Под термином «динамика воздуха» понимается вся совокупность перемещения воздуха, будь то легкий ветерок, замечательные потоки громадной скорости и силы, перемещение огромных по количеству воздушных весов. Ученые установили десятки разной формы механизмов передвижения воздуха — от несложного линейного перемещения до сложнейших вихрей. Воздух — самая подвижная и неустойчивая из всех оболочек Почвы. Лучше изучена динамика воздуха в нижнем, самый плотном ее слое — тропосфере.
Различают местную динамику воздуха на маленьких пространствах и неспециализированную циркуляцию воздуха, охватывающую целый земной шар либо его большие части. Изучение той и второй очень принципиально важно для понимания характера погод, господствующих в той либо другой местности, особенностей и разнообразия климатов всего земного шара. Неспециализированная циркуляция воздуха зависит от распределения солнечной радиации и давления воздуха по земной поверхности, от условий нагревания нижних слоев воздуха подстилающей поверхностью, распределения воды и суши на Земле и других обстоятельств глобального масштаба. Она представляет собой широкомасштабные перемещения (антипассатов) воздуха: и течения пассатов, муссонов, антициклонов и циклонов, струйных течений в верхних слоях воздуха.
ПАССАТЫ
В экваториальной территории теплый воздушное пространство поднимается вверх на 4—8 км, растекается по направлению к полюсам. На широтах 30—35° он опускается к поверхности (см. Воздух). На этих широтах расположена территория большого давления воздуха. От нее поток воздуха потечет в нижнем слое тропосферы к экватору, отклоняясь в северном полушарии вправо, в южном — влево (см. Годовое и дневное вращение Почвы). Под действием Кориолисового ускорения перемещение воздуха получает направление с востока на запад в виде неизменно дующих и приблизительно с однообразной скоростью пассатов. Над ними вверху дуют постоянные ветры противоположного направления — антипассаты.
МУССОНЫ
В неспециализированную циркуляцию воздуха входят и муссоны, дующие по большей части между полюсами большого давления — между 30—35° с. и ю. ш. Муссон — это воздушный поток устойчивого направления в нижних слоях тропосферы, действующий только в пределах главных сезонов года — зимы и лета. Направление муссонов по этим сезонам года изменяется на 180° в соответствии с трансформацией давления над материками и океанами.
Зимний период воздушное пространство переносится с материка, где при низких температурах давление высокое, а летом — с океана на материк, где давление ниже. Дождливый сезон на суше сходится, так, с летним муссоном, а сухой — с зимним. Обстоятельство смены муссонов в конечном итоге — в разной теплоемкости суши и воды. В океане накапливается за лето довольно много тепла, а зимний период вода отдает его в воздух медлительно—океан оказывается зимний период значительно теплее остывшей суши, где давление выше. Появляется поток воздуха на океан. Летом теплее суша и перемещение воздуха направлено с океана на сушу. Особенно светло муссоны выражены в Южной и Юго-Восточной Азии, Японии, на восточном берегу Азии, понемногу ослабевая к северу. Смена ветров получает муссоноподобный темперамент (Сахалин, Приморье, побережье Охотского моря, юг Камчатки).
ЦЕНТРЫ ДЕЙСТВИЯ ВОЗДУХА
На фоне неспециализированного распределения давления воздуха кое-какие области Почвы выделяются особенно повышенным либо пониженным давлением, существующим в течение всего года либо появляющимся иногда по главным сезонам года (зима, лето).
Область неизменно повышенного давления — над окружающими и Азорскими островами их водами Атлантики в широтах 30—35° с. ш. На севере Атлантического океана находится область исландского минимума, время от времени смещающаяся от собственного среднего положения по широте то к югу, то к северу (до Канадской Арктики а также до Карского моря). Давление в январе тут в большинстве случаев ниже 996 миллибар. Над северной частью Тихого океана находится область неизменно пониженного давления—алеутский минимум. В южном полушарии повышенное давление всегда держится над Антарктидой. Все эти области именуются центрами действия воздуха (ЦДА). С ними связано происхождение множества подвижных антициклонов и циклонов, они оказывают сильное влияние на темперамент погоды большую территорию (к примеру, исландский минимум и азорский максимум всей Западной и Восточной Европы). Подобные центры действия воздуха имеются над океанами и в южном полушарии. К иногда появляющимся ЦДА, определяющим муссонную циркуляцию, относится сибирский максимум давления, охватывающий зимний период Забайкалье, Якутию, Монголию. Среднее давление воздуха зимний период достигает 1036 миллибар при низких температурах (до 60—70° мороза). Тут в районе Оймякона находится «полюс холода» северного полушария.
АНТИЦИКЛОНЫ и ЦИКЛОНЫ
На разделе горячей и холодной воздушных весов контрасты тепла и холода создают заряд потенциальной энергии, разряжающейся методом образования широкомасштабных вихрей. В ячейке пониженного давления довольно более теплый воздушное пространство поднимается, двигаясь от периферии к центру и отклоняясь в северном полушарии вправо, закручивается наряду с этим в направлении против перемещения часовой стрелки: начинается циклон. В ячейке повышенного давления воздушное пространство стекает от центра к периферии. Воздушное пространство в нем вращается по часовой стрелке: начинается антициклон.
Диаметр циклона в большинстве случаев—1000—2000 км, его высота—от 2 до двадцати километров, перепад давления между окраиной и центром—от 5 до 30 миллибар. Окружающий циклон холодный воздушное пространство старается подавить заключенный в циклоне очаг тепла, наступая на него и на теплом и на холодном фронте. Кольцо холода сжимается, вытесняя теплый воздушное пространство вверх, где он освобождается от жидкости, которой в любой момент богат циклон, формирующийся в большинстве случаев над океанами.
Циклон завершает собственную деятельность.
Его жизнь длится всего пара дней. Скорость перемещения 30—40 км/ч.
Не считая циклонов умеренных широт между широтами 5—20° каждого полушария появляются сильные возмущения, сопровождающиеся ураганными ветрами. Это тропические циклоны —тайфуны в Юго-Восточной Азии, в Индии — циклоны, в Северной Америке — торнадо — сильный атмосферный вихрь, смерч. За год на земном шаре случается 40—50 тропических циклонов. Они несут с собой ливни и сильные грозы; да и сам таковой циклон — это целое огромное грозовое облако. Тайфуны, появляющиеся на западе Тихого океана к северу от экватора, перемещаются к северо западу и-западу со скоростью 10—20 км/ч, а при трансформации направления на северное скорость возрастает до 30—50 км/ч. Они достигают берегов Индокитая, Китая, Кореи, Японии, а кое-какие заходят на отечественный Дальний Восток, в Приморье, на Курильские острова, на Камчатку. Диаметры тайфунов малы—до нескольких сотен километров. В море они приводят к сильному волнению, на берегах образуют нагоны морской воды, наводнения, ураганный ветер разрушает селения. Таким замечательным тропическим ураганам присваивают личные имена, в большинстве случаев женские, к примеру: Глория, Мария, Флора.
В антициклоне устанавливается повышенное давление воздуха, при нисходящем его перемещении он получает высокую степень устойчивости, рассеиваются облака, наступает ясная, солнечная погода. Летом для антициклонов характерна жаркая погода, зимний период—морозная. Зимний период во внетропических широтах северного полушария антициклоны развиваются над материками Азии (Восточно-Сибирский антициклон) и Северной Америки. Сейчас над Северной Атлантикой идет интенсивное образование циклонов, которое связано с проникновением теплых течений Гольфстрима в северные широты. Летом возрастает повторяемость циклонов над материками.
антициклоны и Циклоны в большинстве случаев взаимодействуют, содействуя влажности контрастов воздуха и обострению температуры. Между ними появляются замечательные течения холодного воздуха с севера на юг и теплого—с юга на север. Они реализовывают между широтный обмен в воздухе.
Каждый год над Европой проносится более 100 серий циклонов (они довольно часто идут как бы группами, по 2—3 циклона сходу). В случае, если нанести пути их перемещения на карту, обнаружится собственного рода «автострада», начинающаяся на севере Атлантики. Такие же закономерности заметны и в размещении антициклонов. Но эта картина сохраняется более либо менее постоянной всего 3—5 дней. антициклоны и Циклоны, тёплые фронты и холодные, очаги тепла и холода изменяются местами, перемещаются, исчезают и появляются снова.
Составив календарь смены механизмов динамики воздуха за долгие годы, ученые нашли, что их возможно объединить в две главные группы: одна определяет по большей части перемещение воздушных весов с запада на восток и мешает между широтному обмену воздуха; вторая, напротив, открывает в северном полушарии много возможностей для продвижения холода на юг, а тепла — на север. Первый тип циркуляции именуют зональным, второй— меридиональным. В то время, когда господствует зональная циркуляция, усиливаются на Земле климатические контрасты, а это приводит понемногу к обострению процессов вихреобразования, каковые нарушают зональность воздушного переноса.
МЕСТНАЯ ДИНАМИКА ВОЗДУХА
В случае, если муссоны, антициклоны и циклоны охватывают большую территорию, другими словами виды перемещений воздуха, проявляющиеся на относительно маленьких пространствах. Рельеф местности либо охлаждения и неодинаковые условия нагревания отдельных участков земной поверхности приводят к местной динамике воздуха; она выражается местными ветрами. Это, к примеру, сильные, жаркие и сухие африканские ветры, которые связаны с нагреванием воздуха над пустыней; в Алжире — сирокко, в Аравии—самум, в Египте—хамсин. В то время, когда воздушные течения неспециализированной циркуляции пересекают горные хребты, появляются порывистые ветры, к примеру фён — сухой и теплый ветер, дующий временами с гор в равнины во всех горных государствах. Появляется фён, в то время, когда по одну сторону гор повышенное давление, а по другую — очень сильно пониженное. До тех пор пока воздушное пространство течет вверх по склону, его температура на каждые 100 м подъема понижается на 0,6°, что приводит к конденсации водяных паров. При спуске сухого воздуха с хребта его температура увеличивается не на 0,6°С на 100 м, а на целый градус. Спустившись, скажем, с высоты в 3000 м, воздушное пространство нагревается на 30°С. Особенно сильными бывают фёны в Альпах, на Кавказе, в Средней Азии. Продолжительность ветра в большинстве случаев менее 24 часов, но не редкость до 5 и больше.
К порывистым, сильным ветрам относится и бора. Она дует в основном зимой с низкого горного хребта на побережье водного бассейна. Тут также перепад давления: с одной стороны гор — высокое, а с другой — пониженное. Бора образуется при вторжении весов холодного воздуха, перетекающих через низкие хребты. Низвергающийся на побережье с громадной скоростью воздушное пространство выясняется существенно холоднее, чем теплый воздушное пространство, ранее занимавший приморский район. Скорость ветра при боре достигает время от времени 40 и более м/с. Весьма сильная бора отмечается на Адриатическом побережье Югославии. На побережье Средиземного моря Франции не редкость ветер типа бора, дующий с гор в равнину Роны. Его именуют мистраль. В СССР бора не редкость недалеко от Новороссийска, на Новой Почва. На берегах Байкала ветер, сходный с борой, именуется сармой.
Обычны местные ветры с дневной небольшой скоростью и сменой направления. К ним относятся горнодолинные ветры и бризы. Бриз дует на побережьях морей, водохранилищ и больших озёр. Днем суша нагревается стремительнее, чем море, и над ней устанавливается более низкое давление, чем над морем. Исходя из этого дневной (морской) бриз дует с моря на нагретое побережье; ночной (береговой) — с охлажденного побережья на море. Попадает бриз от береговой линии на десятки километров. Отлично выражены эти ветры на протяжении устойчивой антициклональной погоды.
Местные ветры большой силы принято именовать бурями. На протяжении бури скорость ветра превышает 20 м/с. В большинстве случаев бури связаны с прохождением энергично развивающегося циклона, в то время, когда на его окраинах образуется быстро выраженные атмосферные фронты. Ветер со скоростью 17—24 м/с именуется штормовым либо штормом, более сильный — более 32 м/с — ураганом. Краткосрочные порывы ветра, достигающие 30—40 и более м/с, — шквалы. Снежные бури имеют пара названий. Метель — перенос снега ветром вблизи земной поверхности. Различают: поземку, в то время, когда снежинки поднимаются на пара сантиметров над почвой, низовую метель — до двух метров и выше. Эти два вида метели происходят без выпадения снега из туч. И наконец, неспециализированная, либо верхняя, метель — выпадение снега при сильном ветре. Другие заглавия метели — метель, буран, пурга. В случае, если при сильном ветре переносится песок, то такую бурю время от времени именуют песчаным бураном. А вдруг ветер развевает и переносит небольшие частицы земли, в особенности чернозема, в степях, то говорят о тёмных (пыльных) бурях. Они наносят большой вред народному хозяйству, унося плодородный слой земли и откладывая его в других местах. Меры борьбы с ними: полезащитные лесонасаждения, снегозадержание, занятые пары, высокая агротехника. Существуют еще местные, нигде больше не видящиеся ветры, как, к примеру, афганец — сухой юго-западный ветер в верховьях Амударьи, несущий довольно много пыли и очень сильно понижающий относительную влажность воздуха, по губительному воздействию и характеру на растительность близкий к суховею — ветру с большой температурой воздуха (20—25°С), появляющемуся на южной периферии антициклона над степями юга и особенно юго-востока европейской части СССР.