Ветер и его использование
Шрифт:
Но различно нагретый воздух имеет, как уже говорилось, и различную плотность. Это создаёт в разных местах различное атмосферное давление: там, где воздух менее нагрет и, значит, более плотный, атмосферное давление выше; наоборот, где воздух нагрет сильнее и, следовательно, более разрежён, давление воздуха ниже.
А воздух с более высоким давлением всегда стремится двигаться туда, где имеется более низкое атмосферное давление, подобно тому, как вода всегда течёт от более высокого уровня к более низкому. Так и возникает в природе ветер.
*) Теплоёмкостью называется
Постоянное движение воздуха создает разность температур и давлений в атмосфере, что связано с неравномерным нагреванием земного шара Солнцем.
У экватора благодаря сильному нагреванию поверхности наблюдается постоянное пониженное давление воздуха. Сюда текут воздушные потоки с севера и с юга и создают постоянные ветры — пассаты. Эти ветры отклоняются под влиянием вращения Земли. В северном полушарии, если смотреть по тому направлению, куда дует пассат, ветер отклоняется вправо, в южном — влево. На высоте 3—7 километров в этих областях дуют антипассаты — ветры обратных направлений. У самого экватора находится зона затишья.
По мере удаления от экватора антипассаты всё сильнее отклоняются от своего направления к полюсам.
Примерно на широте 30 градусов*)по обе стороны от экватора наблюдаются полосы затишья; в этих районах притекающие от экватора воздушные массы (антипассаты) опускаются и создают областц повышенного давления. Именно здесь и зарождаются пассаты.
Отсюда же внизу дуют ветры по направлению к полюсам. Ветры эти — преобладающие западные; по сравнению с пассатами они значительно более изменчивы.
Старые моряки называют области между 30 и 60 градусами областями «западных штормов».
Полосы затишья около 30 градусов широты называют иногда конскими широтами. Здесь преобладает ясная погода при высоком атмосферном давлении, но странное название сохранилось ещё с тех времён, когда мореплаватели ходили на парусных кораблях, и относилось только к району около Бермудских островов. Многие корабли перевозили лошадей из Европы на острова Вест-Индии. Попадая в полосу затишья, парусники теряли возможность двигаться. Нередко при этом моряки оказывались в тяжёлых условиях. Истощались запасы воды, от жажды в первую очередь погибали лошади. Выброшенные за борт трупы лошадей долго носились волнами.
Ветры, дующие от полюсов, часто называют полярными восточными ветрами (см. рис. 5).
Описанная нами картина главных воздушных течений над Землёй ещё более усложняется постоянными ветрами, возникающими благодаря неравномерному нагреванию воды и суши.
Мы уже говорили о том, что суша нагревается и охлаждается быстрее, чем вода. Благодаря этому за день суша успевает нагреться значительно сильнее, чем вода: ночью же, наоборот, вода охлаждается медленнее, чем суша.
Поэтому днём над сушей воздух нагревается сильнее; нагретый воздух подымается вверх и увеличивает там атмосферное давление. Потоки воздуха (примерно на высоте 1 км) устремляются к воде, и над водной поверхностью. Географическая широта — одна из величин, определяющих положение места на земной поверхности, а именно, расстояние
устанавливается повышенное атмосферное давление. В результате этого внизу с воды начинает дуть свежий ветер — бриз (рис. 6).
Но вот наступает ночь. Суша быстро охлаждается; охлаждается и прилегающий к ней воздух. Холодный воздух, уплотняясь, опускается. Его давление в верхних слоях уменьшается. В то же время вода остаётся долгое
время тёплой и нагревает находящийся над ней воздух. Подсчитано, что охлаждение 1 кубического метра морской воды на один градус даёт такое количество тепла, которого достаточно для нагревания на один градус более 3 тысяч кубических метров воздуха! Нагреваясь, воздух поднимается кверху и создаёт там повышенное атмосферное давление. В результате вверху начинает дуть ветер на берег, а внизу дует материковый бриз — с суши к воде (рис. 7).
Такие береговые ветры известны всем, кто живет на берегу больших озёр или морей. Хорошо известны, например, бризы на Чёрном, Азовском и Каспийском морях; так, в Сухуми бризы бывают круглый год. Бризы дуют и на больших озёрах, на таких, как Севан, Иссык-Куль, Онежское и другие. Наблюдают бризы и на берегах больших рек, например, на Волге у Саратова, на её высоком правом берегу.
Бризы не распространяются далеко. Это — чисто местные ветры. Неравномерное нагревание воды и суши в береговых районах морей и океанов создаёт ветры, аналогичные бризам. Это — так называемые муссоны.
Муссоны — сезонные ветры, они дуют полгода в одном направлении, полгода в другом. Они дуют благодаря различному нагреванию и охлаждению морей и материков в зимнее и летнее время. Летом воздух над материком нагревается намного сильнее, чем над морем. Наоборот, зимой воздух над морем (океаном) оказывается более тёплым, чем воздух над материком. Объясняется это тем, что летом материки нагреваются сильнее, а зимой охлаждаются сильнее, чем вода, в то время как море, более холодное летом, зимой становится теплее суши.
Большая теплоёмкость воды позволяет океану хранить в себе с лета огромные запасы тепла.
Таким образом, летом материки как бы нагревают атмосферу, а моря и океаны — охлаждают её. Зимой положение меняется: «атмосферными печками» становятся моря, а «холодильниками» — материки.
По этой причине и дуют муссоны; зимой—с суши на море, а летом с моря на материк.
Муссоны наблюдаются во всех климатических поясах, даже на берегах Северного Ледовитого океана.
На направление муссонов также влияет вращение Земли.
Наиболее ярко выражены муссоны в Индии.
Наконец, для общей характеристики воздушных течений необходимо сказать и об атмосферных вихрях — циклонах.
Воздушные течения, о которых мы говорили выше, связаны с перемещением в атмосфере громадных объёмов воздуха — воздушных масс. Воздушной массой принято называть такие объёмы воздуха, которые сохраняют некоторое время свои определённые свойства. Так, например, воздушная масса, идущая из Арктики, несёт с собой низкую температуру и сухой прозрачный воздух.