ЦИРКУЛЯЦИЯ АТМОСФЕРЫ

Лучистая энергия Солнца - это основной источник движения воздуха. Она распределяется на земном шаре неравномерно. В этом - причина возникновения ветра. В экваториальную и тропическую зоны Земли солнечной радиации поступает больше, чем в умеренные и особенно в высокие широты, поэтому воздух в низких широтах нагревается сильнее, чем в умеренной зоне и полярных областях. Между теплой и холодной массой воздуха возникает разница температуры и атмосферного давления. Это и порождает ветер. Простой пример возникновения ветра - бриз. Он возникает из-за разницы температур воздуха над морем и сушей. Днем воздух над сушей нагревается больше, чем над морем. Нагретый воздух поднимается, и на его место приходит воздух с моря. Ночью происходит обратное явление: суша охлаждается больше, а море остается теплым. Тогда воздух над морем поднимается, а на его место приходит воздух с суши. Примерно так же возникают и более мощные ветры. Они дуют из области высокого в область низкого давления. Это происходит до тех пор, пока существует разность давления. За исключением узкой зоны вблизи экватора на направление и силу ветра влияют и другие силы. Одна из них - отклоняющая сила вращения Земли, называемая силой Кориолиса. Под ее влиянием ветер, что находится выше слой трения, то есть на высоте ок. 1 км, дует не вдоль градиента, а отклоняется от него на 90°. В приземном слое воздуха действует еще и сила трения с поверхностью Земли), которая уменьшает скорость ветра и отклоняет его влево. При сближении теплого и холодного воздуха горизонтальные градиенты температуры, влажность и давление увеличиваются, а скорость ветра возрастает.

Зоны, в которых холодная и теплая воздушная масса сближается, называют переходными, или фронтальными. Такие неспокойные зоны ежедневно возникают и разрушаются в воздушном океане над умеренными и полярными областями обоих полушарий. Ширина фронтальных зон невелика - в основном 1 - 2 тыс. км. Но на фронтах, из-за разницы температур и давления, концентрируются большие запасы кинетической энергии и возникают самые крупные атмосферные вихри - циклоны и антициклоны. Развиваясь, они по вертикали достигают десятков километров, охватывая всю тропосферу и нижние слои стратосферы, а в диаметре достигают 2-3 тыс. км. Не удивительно, что в таких грандиозных вихрях тепла масса воздуха из экваториальной зоны и тропиков переносится в умеренные и высокие широты, а холодные - в тропики и экваториальную зону. В результате температура в высоких широтах относительно повышается, а в низких широтах - снижается.

С циклонами обычно связана облачная с осадками погода, а с антициклонами - ясная и малооблачная. В циклоне преобладают восходящие движения воздуха, которые способствуют конденсации влаги, а в антициклоне - нисходящие, при которых степень насыщения влагой уменьшается. В позатропічних широтах эти атмосферные вихри наблюдаются повсюду, однако есть районы, где одни из них возникают чаще, другие - реже. В Северном полушарии зимой циклоны чаще всего образуются на севере Атлантики и Тихого океана, а антициклоны - на материках Азии и Северной Америки. Летом циклоны часто возникают и на материках, но они менее интенсивные. Антициклоны летом интенсивные над океанами. В Южном полушарии между зимой (июнь-август) и летом (декабрь-февраль) разница небольшая. Циклоны чаще наблюдаются вокруг Антарктиды, а антициклоны - в северной части умеренной зоне и в субтропиках, причем их центры располагаются над океанами.

От атмосферного давления зависят и преобладающие ветры. Для низких широт особенно характерны пассаты. Это ветры, постоянно направлены из областей высокого давления в сторону экваториальной зоны. В Северном полушарии они северо-восточного направления, в Южном полушарии - юго-восточного. В отличие от пассаты, муссоны - это сезонные ветры, связанные с разницей температуры воздуха над материками и океанами. Зимой эти ветры дуют от холодных материков в теплых океанов, а летом - из сравнительно холодных океанов на нагретые материки. Муссоны типичные для низких широт, особенно на юге и юго-востоке Азии. Появляются они и в умеренной зоне, в частности, на Дальнем Востоке.

И пассаты и муссоны - ветры приземного слоя атмосферы. На высотах картина другая. Во всей умеренной зоне выше 2-3 км преобладают западные ветры. Их средняя скорость на высоте 12 км достигает больших величин: над юго-востоком Северной Америки максимальные средние скорости зонального ветра в январе - 40 м/с, над Японскими о-вами - более 60 м/с и над Аравией - 44 м/с. На севере умеренной зоны и в высоких широтах средние скорости ветра невелики: преимущественно не выше 10 - 12 м/с. Однако в отдельные дни при интенсивном развитии циклонов и антициклонов на высотах 9-12 км скорости ветра могут превышать 60 - 80 м/с. Летом скорости воздушных течений повсеместно ослабевают и даже на высотах не превышают 30-40 м/с.