Почему поверхность Земли нагревается неравномерно? Какая связь между температурой воздуха и давлением?
1. Причина образования ветра.
Воздух над земной поверхностью находится в непрерывном движении. Теплый воздух поднимается вверх, вместо него холодный воздух опускается вниз. Воздух перемещается из одного места в другое, перенося тепло и холод.
Перемещение воздуха в горизонтальном направлении над поверхностью Земли из одного места в другое называется ветром.
Главная причина возникновения ветра - это неравномерное распределение атмосферного давления над разными участками земной поверхности. Если в каком-либо участке поверхности Земли повышается давление, то оно смещается туда, где давление ниже, то есть дует ветер. В свою очередь, разница давлений вызвана неравномерным нагреванием поверхности Земли.
Летом на окраине рощи чувствуется прохладный ветерок, потому что днем над открытой местностью с малой растительностью воздух, быстро нагреваясь, поднимается вверх и рассеивается в разные стороны. Количество воздуха в этом месте уменьшается, давление падает.
Над рощей же, по сравнению с открытой местностью, воздух плотный, так как нагревается меньше. Здесь давление высокое. Теперь воздух над поверхностью Земли из места с большим давлением перемещается туда, где давление меньше. Про это мы говорим: дует ветер. Ветер называют по стороне горизонта, откуда он дует: северный ветер, северо-западный ветер, южный ветер и т.п.
Скорость (сила) ветра различная. Ее измеряют в метрах за 1 секунду.
2. Определение скорости и направления ветра. На метеорологических станциях за направлением и скоростью ветра наблюдают с помощью флюгера (по-немецки флюгелъ - крыло). Направление ветра показывает свободно вращающаяся стрелка флюгера (рис. 61) с раздвоенным крылом.
Рис. 61. Флюгер.
Под ним расположены 8 указательных палочек, соответствующих сторонам горизонта. На одной из палочек крепится буква С - север. На самой макушке флюгера крепится пластиночка, по которой определяют скорость ветра. При усилении ветра эта пластинка соответственно поднимается вдоль по дуге. Части дуги соответствуют определенной величине скорости ветра. Между палочками от 0-1 м/сек, у палочки 1-2 м/сек, между палочками 1-2-3 м/сек, у следующей палочки 2-4 м/сек и т. д. (смотри приложение 4).
Флюгер крепится на металлический шест высотой 10-12 м. Направление ветра можно определить и с помощью тряпочки, привязанной на шест. В данном случае, чтобы различить стороны горизонта, используют компас.
3.Местные ветры.
В некоторых частях земного шара постоянно дуют местные ветры. Основными из них являются бризы и муссоны.
Бриз (в переводе с французского - легкий ветер
) - местный слабый ветер, дующий на побережье. Этот ветер в связи с различным прогреванием воздуха над сушей и водой дважды меняет свое направление в течение суток. Днем суша нагревается быстрее, чем море. Соответственно, воздух над сушей нагревается больше, чем над поверхностью воды. Теплый воздух, поднимаясь вверх, рассеивается в разные стороны. Воздуха над сушей становится меньше и давление понижается. Прохладный и плотный воздух над водой из места с большим давлением перемещается к месту с меньшим давлением, то есть дует ветер. Это дневной бриз.
Ночью, наоборот, суша остывает быстрее, чем вода. Воздух над сушей более прохладный и плотный. Давление воздуха, по сравнению с дневным, наоборот - над сушей увеличивается, над морем понижается. Возникает ночной бриз, который дует с суши на море.
Бризы проникают в глубь суши и моря на несколько десятков километров. Они наблюдаются также на берегах крупных озер.
Муссон так же, как и бриз, постоянно дует между сушей и морем. Однако муссонные ветры меняют свое направление не в течение суток, как бриз, а в течение года (по-арабски маусим
- сезон). Направление этих ветров меняется в зависимости от времени года. Зимой суша сильно охлаждается и над ней устанавливается высокое давление. А над морем в это время воздух теплый, давление низкое. Соответственно этому, зимой с суши на море дует холодный и сухой ветер. Летом, наоборот, над морем давление выше, чем над сушей. (Почему?) Поэтому с моря на сушу перемещается влажный воздух. Муссоны характерны для примыкающих к Тихому океану окраин материка Евразия.
В результате подсчета данных наблюдений, среднемесячных и среднегодовых значений скорости и направления ветров, чертят карту и график ветров, что называется розой ветров. График наносят на карту или чертят отдельно. По нему явно видно преобладающее направление ветров относительно сторон горизонта (рис. 62). Для построения розы ветров используют таблицу повторности ветра различных направлений в течение какого-либо времени (месяц, сезон, год) в определенной местности. В таблице приводится число дней с ветрами в каждом направлении или процент повторности. Скажем, нужно начертить таблицу ветра в любом месяце. Для этого сначала подсчитывают, сколько дней в месяце дул ветер и с какого направления. На бумаге чертятся основные и промежуточные стороны горизонта. Вдоль каждой линии по выбранному масштабу (например, 1 день - 0,5 см) откладывают число дней. Точки, отмеченные на линиях, последовательно соединяют.
Рис. 62. Роза ветров.
5. Значение ветра. Человек издавна использует силу ветра. Благодаря парусным кораблям, гонимых ветром, были открыты материки и океаны всего земного шара. С помощью ветра закрутились ветряные мельницы. В настоящее время с помощью ветровых двигателей выкачивают воду из-под земли, получают электрический ток (рис. 63).
Рис. 63. Ветровой двигатель.
Ветер - неиссякаемый источник энергии. Его не зря называют «голубое топливо». Ученые подсчитали, что ветер может давать электроэнергии в три раза больше, чем электроэнергии, полученной при сжигании всего угля в мире за год. Ветер - главная движущая сила круговорота воды на поверхности Земли. Влагу, поднимающуюся над океаном, ветер приносит на сушу. Вместе с этим ветер наносит достаточно ощутимый вред. Каждый год в различных частях земного шара он вызывает разрушительные ураганы. Они разрушают дома, обрывают электропровода, останавливают транспортное сообщение, вызывают наводнения, погибает много людей. Чтобы предупредить такие бедствия, необходимо проводить предварительные исследовательские работы.
1. Как образуется ветер?
2. В чем сходство бриза и муссона? В чем различие?
3. Определите направление и скорость ветра с помощью флюгера на школьном дворе.
4. Используя итоги наблюдений в один из месяцев, начертите розу ветров. Определите связь осадков с направлением ветра.
5*. Разработайте проект по использованию силы ветра в вашей местности.
Вопрос о том, почему мы ощущаем ветер, и почему он вообще имеет место в атмосфере нашей планеты относится к разряду детских, но дать исчерпывающий ответ может не каждый взрослый. Для многих это природное явления сопряжено с загадкой, хотя с точки зрения физики все объясняется довольно просто.
Как объяснить ребенку, почему дует ветер?
Итак, давление земной атмосферы неоднородно, где-то больше, а в других местах – меньше. Так вот, ветер являет собой передвижения воздушных масс из области высокого давления в область низкого, так и само давление становится более одинаковым. Соответственно, сила ветра зависит от разницы давления. Если на определенном, довольно объемном участке территории давление одинаковое, погода стоит безветренная.
Если рассматривать ветер более глобально, то над сушей воздух прогревается намного сильнее, чем над морем. Таким образом, он поднимается вверх, в то время, как более прохладный над поверхностью моря воздух передвигается и занимает его место. В такой способ происходит остывание земли за ночь. Это происходит в масштабах региона, континента и земли в целом.
Самым теплым местом нашей планеты является экватор. Соответственно, воздух в данном районе более прогретый. К тому же, при вращении земли воздушные массы перемещаются вместе с источниками тепла и холода.
Если бы земля не вращалась, то Северные ветра и Южные ветра существовали бы не зависимо друг от друга. Иными словами, не пересекались бы. Но так все Северные ветра сдвигаются вправо, а Южные, соответственно, влево, они частично смешиваются. Если можно так выразиться, то ветры никуда не деваются и ниоткуда не берутся они есть всегда, в качестве регулятора температуры и атмосферного давления.
Объясняя подобное ребенку, можно предложить пример на его дыхании. Так, когда мы вдыхаем, внутри легких создается высокое давление, они раздуваются от воздуха, плюс он нагревается от тепла нашего тела. Затем выдыхаем, создавая тот же ветер – маленькое движение маленького объема воздуха. Когда зимой мы выдыхаем переработанный воздух, он в виде пара поднимается вверх, ведь он теплый. Это легко увидеть.
Также сила ветра зависит от рельефа местности. Все замечали, что в полях на открытом пространстве, ветер быстрее. Ему ничто не мешает и ничего не задерживает. В городе, где масса высотных зданий, либо в лесах, где деревья, воздушные массы двигаются медленнее, по пути подстраиваясь под температуру окружающей среды.
А знаете ли вы?
- Жираф считается самым высоким животным в мире, его рост достигает 5,5 метров. В основном за счет длинной шеи. Не смотря на то, что в […]
- Многие согласятся с тем, что женщины в положении становятся особенно суеверными, они больше других подвержены всяческим поверьям и […]
- Редко можно встретить человека, который бы не находил розовый куст красивым. Но, при этом, общеизвестно. Что такие растения довольно нежны […]
- Кто с уверенностью скажет, что не знает о том, что мужчины смотрят порнофильмы, самым наглым образом соврет. Конечно же, смотрят, просто […]
- Нет, наверное, в просторах всемирной паутины такого сайта автомобильной тематики или такого автофорума, на котором бы не задавали вопрос о […]
- Воробей является довольно распространенной в мире птицей небольшого размера и пестрого окраса. Но ее особенность заключается в том, что […]
- Смех и слезы, а точнее, плач, являют собой две прямо противоположные эмоции. О них известно то, что обе они являются врожденными, а не […]
Что такое ветер? Это сложное атмосферное явление, происходящее при наличии определенных условий. Почему это явление атмосферное? Потому что область возникновения этого явления - самый нижний атмосферный слой – тропосфера (8-12 км высоты над земной поверхностью).
Понятие ветра и его особенности
Ветер - это движение воздуха, причем не просто движение, а его перемещение в горизонтальном направлении над земной поверхностью. Когда давление в разных очках земного шара различно, воздушные массы стремятся распределиться над земной поверхностью более равномерно и заполнить место там, где атмосфера не так плотна.
Само атмосферное давление представляет собой давление воздуха на земную поверхность путем притяжения воздушных масс к Земле. В данном случае действует гравитационная сила, которая и удерживает воздух около поверхности Земли, и позволяет людям и предметам плотно соприкасаться с землей, а не улетать в космос.
На основании вышесказанного, можно сделать вывод: ветер движется не только горизонтально над поверхностью Земли, но еще и из области высокого атмосферного давления в область низкого.
Воздух нагревается крайне неравномерно, - отчасти этим и вызвано постоянное наличие ветров на планете.
Сильнее всего воздушные массы прогреваются на Экваторе - центральной широте Земли. Оттуда ветра распределяются уже по всей земной поверхности.
Сила и скорость ветра
Ветер нельзя увидеть, но его можно почувствовать, например его силу или скорость, с которой ветер сдувает с головы шапку или треплет листочки на деревьях. Не зря же иногда используется словесное выражение "ветер сбил с ног", означающее, что ветер был очень сильный.
Скорость ветра выражается в показателях «метр в секунду», «километр в час», а также его скорость может быть выражена по бальной шкале.
Существует так называемая шкала Бофорта - шкала с двенадцатью измерениями, разработанная Всемирной метеорологической организацией для измерения скорости ветра по создаваемому им волнению в открытых водных пространствах (чаще всего на море) и силе воздействия на наземные предметы.
При показателе шкалы Бофорта «0» скорость ветра достигает около 0-0,2 м/с и характеризуется безветрием. Листья деревьев не шевелятся.
При показателе шкалы Бофорта «4» ветер считается умеренным со скоростью 5,5-7,5 м/с. На земле сила такого ветра видна следующим образом: сильный воздушный поток поднимает пыль и мусор и катит их по дороге, а также приводит в движение ветви деревьев.
Шторм со скоростью ветра по шкале Бофорта наступает при цифре «9»: на земле начинают вырываться с корнем деревья и разрушаться покрытия крыш домов.
Разновидности ветра
Существуют несколько видов ветров как течений воздушных масс над гигантскими площадями: муссоны, пассаты, фён, бриз, бора.
Муссон – это ветер с четко установленными периодами активности. Воздушные массы под этим названием дуют с суши на море зимой, а летом – с моря на сушу. Ветер богат влагой. Его локализацию составляет в основном Азия.
Пассат – тип ветра, дующий между тропиками. Время его наблюдения – круглый год. По 12-балльной шкале этот ветер дует с силой 3-4 балла.
Бриз – теплый ветер с меньшей локализацией, чем, например муссон или пассат. Бриз в основном дует в ночное время суток с берега на море, днем с моря на берег. Направление может меняться несколько раз за сутки.
Ветер - это поток воздуха, перемещающийся в природе горизонтально относительно земли. Мы его не видим, но если встать лицом к ветру, то мы чувствуем приятное прикосновение, не сравнимое ни с чем. Ветер может быть: теплым, холодным, порывистым, ураганным, морозным, сильным, слабым. Он может быть везде, не зависимо город это или село, реки или горы, моря или океаны.
Образуется ветер из-за того, что некоторые участки земли прогреваются неравномерно, образуя тем самым теплый или холодный воздух. Дует ветер из области высокого давления в низкое, т.е. полюса земли это область высокого давления, а экватор, полюс низкого давления. С южного направления земли ветер дует налево, с северного направо, происходит это из-за вращения земли. Антициклон создается при столкновении плотных слоев воздуха с менее плотными слоями, и двигаются они медленнее.
Есть ветра муссоны и есть ветра пассаты, это два главных циркулирующих потока над нашей планетой.
Пассаты дуют от тропиков, т.к. они формируются в области высокого давления и движутся к экватору, который находится в области низкого давления. И когда земля вращается, то эти образовавшиеся ветра начинают дуть в южном направлении. Страны, которые больше всего находятся под влиянием ветров пассатов это Южная Америка, Австралия, ветра, которые образуются там над океанами, приносят дожди практически круглый год. В Северную Африку ветра дуют из центра Азии, поэтому они всегда жаркие и сухие. Таким образом, по направлению ветра можно понять, откуда взялась знаменитая пустыня Сахара. И ветра, которые дуют оттуда всегда сухие, не приносящие влагу.
Муссоны - это переменчивые ветра. Они дуют в определенное время года, отсюда и получили свое название (с араб мавсим - время года). Летом муссоны дуют с моря на сушу, зимой наоборот происходит это из-за того, что на материке в теплое время года воздух быстро нагревается, расширяется и поднимается, образуя область низкого давления. А в это время над океаном воздух прогревается медленнее, тем самым получается, что ветер начинает дуть на сушу, принося влажный воздух и дожди. Зимой все происходит наоборот, океан остывает медленнее, на нем образуется область низкого давления, которая встречается с областью высокого давления идущего с материка, поэтому муссон, который приходит с океана будет холодный и сухой.
Бора - это сильный, резкий, шквалистый ветер, который даже при низкой температуре движется с сильной скоростью. В основном этот ветер приходит с вершин гор и спускается ближе к водоемам, озерам, морям и может продержаться несколько дней. Собственно из-за того, что горы разделяют местности и образуется ветер бора, разница между температурой ветра и температурой образующейся над водоемом заставляет ветер двигаться еще сильнее. Нередко по вине этих ветров происходят кораблекрушения.
Фён - это вид ветров немного схож с ветром бора. Фен также движется с гор на побережье при его достаточной высокой скорости это теплый, легкий ветерок. Чаще всего такой ветер преобладает в горных местностях, и благодаря дуновению фена тают снега, сходят лавины, происходит высокой испарение влаги.
Бриз - это ветер, дующий со стороны водоемов озер, морей. Его направление напрямую зависит от температурных перепадов, поэтому он может циркулировать и менять свое направление несколько раз в день. В основном дневной бриз движется со стороны водоема на сушу, ночью, наоборот, с остывшего побережья в сторону воды.
Торнадо - иными словами это смерч. Из-за сильной разницы атмосферного давления образуется воронка. Образуется воронка под кучевыми дождевыми облаками и спускается до самой земли. Движется торнадо с огромной силой и скоростью, втягивая и разрушая все на своем пути. Так же при движении можно услышать сильный гул и рев. Мощность этого ветра настолько сильная, что он с легкостью поднимает в небо машины, дома, и тяжелые предметы.
Суховей - это жаркий ветер, дует чаще всего в равнинных, степных и пустынных зонах. Продолжаться он может несколько дней и из-за сильно высокой температуры при низкой влажности местности, он сушит воздух, пересушивает почву, что плохо сказывается на плодородности земли. А при длительных суховеях и вовсе наступает засуха.
Зефир - приятный, теплый, легкий ветерок приносящий влагу и получивший свое название от древнегреческого бога Зефира, который дул на территории Средиземноморья. Наблюдается этот ветер чаще всего летом, и он может быть как теплым и легким, так и прохладным приносящим ливневые дожди.
| Название ветра | Районы распространения | Направление, откуда дует ветер |
|---|---|---|
| Пассаты | Тропики | С.-В., Ю.-В. |
| Ветры зап. переноса | Умеренные широты | З., С.-З. |
| Муссоны | Вост. побережье Евразии и Сев. Америки | Летом - с океана на материк, зимой - с материка на океан |
| Стоковые ветры | Антарктида | От центра материка к периферии |
| Бриз | Морские побережья | Днем - с моря на сушу, ночью - с суши на море |
| Фён | Горные системы, особенно Альпы, Памир, Кавказ | С гор в долины |
Ветер, слово, которое подразумевает в себе так много - это и ласковое дуновение, которое мы видим и чувствуем теплым летним днем и разрушительные ураганы, которые срывают и сметают все, что встречают на своем пути.
Ветер . Такое привычное и обыденное явление. Каждый человек ощущает эту стихию до сотни раз за день. Но каждый ли понимает и может объяснить суть этого явления?
Согласно общепринятым определениям, ветер - это движение воздушных масс в горизонтальном направлении. Тут все просто и понятно. Более интересный вопрос: почему эти самые воздушные массы двигаются и что заставляет их это делать, проще говоря,
В глобальном масштабе на образование ветра влияют 3 тесно связанных фактора:
- Разница в температуре между разными частями атмосферы и суши.
- Разница в давлении между разными точками атмосферы.
- Сила Кориолиоса - сила порождаемая вращением Земли вокруг своей оси.
Второй фактор (разница в давлении) является прямым последствием первого фактора - давление в разных точках атмосферы неодинаково, т.к. эти точки имеют разную температуру.
В теплых участках атмосферы воздух имеет меньший вес, поскольку его молекулы с ростом температуры дальше и дальше отталкиваются друг от друга - соответственно давление здесь низкое. В холодных местах происходят обратные процессы - молекулы воздуха стремятся максимально сблизиться друг с другом из-за чего воздух становится тяжелее и давление оказываемое им на атмосферу растет.
Так и возникает ветер - воздушные массы из зоны высокого давления движутся в зону низкого давления, как бы заполняя пустоты в атмосфере. Чтобы понять как и почему это происходит представьте себе такую картину: некоторый водоем поровну разделен плотиной, причем уровень воды с одной стороны составляет 40 метров, а с другой - 60 м. Если открыть шлюзы плотины, вода моментально выйдет из той части, где уровень воды выше (т.е. оттуда где выше давление) в другую, и будет поступать пока уровень воды в обеих частях не сравняется.
формирование урагана
Как уже говорилось, все 3 фактора влияют на образование ветра только в масштабе всей планеты. Так сила Кориолиоса причастна к формированию глобальных планетарных ветров - муссонов и пассатов, которые дуют на протяжении до 6 месяцев. А вот для локальных (местных) ветров достаточно присутствия лишь одного образующего фактора - разницы температур (в последствии - разницы давлений).
Ветры играют исключительную роль как для всей планеты, так и для человеческой цивилизации. Именно ветер когда-то разнес семена первых растений по всему свету. Ветры формировали рельефы, из одних земель они делали пустыни, а из других - плодородные "оазисы". Именно благодаря ветру человек смог быстро преодолевать большие расстояния по морю, что способствовало развитию торговли и наук, а также зарождению международных отношений. А уже завтра огромная и безграничная сила ветра может стать для человека основным источником энергии.
Loading...