экваторлық ендіктерде орналасуына қарай жіктеледі.
Географиялық классификация бойынша ауа массаларын орталықтары орналасқан ендік белдеулері бойынша негізгі географиялық түрлерге бөлуге болады:
Арктикалық немесе антарктикалық ауа (AV),
Полярлық немесе қалыпты ауа (MF немесе HC),
Тропикалық ауа (теледидар). Бұл ауа массалары бұдан басқа теңіздік (м) және континенттік (к) ауа массалары болып бөлінеді: мАВ және кАВ, мув және кУВ (немесе mPV және kPV), mTV және kTV.
Экваторлық ауа массалары (EA)
Экваторлық ендіктерге келетін болсақ, мұнда конвергенция (ағындардың конвергенциясы) және ауаның көтерілуі орын алады, сондықтан экватордан жоғары орналасқан ауа массалары әдетте субтропиктік аймақтан әкелінеді. Бірақ кейде тәуелсіз экваторлық ауа массалары пайда болады.
Кейде, сөздің қатаң мағынасында ошақтардан басқа, қыста ауа массалары қозғалған кезде бір түрден екінші түрге ауысатын аймақтар анықталады. Бұл Гренландияның оңтүстігіндегі Атлант мұхитындағы және Тынық мұхитындағы Беринг және Охот теңіздерінің үстінде cPV mPV-ге айналатын аудандар, Солтүстік Американың оңтүстік-шығысындағы және Жапонияның оңтүстігіндегі Тынық мұхитындағы аудандар, қысқы муссон кезінде cPV mPV-ге айналады, және Азияның оңтүстігіндегі Азия КП тропиктік ауаға айналатын аймақ (сонымен қатар муссон ағынында)
Ауа массаларының түрленуі
Айналым жағдайлары өзгерген кезде ауа массасы тұтастай алғанда оның пайда болу көзінен басқа ауа массаларымен әрекеттесе отырып, көрші аймақтарға жылжиды.
Қозғалыс кезінде ауа массасы өзінің қасиеттерін өзгерте бастайды - олар түзілу көзінің қасиеттеріне ғана емес, сонымен қатар көрші ауа массаларының қасиеттеріне, ауа массасы өтетін астыңғы беттің қасиеттеріне, сондай-ақ ауа массасы массалары пайда болғаннан бері өткен уақыт ұзақтығы бойынша.
Бұл әсерлер ауаның ылғалдылығының өзгеруіне, сонымен қатар жасырын жылудың бөлінуі немесе астындағы бетпен жылу алмасуының нәтижесінде ауа температурасының өзгеруіне әкелуі мүмкін.
Ауа массасының қасиеттерінің өзгеру процесі трансформация немесе эволюция деп аталады.
Ауа массасының қозғалысымен байланысты түрлендіру динамикалық деп аталады. Әртүрлі биіктікте ауа массасының қозғалу жылдамдығы әр түрлі болады, жылдамдық ығысуының болуы турбулентті араласуды тудырады. Егер ауаның төменгі қабаттары қыздырылса, тұрақсыздық пайда болады және конвективтік араласу дамиды.
Жүктелуде...
