Ветер дует всегда из мест с большим давлением возду-ха в те места, где атмосферное давление меньше.
Бризы
Бризы (франц. «брисе» — лёгкий ветер) — это ветры, дующие днём с моря на сушу, ночью с суши на море.
Поверхность земли нагревается неравно-мерно. В летний день, например, поверхность суши нагревается сильнее. От нагревания воздух расширяется и становится легче. Часть нагретого воздуха поднимается вверх, а более холодный с моря начинает перемещаться в сторону суши. Такой ветер называют дневным бризом (рис. 113). Если в это время измерить атмосферное давление над су-шей и над морем, то окажется, что над сушей оно будет меньше.
Если же измерить атмосферное давление вечером, то оно бу-дет меньше над морем, так как вода в море ночью более тёплая, а от неё нагревается и воздух. Значит, ночной бриз будет дуть с суши на море (рис. 114).
Тропические ветры
- Пассаты.
- Муссоны — ветры, дующие зимой с суши на море, летом с моря на су-шу.
Для того чтобы правильно предсказать погоду , очень важно знать направление и силу ветра. Северный ветер приносит похолодание, южный — потепление, ветер с моря не-сёт влагу, из засушливых областей дуют сухие ветры.
Направление ветра
Называют ветер по той стороне горизонта, куда он дует: если ветер подул с северо-запада, то говорят, что он северо-западный, если с юго-запада — юго-западный.
Определение направления ветра
Направление ветра можно определить по развевающемуся флажку, по направлению дыма, идущего из труб, но более точно это можно сделать с помощью флюгера (голл. «флюгер» — крыло) — прибора для определения направления и силы ветра.
Стрелка флюгера (она называется флюгарка) свободно вра-щается на стержне и острым концом всегда бывает направлена против ветра. Ниже стрелки прикреплены неподвижно восемь стерженьков — указателей основных и промежуточных сторон горизонта.
Сила ветра
Сила ветра не всё время бывает одина-ковой. В одни дни ветер бывает едва заметен, в другие — та-кой сильный, что того и гляди деревья с корнем выворотит. На-блюдения показали, что если между двумя местами на земном шаре разница в давлении небольшая, то ветер будет слабый. Если же разница в давлении большая, то ветер будет сильный.
Значит, чем больше разность давления между двумя сосед-ними участками земной поверхности, тем быстрее передвигается воздух от места с большим давлением в место с меньшим дав-лением, тем сильнее будет ветер.
Определение силы ветра
Вместе со стрелкой флюгера вращается и рамка, укреплённая выше флюгарки. В этой рамке свободно висит металлическая пластинка, прикреплённая за верхний конец. Чем сильнее ветер, тем больше отклоняется пластинка от своего обычного положе-ния. По отклонению пластинки и судят о силе ветра. Силу и скорость ветра можно определить приблизительно (рис. 115).
Построение розы ветров
Для того чтобы составить розу ветров (рис 117), необходимо сначала начертить схему, показывающую основные и промежуточные стороны горизонта. Начиная от центра, отложите на линии пока-зывающей направление на север столько от-резков по полсантиметра, сколько в исследуемом промежутке дней, когда дули северные ветры, затем на линии, показывающей направление на северо-восток, отложите столько таких же отрезков, сколько было северо-восточных ветров. То же самое сделайте на всех направлениях. Теперь соедините концы получившихся отрезков на каждом направлении, и у вас получится чер-тёж, по которому сразу можно определить, какие ветры преобладали в этот промежуток времени. Материал с сайта
Ветер играет важную роль в на-шей жизни . Если бы не было ветра, тучи разражались бы дож-дём в том месте, где они возникли. Над океанами , где влаги и так более чем достаточно, не прекращались бы ливни, а на сушу не выпадало бы ни капли дождя. Это ветер приносит живитель-ную влагу на поля и леса, благодаря ветру не пересыхают реки и озёра . А тёплые океанические течения ? Они своим происхожде-нием также обязаны ветру. Ветер очищает воздух, которым мы дышим. Отработанные газы от автомобильных двигателей, дым от заводов и фабрик, углекислый газ, выделяемый при дыхании человеком и многими другими живыми организмами , — всё это сильно загрязняет воздух. Ветер уносит этот загрязнённый воз-дух, а взамен его приносит чистый.
Ветряные двигатели
С давних времён человек начал использовать силу ветра. В древнем Египте уже были ветряные двигатели для размола зерна и для подъёма воды из Нила на поля. На парусных судах отважные мореплаватели совершали далёкие путешествия.
В засушливых областях ветряные двигатели приводят в дви-жение насосы, которые подают воду на поля, а там, где мест-ность заболочена, ветродвигатели помогают её осушать (рис. 116).
Широко используются ветродвига-тели на станциях полярников, зимующих на
Движение воздуха относительно земной поверхности называется ветром. Образованию воздушных потоков способствуют такие факторы :
1. Градиентная сила, обеспечивающая движение воздуха от зоны высокого давления в зону низкого (то есть благодаря градиентам давления).
2. Гравитационная сила , что ускоряет движение воздуха до величины g = 9,8 м / с2. Действие вертикального градиента давления уравновешивается гравитационным силой.
3. Сила трения , определяемая как:
е μ - коэффициент внутреннего трения, который зависит от характера подстилочного поверхности, Н / м с; v - скорость ветра, м / с. Сила трения пропорциональна скорости ветра и имеет противоположный последнем направление.
4. Сила Кориолиса, что отклоняет направление движения воздуха - вправо в Северном полушарии, влево - в Южной (рис. 3.1). Определяется эта сила по выражению:
где р - масса воздуха, кг v - скорость движения воздуха, м / с; ω - угловая скорость вращения Земли (7,3 10-51 / с); φ - широта местности, °.
Рассмотрим причины возникновения силы Кориолиса. В системе отсчета, вращающейся материальная точка, которая движется непараллельных оси этого вращения, отклоняется по направлению, перпендикулярным к ее скорости.
На Земле этот эффект, обусловленный ее суточным вращением, приводит к тому, что свободно падающие тела отклоняются на восток, а тела движутся вдоль земной поверхности, отклоняются в Северном полушарии вправо от направления движения, в Южной - влево.
На экваторе sin φ = 0 и Fk = 0 на полюсах sin φ = 1, следовательно сила Кориолиса максимальна. Обычно под термином "ветер" мы понимаем горизонтальное движение воздуха.
Рис. 3.1.
5. Центробежная сила, которая определяется по формуле:
где r - радиус криволинейной траектории. При больших скоростей и малых радиусов кривизны F e может значительно превышать градиентную силу (тропические циклоны, смерчи).
> Параметры ветра
Основные параметры ветра - скорость, направление и порывистость.
Скорость ветра измеряется в м / с, хотя могут применяться такие единицы как узел или км / ч (табл. 3.1).
3.1. Связь между единицами скорости ветра
Скорость ветра оценивается с помощью шкалы Бофорта (табл. 3.2).
В Антарктике скорость ветра достигает 65 м / с, в тропиках - 110 м / с. Скорость ветра υ зависит от высоты А над уровнем моря: υ = 5 м / с (А = 20 м); υ = 20-25 м / с (А = 300 м) υ = 60-80 м / с (А = 10-17 км).
Направление ветра определяют относительно сторон света и обозначают или в румбах (всего 16): северный, северо-восточный, восточный и т.д., или в делениях: одно деление содержит 5 ° или 10 ° в зависимости от требуемой точности измерений.
Поривчатисть ветра - это скачкообразно усиления и ослабления скорости Δυ ветра; Δυ = ± 3 м / с при υ = 5-10 м / с; Δυ = ± 5-7 м / с при υ = 11-15 м / с.
3.2. Шкала Бофорта
|
характеристика |
узел |
км / ч |
||
|
безветрие |
||||
|
легкий ветерок |
||||
|
легкий бриз |
||||
|
мягкий бриз |
||||
|
умеренный бриз |
||||
|
Свежий бриз |
||||
|
сильный бриз |
||||
|
Близок к штормового ветра |
||||
|
штормовой |
||||
|
штормовой |
||||
|
безумный шторм |
||||
Рассмотрим воздушные потоки, вызывать стрессовые ситуации.
Смерч - сильный ветер в виде горловины с вертикальной осью, имеет большую скорость вращения. В Америке его называют торнадо. Причиной смерча есть большие градиенты давления, неустойчивость нижнего (до 2 км) слоя атмосферы, возникающее при столкновении сухих холодных воздушных масс с теплыми и влажными. Диаметр смерча достигает 100 м над водной поверхностью, от нескольких десятков метров до нескольких сот метров - над земной поверхностью. Высота смерча составляет от одного до нескольких сот километров. Характерная особенность - спиралевидный движение воздуха вокруг вертикальной оси. Скорость движения составляет 50-100 м / с, а иногда 250 м / с, причем есть вертикальная компонента скорости величиной 70-90 м / с. Продолжительность смерча - от нескольких минут до нескольких часов. Для оценки смерчей используют шкалу Фудзи (табл. 3.3)
3.3. Шкала Фудзи оценки смерчей
|
Скорость, км / ч |
последствия |
|
|
F 0 (легкий) |
Разрушение телевизионных антенн, труб, деревьев, окон |
|
|
F 1 (умеренный) |
Переворачивание автомобилей, вырывание деревьев с корнями |
|
|
F 2 (значительный) |
Снос крыш, переворачивание подвижных домов |
|
|
F 4 (строгий) |
Разрушение металлических зданий, смещение наружных стен, повал лесов и полеганию угодий |
|
|
(Опустошительный) |
Падение стен, перенос металлических и бетонных конструкций на большое расстояние |
|
|
(Невероятный) |
Перенос домов на большое расстояние, разрушение школ, мотелей |
|
|
F 6 (который трудно представить) |
Автомобили поднимаются в воздух |
Ураганы - тропические циклоны, скорость которых достигает 290 км / ч. Термин "ураган" касается экстремальных ветров, возникающих в северной Атлантике; аналогичные явления в Тихом океане называют тайфунами. Продолжительность ураганов от 1 до 30 дней. Оценивают ураганы по шкале Сафира-Симсон (табл. 3.4).
3.4. Шкала Сафира-Симсон оценки ураганов
|
скорость, |
последствия |
|
|
1 (минимальный) |
Разрушение подвижных домов, частичное затопление прибрежных районов |
|
|
2 (умеренный) |
Существенное повреждение растительности, вырывание деревьев, затопление прибрежных дорог |
|
|
3 (большой) |
Разрушение малых домов, затопление прибрежной территории на расстоянии до 13 км |
|
|
4 (экстремальный) |
Разрушение крыш, окон, полное разрушение подвижных домов, затопление до 10 км |
|
|
5 (катастрофический) |
Разрушение зданий, промышленных предприятий, необходимость эвакуации населения в зоне 8-16 км |
Суховей - ветер, возникающий при высокой температуре (более 25 ° С) и крайне низкой относительной влажности (менее 30%). Наблюдаются суховеи в степных и лесостепных зонах. Скорость движения воздуха достигает 5-20 м / с.
Пыльные бури возникают на обнаженных земельных участках, распыленном и высушенном почве, на распаханных склонах. Основными факторами, способствующими пылевой бури, является сильный ветер (свыше 10 м / с) и относительная влажность, не превышает 50%. В Украине в степной зоне наблюдают 4-5 дней в году с пыльными бурями, а в некоторых областях - 10-15 дней в год.
Бора - сильный, холодный и порывистый ветер, возникающий в области невысоких горных хребтов и передвигается в сторону теплого моря. Образуется в холодное время года, когда над холодным континентом возникает область повышенного давления, а над теплым морем - зона низкого. Над хребтом сечение воздушного потока уменьшается, а скорость увеличивается. Скорость ветра во время боры достигает 40-60 м / с, температура воздуха может уменьшаться до - 200 С. Продолжительность боры - 1-3 дня.
Экстремальные значения ветра
Наиболее ветреное место - это море Содружества в Антарктиде: скорость ветра здесь достигает 320 км / ч.
Самый сильный ветер на земной поверхности - скорость ветра в 371 км / ч зарегистрирована на горе Вашингтон (1916 м над уровнем моря), штат Нью-Гемпшир, США, 12 апреля 1934
Рекордная скорость ветра (333 км / ч) на равнине (44 м над уровнем моря) была зафиксирована 8 марта 1972 на базе BBC США в Туле, Гренландия.
Самая высокая скорость ветра в смерчи (459 км / ч) была зарегистрирована в Уичито-Фолс, штат Техас, США, 2 апреля 1958 года.
- Откуда берется ветер?
Деревья качаются, вот и ветер!
А кто деревья качает?
Как кто? Бог!
Это примерный пересказ отрывка из детских вопросов и ответов Викентия Вересаева. И ведь нельзя отрицать, что объяснение вполне разумное. Хотя и недостаточно точное. Так откуда берется ветер?
Для начала – что есть ветер? Это перемещение воздушных масс по поверхности планеты. Более обширный вопрос – под воздействием каких факторов происходит это перемещение? Первый и главный фактор – это разница атмосферного давления на соседствующих участках надземной поверхности. Из областей высокого давления в области низкого давления естественным путем устремляется воздушная масса. От величины перепада давления зависит интенсивность ветра – от дуновения до урагана.
Из области тех же детских вопросов: как в маленькую форточку за короткое время входит столько свежего воздуха, что он практически замещает собой всю предыдущую атмосферу помещения? Да просто происходит интенсивное перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого, таким образом, создается все тот же ветер в миниатюре.
Зарождение ветра лучше всего иллюстрировать примером с вечными морскими бризами. Чем объяснить постоянные потоки воздуха с моря к суше? В течение дня суша нагревается гораздо сильнее, чем вечно движущаяся морская поверхность. Теплый воздух непрерывно поднимается с земли вверх, а на смену ему с моря в направлении берега идет поток более холодного воздуха. К ночи картина меняется. С заходом солнца воздух над землей становится прохладным, а над морем еще сохраняется тепло, и теперь уже с берега к морю дует ветер.
Это же объяснение и тому, почему всегда ветрено в горах. Теплый низинный воздух постоянно перемещается вверх, встречаясь с холодным воздухом больших высот. Чем теплее внизу и холоднее на вершине, тем интенсивнее воздушные потоки. В горах этот процесс усиливается не только разностью температур, но и чрезвычайно сильным различием атмосферного давления.
Казалось бы, понятнее некуда. Но это еще не все. Можно до бесконечности рассуждать на темы: почему ветер бывает южным и северным, западным и восточным? Из каких соображений ему присваиваются странные и даже романтичные имена: сирокко, пассат, вест? Чтобы ответить на эти, совсем не детские, вопросы, нужно рассматривать тему не в масштабе определенного участка земли и суши, а в масштабах всего земного шара. Самые жаркие экваториальные широты являются неиссякающим источником теплого воздуха, массы которого постоянно поднимаются над поверхностью планеты и устремляются равномерно на север и юг. В районе широт со странным названием «конские» воздушные слои устремляются вниз, и далее движутся целенаправленно к южному и северному полюсам и обратно к экватору. Вращение Земли вносит свои коррективы, и, помимо чисто северных и южных ветров, планету опоясывают своими потоками пассаты – экваториальные ветры, и весты – ветры с полюсов. А все прочие названия получают свое определение уже в масштабах географических объектов, например, знойных пустынь.
Это все по науке. А как хочется верить в магическую силу ветра, который «могуч, ты гоняешь стаи туч… Не видал ли где на свете ты царевны молодой?..» Ведь он, ветер – полноправный герой сказок и преданий, легенд и песен, суеверий и страхов. Видно, и вправду ветер – посланник Бога, пробуждаемый качающимися деревьями. Уж очень красивый образ.