Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

232. Что такое вторичная циркуляция?Вторичная, или локальная, циркуляция — это системы ветров, наложенные на пояса ветров первичной циркуляции, охватывающих весь земной шар. Системы ветров вторичной циркуляции могут иметь разные размеры, начиная от больших, сравнимых с размерами целых континентов, до сравнительно малых, таких как, например, горные ветры, долинные и морские береговые ветры.

233. Какие силы придают первичным поясам ветра на Земле такой вид, который они имеют?Как только возникает движение воздуха, стремящееся уравновесить различие в давлении атмосферы [4] Силу, приводящую воздух в движение, называют силой барического градиента. Она пропорциональна горизонтальному градиенту давления, т. е. изменению давления воздуха на единицу расстояния. ( Прим. перев .) , вызванное различием в температуре, на перемещающиеся частицы воздуха начинают действовать три силы: отклоняющая сила вращения Земли, центробежная сила и сила трения. Кроме того, оказывают определенное влияние и вторичные циркуляции.

234. Какое действие на движение атмосферы оказывает вращение Земли?Атмосфера, являющаяся газовой оболочкой, не связана с Землей так тесно, как, скажем, здание или человек. Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток, и все твердые предметы, расположенные на ней, вращаются так же. Воздух, будучи относительно свободным (взаимодействие его с поверхностью Земли определяется силой трения, которая уменьшается с высотой), продолжает перемещаться в некотором направлении, в то время как Земля скользит под ним. Например, если масса воздуха в северном полушарии начала двигаться к югу, то она по отношению к какой-нибудь точке на небесной сфере будет продолжать перемещаться в этом направлении. Однако Земля под движущимся воздухом будет вращаться с запада на восток. Поэтому кажется, что по отношению к параллелям и меридианам воздух движется с северо-востока на юго-запад. Сила отклоняющего действия вращения Земли называется силой Кориолиса. Ее действие сводится к следующему: большая масса воздуха, перемещающаяся в данном направлении, в северном полушарии имеет тенденцию отклоняться вправо от направления первоначального движения.

235. Какие пояса ветров составляют первичную циркуляцию?Атмосфера, находящаяся под воздействием силы барического градиента, силы Кориолиса, центробежной силы и силы трения, перемещается вокруг Земли в виде поясов ветра большого масштаба, которые располагаются над определенными географическими районами. Этими поясами являются экваториальная зона затишья, зона пассатов, зона преобладающих западных ветров и зона полярных восточных ветров.

Общая циркуляция атмосферы:

1 — северо-восточные ветры; 2преобладающие западные ветры; 3— зона высокого давления; 4— северо-восточные пассаты; 5— зона низкого давления; 6— юго-восточные пассаты; 7— зона высокого давления; 8— преобладающие западные ветры; 9— юго-восточные ветры.

236. Что представляет собой экваториальная зона затишья?Как указывалось ранее, на экватор поступает наибольшее количество тепла. Там воздух подымается, создавая зону низкого давления, занимающую около 10° широты по обеим сторонам термического экватора. Эта зона называется экваториальной зоной затишья. Поднимающиеся огромные массы воздуха достигают верхней границы тропосферы, где растекаются к Северному и Южному полюсам. У поверхности Земли преобладают горячие, влажные и слабые ветры. Очень часто здесь бывает полный штиль. Воздух, поднимающийся вверх, охлаждается, расширяясь. Поскольку в этой зоне воздух очень влажный, для конденсации водяного пара требуется небольшое охлаждение. Таким образом, в экваториальной зоне затишья создаются благоприятные условия для развития больших массивов облаков вертикального развития, а также выпадения сильных дождей, часто сопровождающихся грозами.

237. Какие широты называют «конскими»?Выше уже говорилось, что над экваториальной зоной затишья происходит вертикальный подъем и, следовательно, охлаждение воздуха за счет расширения. Охлажденный воздух, достигший верхней границы тропосферы, расположенной над зоной затишья на высоте около 18 км, стремится опуститься вниз. Но опускание воздуха невозможно из-за непрерывного поступления новых порций воздуха снизу. В результате воздух вытесняется из приэкваториальной зоны и течет по направлению к полюсам до 35° северной и южной широт. Здесь он начинает опускаться, что приводит к образованию в этих широтах вокруг Земли пояса высокого давления. Оседающий воздух сжимается, нагревается, и облака поэтому рассеиваются. Потому в этих двух поясах высокого давления наблюдается тихая и малооблачная погода. Название «конские» широты применяется чаще всего только к части северного пояса высокого давления, расположенной над Северной Атлантикой, точнее у Бермудских островов.

238. Как возникло название «конские» широты?Это название, вероятно, появилось в те времена, когда в Атлантическом океане плавали парусные суда. Штиль и жара в этих широтах являлись причиной гибели лошадей, которых часто перевозили на кораблях. Потому эти районы океана и получили название «конских» широт. Пояс штиля и безоблачной погоды очень ярко описал Кольридж в «Поэме о старом моряке» [5] С. -Т. Кольридж. «Поэма о старом моряке». Перевод Ф. Миллера . «Библиотека для чтения», т. 108, 1851. ( Прим. перев .) :

239. Что такое пассаты?В связи с тем что в поясе высокого атмосферного давления, расположенном вблизи 35° северной и южной широт, воздух оседает, в нижнем слое тропосферы он вынужден растекаться, перемещаясь к полюсам и экватору. Действие вращения Земли способствует тому, что траектория воздушных частиц отклоняется вправо. Таким образом, между 30°широты и приэкваториальной зоной в обоих полушариях в направлении экватора дуют ветры с восточной составляющей. В северном полушарии дуют северо-восточные пассаты, а в южном полушарии — юго-восточные.

240. Что представляет собой зона преобладающих западных ветров?Мы уже говорили о том, что воздух из пояса высокого атмосферного давления, расположенного в «конских» широтах, течет не только к экватору, но и к полюсам. Сила Кориолиса заставляет его отклоняться вправо в северном и влево в южном полушарии. Поэтому между 35 и 55° широты в обоих полушариях образуется устойчивый поток воздуха с запада на восток. В южном полушарии, где океан занимает очень большую площадь, материки не ослабляют и не нарушают эту циркуляцию в такой мере, как в северном полушарии. В связи с этим западные ветры в южном полушарии имеют очень большие скорости. Особенно сильные западные ветры дуют у южной оконечности Южной Америки. Пояс западных ветров над южным полушарием часто называют «ревущими сороковыми».