Владимир Мезенцев - Ветер

Посмотрим теперь, что происходит дальше с теми воздушными потоками, которые пустились в путешествие.

Воздух над степью, нагревшись, поднимается кверху. Здесь слои воздуха не так плотны, и нагреты они значительно меньше. Поэтому поднявшийся теплый воздух расходится среди разреженного верхнего воздуха и сам становится менее плотным. Исследования, проведенные физиками, показали, что при разрежении воздуха он охлаждается. На этом свойстве воздуха основано действие холодильных машин. По этой причине, сколько бы теплого воздуха ни подымалось кверху, на большой высоте, где воздух всегда очень сильно разрежен, царит холод. Однако поднявшийся над степью воздух несколько увеличивает давление там, где он распределяется среди высотных холодных воздушных масс.

С другой стороны, в лесу, как только из него воздушный поток устремится в степь, будет освобождаться больше и больше места; давление остающегося воздуха будет падать сильнее и сильнее. Но ведь на нижние слои воздуха всегда давят верхние. Поэтому место уходящего в степь воздуха будут сразу же занимать воздушные массы, опускающиеся из более высоких слоев воздуха. Значит, высокое давление лесного воздуха будет постоянно поддерживаться притекающим с вышины холодным воздухом. Но зато там, вверху над лесом, давление будет падать. И вот тогда-то сюда потечет воздушный поток из верхних слоев воздуха, лежащих над степью. Таким образом вверху образуется ветер с направлением, противоположным наземному ветру, дующему из леса (рис. 5).

Рис. 5. Схема образования местного ветра. Над степью нагретый воздух устремляется кверху, а на его место притекает воздух из леса.

В этом нетрудно убедиться очень простым способом. Если внимательно понаблюдать за направлением плывущих в небе облаков, то можно увидеть, что они часто идут в другую сторону, чем дует ветер на земле. Значит, там, в вышине, дует ветер другого направления.

Мы рассказали о путешествии воздуха на одном маленьком участке земной поверхности. Но воздух не страшится и очень больших путешествий. Более того. Вся земная атмосфера находится в постоянном движении — от экватора до полюсов (экватор — воображаемая линия на Земле, делящая земной шар на две равные половины — северную и южную). Именно благодаря этим огромным перемещениям воздушных масс и возникает на Земле большинство различных ветров, как постоянных, так и переменных.

Вечное путешествие воздушных масс над Землей объясняется, как мы уже сказали, различным атмосферным давлением воздуха на поверхности Земли. А это давление в значительной мере зависит от температуры воздуха: чем сильнее нагрет воздух, тем ниже его давление.

Если бы вся поверхность Земли была совершенно однородной и Земля не вращалась бы, передвижение воздушных масс было бы очень простым. В этом случае в каждом полушарии воздух путешествовал бы по одному большому кругу — от полюса к экватору.

В самом деле, у экватора воздух нагревался бы сильнее всего, а у полюсов — слабее всего. Вследствие этого у экватора существовали бы постоянные потоки воздуха, восходящие кверху, и сюда благодаря понижению давления приходили бы массы арктического холодного воздуха от полюсов. В свою очередь к полюсам шел бы постоянный приток воздуха из верхних слоев атмосферы, и таким образом вверху существовал бы ветер от экватора к полюсам.

Однако на самом деле мы знаем, что поверхность земного шара далеко не одинакова. Благодаря этому кругом нас ежечасно рождаются и умирают различные местные ветерки. Кроме того, так как Земля вращается вокруг своей оси, движение воздуха над Землей от полюсов к экватору и обратно происходит не так просто, как это было только что описано. Правда, зарождение ветров у экватора именно таково, как мы рассказали.

Вдоль экватора с той и другой стороны находятся самые жаркие места земного шара. Благодаря этому здесь повсеместно у Земли наблюдается постоянное пониженное давление воздуха. В то же время на север и на юг от экватора находятся области повышенного воздушного давления. Поэтому в сторону экватора круглый год дуют постоянные ветры со скоростью шести-семи метров в секунду.

Но на направление этих ветров действует вращение Земли. Как известно, Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Вследствие этого в Северном полушарии воздушные потоки, идущие к экватору прямо с севера, отклоняются к западу и превращаются в северо-восточные ветры; в Южном полушарии южное направление ветров смещается к юго-востоку.

По той же причине верхние воздушные течения, направляясь от экватора к полюсам, на своем пути все более и более отклоняются на восток, пока не превращаются в западные ветры. Таким образом, воздушные массы, идущие от экватора, не попадают к полюсам, а задерживаются в странах умеренного климата. Постоянно притекающий сюда экваториальный воздух уплотняется и постепенно опускается к земле; в результате здесь создаются области повышенного атмосферного давления и рождаются ветры, дующие к экватору и к полюсам.

Так осуществляется обмен воздуха между экваториальными областями и странами умеренного климата. У самого экватора находится узкая полоса, где постоянно дуют лишь слабые переменные ветры. Зато здесь нередко возникают непродолжительные, но очень сильные тропические бури.

В более северных областях земного шара наблюдается иная картина. Здесь области повышенного давления находятся как у полюсов, так и в тех местах, куда притекает экваториальный воздух. А между ними находятся районы с пониженным атмосферным давлением. Сюда и устремляются воздушные потоки как от полюсов, так и из стран умеренного климата. Опять-таки благодаря вращению Земли эти потоки превращаются в ветры: дующие от полюсов — в северо-восточные и юго-восточные (для двух полушарий) и дующие из стран умеренного климата — в северо-западные и юго-западные.

Такова, в общих чертах, картина передвижения воздушных масс над Землей.

Место встречи различно нагретых воздушных масс называется фронтом. Фронт никогда не находится в покое. Когда воздушные массы движутся с различной скоростью или когда одна воздушная масса перемещается в одном направлении, а другая — в обратном, то в этом случае линия фронта прогибается, здесь образуются воздушные волны. При этом холодный воздух сильнее и сильнее поворачивает на юг, «подтекает» под теплый воздух и вытесняет его вверх. Массы же теплого воздуха отклоняются к северу и в свою очередь оттесняют перед собой холодный воздух. В результате там, куда движутся массы теплого воздуха, давление падает, а в тех местах, куда наступают холодные массы, давление растет.