Лучистая энергия Солнца — это основной источник движения воздуха. Распределяется
она на земном шаре неравномерно. В этом причина возникновения ветра. В
экваториальную и тропическую зоны Земли солнечной радиации поступает больше,
чем в умеренные и особенно в высокие широты, поэтому воздух в низких широтах
нагревается больше, чем в умеренной зоне и полярных областях. Между теплыми
и холодными массами воздуха возникает разность температуры и атмосферного
давления. Это и порождает ветер. Простой пример возникновения ветра — бриз.
Он возникает из-за разности температур воздуха над морем и сушей. Днем
воздух над сушей нагревается сильнее, чем над морем. Нагретый воздух поднимается,
и на его место приходит воздух с моря. Ночью происходит обратное явление:
суша охлаждается больше, а море остается теплым. Тогда воздух над морем
поднимается, а на его место приходит воздух с суши. Приблизительно так
же возникают и более мощные ветры. Они дуют из ббласти высокого в область
низкого давления. Это происходит до тех пор, пока существует разность давления.
Однако за исключением узкой зоны у экватора на направление и силу ветра
действуют и другие силы. Одна из них — отклоняющая сила вращения Земли,
называемая силой Кориолиса. Под ее действием ветер выше слоя трения,
т. е. на высоте около 1 км, дует не вдоль градиента, а отклоняется от него
на 90°. В приземном же слое воздуха действует и сила трения (с поверхностью
Земли), которая уменьшает скорость ветра и отклоняет его влево от изобар.
При сближении теплого и холодного воздуха горизонтальные градиенты температуры,
влажности и давления увеличиваются, а скорость ветра возрастает. При отдалении
различно нагретого воздуха градиенты уменьшаются, ветры ослабевают. Зоны,
в которых холодные и теплые воздушные массы сближаются, называют переходными
или фронталъными. Такие неспокойные зоны ежедневно возникают и разрушаются
в воздушном океане над умеренными и полярными областями обоих полушарий.
Ширина фронтальных зон невелика — обычно 1—2 тыс. км. Но на фронтах, из-за
разности температур и давлений, концентрируются большие запасы кинетической
энергии и возникают крупнейшие атмосферные вихри — циклоны и антициклоны.
Развиваясь, они по вертикали достигают десятков километров, охватывая
всю тропосферу и нижние слои стратосферы, а в диаметре достигают
2— 3 тыс. км, т. е. могут, например, охватить всю Европейскую часть
СССР от Мурманска до Кавказа. И не удивительно, что в таких грандиозных
вихрях теплые массы воздуха из экваториальной зоны и тропиков переносятся
в умеренные и высокие широты, а холодные — в тропики и экваториальную зону.
В результате температура в высоких широтах относительно повышается, а в
низких широтах — понижается.
Изменение температуры с высотой в атмосфере Земли (от экватора к
полюсу), слева — в зимний период; справа — в летний период.
С циклонами обычно связана облачная с осадками погода, а с антициклонами
— ясная и малооблачная. В циклоне преобладают восходящие движения воздуха,
способствующие конденсации влаги, а в антициклоне — нисходящие, при которых
степень насыщения влагой уменьшается. Во внетропических широтах эти атмосферные
вихри наблюдаются повсюду, однако есть районы, где одни из них возникают
чаще, другие — реже. Как показывают карты среднего месячного давления,
в Северном полушарии зимой циклоны чаще всего образуются на севере Атлантики
и Тихого океана, а антициклоны — на материках Азии и Северной Америки.
Летом циклоны часто возникают и на материках, но они менее интенсивны.
Антициклоны летом интенсивны над океанами. В Южном полушарии между зимой
(июнь — август) и летом (декабрь — февраль) различие небольшое.
Циклоны чаще наблюдаются вокруг Антарктиды, а антициклоны — в северной
части умеренной зоны и в субтропиках, причем их центры располагаются над
океанами.
От атмосферного давления зависят и преобладающие ветры. Для низких широт
особенно характерны пассаты. Это ветры, постоянно направленные из
областей высокого давления в сторону экваториальной зоны. В Северном полушарии
они северо-восточного направления, в Южном полушарии — юго-восточного.
В отличие от пассатов муссоны — это сезонные ветры, связанные с
разностью температуры воздуха над материками и океанами. Зимой эти ветры
дуют от холодных материков к теплым океанам, а летом — из сравнительно
холодных океанов на нагретые материки. Муссоны типичны для низких широт,
особенно на юге и юго-востоке Азии. Появляются они и в умеренной зоне,
в частности на Дальнем Востоке.
И пассаты и муссоны — ветры приземного слоя атмосферы. На высотах же
картина иная. Во всей умеренной зоне выше 2—3 км преобладают западные ветры.
Их средняя скорость на высоте 12 км достигает больших величин: над юго-востоком
Северной Америки максимальные средние скорости зонального ветра в январе
— 40 м/с, над японскими островами — более 60 м/с и над Аравией — 44 м/с.
На севере умеренной зоны и в высоких широтах средние скорости ветра невелики:
в основном не выше 10—12 м/с. Однако в отдельные дни при интенсивном развитии
циклонов и антициклонов на высотах 9—12 км скорости ветра могут превышать
60—80 м/с. Летом скорости воздушных течений повсеместно ослабевают и даже
на высотах не превышают 30—40 м/с.
В последнее десятилетие много нового мы узнали о режиме ветра в стратосфере.
Зимой в ней преобладают западные ветры, а летом — восточные. Однако в отдельные
зимние месяцы режим ветра и температуры в стратосфере нарушается: возникают
сильные и слабые ветры любых направлений и значительно повышается температура,
что является следствием крупных меридиональных процессов в тропосфере.
Еще многие атмосферные явления исследуются; для этого создается сеть ракетных
наблюдений и усовершенствуется приемная аппаратура на метеорологических
спутниках Земли.
Главная