Почему дует ветер?

      В данной статье я отвечу на вопрос "почему дует ветер?" Задайте его себе. Ведь каждый чувствует его постоянно,  а куда бегут все эти массы воздуха? Или откуда убегают? Почему год за годом ветер постоянно ходит по земле, то усиливаясь, то ослабевая и никогда не заканчивается? 

      Выясним сначала, чем вызывается течение воды, тогда нам легче будет ответить на вопрос, почему дует ветер.

      Каждый легко может убедиться, что поверхность воды всегда стремится занять горизонтальное положение и вода всегда течёт туда, где по каким-либо условиям уровень воды оказался более низким.

      Если мы в один из сосудов, соединяющихся внизу трубкой (см. рисунок), будем наливать воду, то уровень воды будет повышаться в обоих сосудах, а не только в одном из них. Отчего это происходит?

      Когда мы наливаем в сосуд воду, то высота столба воды в этом сосуде увеличивается, его дазление на дно сосуда возрастает и в одном конце соединительной трубки А давление оказывается больше, чем в другом её конце Б. Более сильное давление «выжимает» воду по трубке из сосуда А в сосуд Б и вода течёт по трубке от высокого давления к низ­кому до тех пор, пока уровни в обоих сосудах не сравня­ются.

      Давление воздушного стол­ба в разных местах земной по­верхности тоже неодинаково, и мы вправе ожидать, что воздух ведёт себя так же, как и вода — что более сильное дав­ление «выжимает» его из обла­сти высокого давления в об­ласть низкого давления. Если это так, то ветер должен дуть от высокого давления В к низкому Н, пересекая изобары (что такое изобары?) под прямым углом (рис. ниже).

а) направление на карте, по которому должен был бы течь воздух; б) истинное направление, по которому движется воздух.

      В действительности, на кар­тах погоды можно видеть, что ветер направлен от высокого давления к низкому, но только не под прямым углом к изоба­рам, а сильно отклоняется от этого направления вправо и приближается к направле­нию изобар (рис. вариант б.).

      Почему же воздух течет не прямо от высокого дав­ления к низкому (что такое атмосферное давление)? Здесь мы сталкиваемся с явлениями, которых никогда не наблюдаем непосредственно, но ко­торые имеют очень большое значение для развития про­цессов в атмосфере. Речь идёт о действии отклоняющей силы вращения Земли. Эта сила стремится отклонить каждое движущееся тело вправо в северном полушарии и влево— в южном. Эта сила заметно сказывается там, где она действует непрерывно в течение долгого вре­мени.

      Под влиянием этой силы все реки в северном полу­шарии, независимо от их направления, стремятся откло­ниться вправо и в течение веков всё время подмывают свой правый берег, медленно отступая от левого. Поэтому берега рек у нас обычно неодинаковы: правый — крутой, левый — отлогий. Этот закон впервые открыл русский академик Бэр.

      Как же проявляет себя эта сила по отношению к ветру?

      Все направления на Земле мы определяем обычно по сторонам света — на юг, на север, на восток или на запад. На карте и на глобусе мы привыкли определять эти на­правления по линиям меридианов, проходящим с севера на юг, и по линиям параллелей, проходящим с запада на восток. При этом мы обычно забываем о вращении Земли вокруг своей оси, вместе с которой, конечно, вра­щаются и все меридианы и параллели.

      Создается положение очень сходное с тем, которое может возникнуть при игре в бильярд на палубе паро­хода, круто поворачивающего на изгибе реки (рис. ниже). Игрок целится в точку А (рис. а), но в тот самый мо­мент, когда он делает удар, пароход поворачивается, и шар попадает вместо А в Б (рис. б).

Отклонение бильярдного шара на движущемся пароходе: а) игрок целится в точку А; б) но пароход поворачивает на изгибе реки, и шар попадает вместо А в Б.

      Что же произошло? Игроку кажется, что шар по со­вершенно непонятной причине отклонился вправо от данного ему толчком направления. Но посторонний наблюдатель, который мог бы наблюдать игру извне, не с парохода, увидел бы, что в действительности не шар изменил своё направление, а бильярдный стол вместе с пароходом повернулся под шаром. Шар же двигался по тому же самому направлению, которое ему было дано ударом игрока. Как это применить к вопросу почему дует ветер?

      Направления относительно сторон света на север, юг, которые мы считаем совершенно неизменными и которые остаются таковыми по отношению к земному шару, в действительности, т. е. по отношению к мировому про­странству, всё время вращаются вместе с вращением Земли (рис. ниже).

      Мы не можем увидеть это вращение, так как сами участвуем во вращении Земли. Нам кажется, например, что мчащийся прямо на юг поезд сохраняет своё направление в пространстве, на самом же деле он непрерывно поворачивается вместе с земным меридианом.

      Представим себе сверхдальнобойную пушку (рис. ниже), выстрелившую вдоль меридиана на север (А). Если бы артиллеристы могли следить за вылетевшим снарядом, то через некоторое время после выстрела они увидели бы, что снаряд отклонился от меридиана вправо. Отчего это произошло? За тот промежуток времени, который прошел с момента выстрела, Земля повернулась, мери­диан и пушка заняли новое положение (Б). Снаряд же продолжал двигаться в прежнем направлении, параллельно первоначальному положению меридиана.

Отклоняющее действие вращения Земли.

      Но здесь мы должны предупредить читателя о том ошибочном представлении, которое иногда возникает по отношению к отклоняющей силе вращения З'емли. Может показаться, что если бы артиллеристы выстрелили не вдоль меридиана, вращение которого вместе с Землёй для всех очевидно, а вдоль параллели, то никакого от­клонения снаряда не произошло бы. В действительности отклоняющая сила вращения Земли действует на все дви­жения, независимо от их направления относительно сторон света.

      Возвращаясь к примеру с бильярдным шаром, можно видеть, что биллиардный шар отклонится от своего на­правления не только при ударе вдоль парохода (рис. а), но и при ударе поперёк его палубы, и при ударе во всяком другом направлении.

      С частицей воздуха происходит то же самое, что и со снарядом. Начав двигаться под действием силы атмо­сферного давления, «выжимающей» ее от более высокого давления к более низкому поперёк изобар, ча­стица воздуха, подобно снаряду, будет всё более отклоняться вправо. Напра­вление течения воздуха будет всё больше приближаться к направлению изобар. Именно поэтому ветер в приземном слое дует под углом к изобарам, огибая центр антициклона по вращению часовой стрелки, а центр циклона — в противоположном направлении.

Движение воздуха в верхних слоях атмосферы. На высоте более 500-1000 метров ветер дует прямо вдоль изобар, оставляя низкое давление слева.

      Но в приземном слое воздуха, у са­мого дна воздушного океана, воздуш­ные течения ещё задерживаются и тре­нием о земную поверхность. Благодаря трению этот слой как бы прилипает к Земле, сцепляется с ней. Поэтому от­клоняющей силе вращения Земли гораздо труднее изменить направление движения воздуха в приземном слое, чем в верхних слоях. Вот почему ветер у Земли меньше отклоняется вправо, чем ветер наверху, и хотя приближается к направлению изобар, но никогда его не достигает.

      Выше, на высоте более 500—1000 метров над земной поверхностью, ветер дует уже не под углом, а прямо вдоль изобар, оставляя низкое давление Н слева, а высо­кое В справа, если смотреть в ту сторону, куда дует ве­тер.

      Так почти во всей толще атмосферы возникает удиви­тельнее положение, когда воздух под действием силы давления, направленной на север, движется на восток, а под действием силы давления, направленной на восток, движется на юг.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Рейтинг@Mail.ru