10. Αέριες μάζες

10.5. Μεταμόρφωση αέριων μαζών

Όταν αλλάζουν οι συνθήκες κυκλοφορίας, η μάζα αέρα στο σύνολό της μετακινείται από το κέντρο του σχηματισμού της σε γειτονικές περιοχές, αλληλεπιδρώντας με άλλες μάζες αέρα.

Όταν κινείται, η μάζα αέρα αρχίζει να αλλάζει τις ιδιότητές της - θα εξαρτώνται ήδη όχι μόνο από τις ιδιότητες του τόπου σχηματισμού, αλλά και από τις ιδιότητες των γειτονικών μαζών αέρα, από τις ιδιότητες της υποκείμενης επιφάνειας πάνω από την οποία περνά η μάζα αέρα, και επίσης για το χρονικό διάστημα που μεσολάβησε από το σχηματισμό της αέριας μάζας.μάζες.

Αυτές οι επιρροές μπορεί να προκαλέσουν αλλαγές στην περιεκτικότητα σε υγρασία του αέρα, καθώς και αλλαγή στη θερμοκρασία του αέρα ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσης λανθάνουσας θερμότητας ή ανταλλαγής θερμότητας με την υποκείμενη επιφάνεια.

i Η διαδικασία αλλαγής των ιδιοτήτων μιας μάζας αέρα ονομάζεται μετασχηματισμός ή

εξέλιξη.

Ο μετασχηματισμός που σχετίζεται με την κίνηση της μάζας αέρα ονομάζεται δυναμικός. Η ταχύτητα κίνησης της μάζας αέρα σε διαφορετικά ύψη θα είναι διαφορετική, η παρουσία μιας μετατόπισης ταχύτητας προκαλεί ταραχώδη ανάμειξη. Εάν τα κατώτερα στρώματα αέρα θερμαίνονται, τότε εμφανίζεται αστάθεια και αναπτύσσεται η συναγωγή ανάμιξης.

Συνήθως η διαδικασία μετασχηματισμού της αέριας μάζας διαρκεί από 3 έως 7 ημέρες. Σημάδι του τέλους του είναι η παύση των μεταβολών της θερμοκρασίας του αέρα από μέρα σε μέρα τόσο κοντά στην επιφάνεια της γης όσο και σε ύψη -δηλ. φτάνοντας στη θερμοκρασία ισορροπίας.

i Η θερμοκρασία ισορροπίας χαρακτηρίζει το χαρακτηριστικό θερμοκρασίας ενός δεδομένου

συνοικία σε Δοσμένος χρόνοςτης χρονιάς.

Η διαδικασία επίτευξης της θερμοκρασίας ισορροπίας μπορεί να θεωρηθεί ως η διαδικασία σχηματισμού μιας νέας μάζας αέρα.

Ο μετασχηματισμός των αέριων μαζών προχωρά ιδιαίτερα εντατικά όταν αλλάζει η υποκείμενη επιφάνεια, για παράδειγμα, όταν η αέρια μάζα μετακινείται από ξηρά σε θάλασσα.

Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι ο μετασχηματισμός του ηπειρωτικού εύκρατου αέρα πάνω από τη Θάλασσα της Ιαπωνίας το χειμώνα.

10. Αέριες μάζες

Όταν ο ηπειρωτικός εύκρατος αέρας κινείται πάνω από τη Θάλασσα της Ιαπωνίας, μετατρέπεται σε αέρα παρόμοιο σε ιδιότητες με τον εύκρατο θαλάσσιο αέρα, ο οποίος καταλαμβάνει τον Ειρηνικό Ωκεανό τον χειμώνα.

Ο ηπειρωτικός εύκρατος αέρας χαρακτηρίζεται από χαμηλή υγρασία και πολύ χαμηλές θερμοκρασίες αέρα. Η μετατροπή του ψυχρού ηπειρωτικού αέρα πάνω από τη Θάλασσα της Ιαπωνίας προχωρά πολύ εντατικά, ειδικά σε περιπτώσεις αιφνίδιων εισβολών, όταν η αέρια μάζα βρίσκεται στο αρχικό στάδιο μετασχηματισμού.

Ο κύριος ρόλος στη θερμική μετατροπή του αέρα στο επιφανειακό στρώμα διαδραματίζεται από την τυρβώδη ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ της μάζας αέρα και της υποκείμενης επιφάνειας της θάλασσας.

Η ένταση της θέρμανσης του ψυχρού αέρα πάνω από τη θάλασσα είναι ευθέως ανάλογη με τη διαφορά στη θερμοκρασία του νερού και του αέρα. Σύμφωνα με εμπειρικές εκτιμήσεις, η τιμή του θερμικού μετασχηματισμού του ψυχρού αέρα κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας είναι ευθέως ανάλογη με το προϊόν

(T-Tw) t,

όπου T είναι η θερμοκρασία του ηπειρωτικού αέρα, Tw η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας, t ο χρόνος (σε ώρες) κίνησης του ηπειρωτικού αέρα πάνω από τη θάλασσα.

Δεδομένου ότι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του αέρα του ηπειρωτικού μουσώνα και της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας πάνω από τη Θάλασσα της Ιαπωνίας υπερβαίνει τους 10-15 ° C στα ανοικτά των ακτών του Primorye, η θέρμανση του αέρα κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας συμβαίνει πολύ γρήγορα και εξαρτάται από το μονοπάτι του περνούσε πάνω από τη θάλασσα.

Επιπλέον, όταν ο κρύος αέρας εισέρχεται στη ζεστή υποκείμενη επιφάνεια της Θάλασσας της Ιαπωνίας, η αστάθειά του αυξάνεται. Η τιμή της κατακόρυφης διαβάθμισης θερμοκρασίας στο επιφανειακό στρώμα (100-150 m) αυξάνεται γρήγορα με το ύψος.

Σημειώστε ότι με έναν ασθενή άνεμο, ο αέρας θερμαίνεται περισσότερο από ό, τι με δυνατός άνεμος, αλλά σε αυτή την περίπτωση μόνο ένα λεπτό σχεδόν επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας θερμαίνεται. Σε ισχυρούς ανέμους, ένα παχύτερο στρώμα αέρα, έως και 1,5 km ή περισσότερο, εμπλέκεται στην ανάμειξη. Έντονη τυρβώδης μεταφορά θερμότητας, έμμεσος δείκτης της οποίας είναι μια σημαντική υποτροπή μέτριων και ισχυροί άνεμοιπάνω από τη θάλασσα, ευνοεί την ταχεία εξάπλωση του θερμού αέρα προς τα πάνω. Ταυτόχρονα, η ψυχρή προσαγωγή αυξάνεται με το ύψος, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της αστάθειας της μάζας αέρα.

Όταν κινείται πάνω από τη θάλασσα, ο ηπειρωτικός αέρας όχι μόνο θερμαίνεται, αλλά εμπλουτίζεται επίσης με υγρασία, η οποία επίσης αυξάνει την αστάθειά του σύμφωνα με τη μείωση του επιπέδου συμπύκνωσης.

10. Αέριες μάζες

Όταν ο υγρός αέρας ανεβαίνει ως αποτέλεσμα των διεργασιών συμπύκνωσης, απελευθερώνεται η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης. Η απελευθερωμένη θερμότητα συμπύκνωσης (λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης) χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του αέρα. Όταν ανεβαίνει ο υγρός αέρας, η θερμοκρασία πέφτει ήδη σύμφωνα με τον υγρό αδιαβατικό νόμο, δηλαδή πιο αργά από ό,τι στην περίπτωση του ξηρού αέρα.

Καθώς κινείται πάνω από τη θάλασσα, συνοδευόμενη από θέρμανση και υγρασία, η αέρια μάζα γίνεται ασταθής, τουλάχιστον στο κατώτερο στρώμα 1,5 χιλιομέτρου της ατμόσφαιρας. Αναπτύσσει εντατικά όχι μόνο δυναμική, αλλά και θερμική μεταφορά. Αυτό αποδεικνύεται από τον σχηματισμό των νεφών σωρευμάτων, τα οποία είναι παραμορφωμένα κλειστά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα, υπό την επίδραση του ανέμου, απλώνονται με τη μορφή αλυσίδων από την ακτή του Primorye έως δυτικές ακτέςΙαπωνία, όπου η ισχύς τους αυξάνεται και δίνουν βροχοπτώσεις.

Ο σχηματισμός νεφών πάνω από τη θάλασσα και η αλλαγή της θολότητας κατά μήκος της διαδρομής της αέριας μάζας, με τη σειρά τους, οδηγεί σε αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα. Η προκύπτουσα θολότητα θωρακίζει την εξερχόμενη ακτινοβολία και δημιουργεί ατμοσφαιρική αντιακτινοβολία.

Επιπλέον, σχηματίζονται προς τα κάτω ρεύματα αέρα κατά μήκος της περιφέρειας του κυττάρου νέφους. Όταν χαμηλώνεται, ο αέρας απομακρύνεται από την κατάσταση κορεσμού και θερμαίνεται αδιαβατικά. Η συνολική καθοδική ροή πάνω από τη θάλασσα μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα πάνω από τη θάλασσα.

Επιπλέον, η αλλαγή στο albedo παίζει ρόλο στην κατεύθυνση της αύξησης της θερμοκρασίας του αέρα: το χειμώνα, ο αέρας μετακινείται από την ήπειρο, όπου επικρατεί χιονοκάλυψη (albedo κατά μέσο όρο 0,7), προς την επιφάνεια της ανοιχτής θάλασσας (albedo κατά μέσο όρο 0,2). Αυτές οι συνθήκες μπορούν να αυξήσουν τη θερμοκρασία του αέρα κατά 5-10 °C.

Συσσώρευση θερμού αέρα ανατολικές ακτέςΗ Θάλασσα της Ιαπωνίας ενεργοποιεί το σχηματισμό νεφών και βροχοπτώσεων, οι οποίες, με τη σειρά τους, επηρεάζουν το σχηματισμό του πεδίου θερμοκρασίας του αέρα.

10.6. Θερμοδυναμική ταξινόμηση των μαζών αέρα

Από την άποψη του μετασχηματισμού των μαζών αέρα, μπορούν να ταξινομηθούν σε θερμές, ψυχρές και ουδέτερες. Αυτή η ταξινόμηση ονομάζεται θερμοδυναμική.

10. Αέριες μάζες

i Θερμό (κρύο) είναι μια μάζα αέρα που είναι θερμότερη (πιο κρύα)

το περιβάλλον του και στη δεδομένη περιοχή σταδιακά ψύχεται (θερμαίνεται), προσπαθώντας να προσεγγίσει τη θερμική ισορροπία

Υπό περιβάλλονΕδώ κατανοούμε τη φύση της υποκείμενης επιφάνειας, τη θερμική της κατάσταση, καθώς και τις γειτονικές αέριες μάζες.

Σχετικά ζεστή (κρύα) είναι μια μάζα αέρα που είναι θερμότερη (πιο κρύα) από τις γύρω αέριες μάζες και η οποία συνεχίζει να θερμαίνεται (ψύχεται) σε μια δεδομένη περιοχή, δηλ. είναι κρύο (ζεστό) με την παραπάνω έννοια.

Για να προσδιορίσετε εάν η μάζα του αέρα σε μια δεδομένη περιοχή ψύχεται ή θερμαίνεται, θα πρέπει να συγκρίνετε τη θερμοκρασία του αέρα που μετρήθηκε ταυτόχρονα για αρκετές ημέρες ή τις μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες του αέρα.

i Τοπική (ουδέτερη) μάζα αέρα είναι η μάζα που βρίσκεται μέσα

θερμική ισορροπία με το περιβάλλον του, δηλ. μέρα με τη μέρα διατηρεί τις ιδιότητές του χωρίς σημαντικές αλλαγές.

Έτσι, η μετασχηματιζόμενη μάζα αέρα μπορεί να είναι τόσο ζεστή όσο και ψυχρή και με την ολοκλήρωση του μετασχηματισμού γίνεται τοπική.

Στον χάρτη OT 1000 500, μια μάζα ψυχρού αέρα αντιστοιχεί σε μια κοιλότητα ή μια κλειστή περιοχή κρύου (κρύο κέντρο) και μια θερμή μάζα αέρα αντιστοιχεί σε μια κορυφογραμμή ή ένα κέντρο θερμότητας.

Μια μάζα αέρα μπορεί να χαρακτηριστεί τόσο από ασταθή όσο και από σταθερή ισορροπία. Αυτός ο διαχωρισμός των μαζών αέρα λαμβάνει υπόψη ένα από τα πιο σημαντικά αποτελέσματα της ανταλλαγής θερμότητας - την κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα και τον αντίστοιχο τύπο κατακόρυφης ισορροπίας. Ορισμένες καιρικές συνθήκες σχετίζονται με σταθερές (UVM) και ασταθείς (NVM) μάζες αέρα.

Οι ουδέτερες (τοπικές) μάζες αέρα σε οποιαδήποτε εποχή μπορεί να είναι σταθερές και ασταθείς, ανάλογα με τις αρχικές ιδιότητες και την κατεύθυνση μετασχηματισμού της μάζας αέρα από την οποία σχηματίστηκε αυτή η μάζα αέρα. Στις ηπείρους, οι ουδέτερες αέριες μάζες το καλοκαίρι είναι συνήθως ασταθείς, το χειμώνα

- σταθερό. Πάνω από τους ωκεανούς και τις θάλασσες, τέτοιες μάζες είναι πιο συχνά σταθερές το καλοκαίρι και ασταθείς το χειμώνα.

Συμπύκνωση είναι η αλλαγή της κατάστασης μιας ουσίας από αέρια σε υγρή ή στερεή. Τι είναι όμως η συμπύκνωση στον μασταμπά του πλανήτη;

Σε κάθε δεδομένη στιγμή, η ατμόσφαιρα του πλανήτη Γη περιέχει πάνω από 13 δισεκατομμύρια τόνους υγρασίας. Αυτός ο αριθμός είναι σχεδόν σταθερός, καθώς οι απώλειες λόγω βροχοπτώσεων αντικαθίστανται τελικά συνεχώς από την εξάτμιση.

Ρυθμός κύκλου υγρασίας στην ατμόσφαιρα

Ο ρυθμός κυκλοφορίας της υγρασίας στην ατμόσφαιρα υπολογίζεται σε κολοσσιαία τιμή - περίπου 16 εκατομμύρια τόνους ανά δευτερόλεπτο ή 505 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως. Αν ξαφνικά όλοι οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα συμπυκνωθούν και έπεφταν ως υετό, τότε αυτό το νερό θα μπορούσε να καλύψει ολόκληρη την επιφάνεια την υδρόγειοένα στρώμα περίπου 2,5 εκατοστών, με άλλα λόγια, η ατμόσφαιρα περιέχει μια ποσότητα υγρασίας που ισοδυναμεί με μόλις 2,5 εκατοστά βροχής.

Πόσο καιρό παραμένει ένα μόριο ατμού στην ατμόσφαιρα;

Δεδομένου ότι στη Γη πέφτουν κατά μέσο όρο 92 εκατοστά το χρόνο, επομένως, η υγρασία στην ατμόσφαιρα ανανεώνεται 36 φορές, δηλαδή 36 φορές η ατμόσφαιρα είναι κορεσμένη με υγρασία και απελευθερώνεται από αυτήν. Αυτό σημαίνει ότι ένα μόριο υδρατμών παραμένει στην ατμόσφαιρα κατά μέσο όρο 10 ημέρες.

Διαδρομή μορίου νερού

Μόλις εξατμιστεί, ένα μόριο υδρατμών συνήθως παρασύρεται εκατοντάδες και χιλιάδες χιλιόμετρα μέχρι να συμπυκνωθεί και να πέσει στη Γη με κατακρήμνιση. Νερό που πέφτει ως βροχή, χιόνι ή χαλάζι σε υψηλότερα υψόμετρα Δυτική Ευρώπη, καλύπτει περίπου 3000 km από Βόρειος Ατλαντικός. Μεταξύ της μετατροπής του υγρού νερού σε ατμό και της κατακρήμνισης στη Γη, λαμβάνουν χώρα διάφορες φυσικές διεργασίες.

ΑΠΟ ζεστή επιφάνειαΣτον Ατλαντικό, τα μόρια του νερού εισέρχονται σε ζεστό, υγρό αέρα, ο οποίος στη συνέχεια ανεβαίνει πάνω από τον περιβάλλοντα ψυχρότερο (πιο πυκνό) και ξηρότερο αέρα.

Εάν σε αυτή την περίπτωση παρατηρηθεί ισχυρή τυρβώδης ανάμειξη των μαζών αέρα, τότε θα εμφανιστεί ένα στρώμα ανάμειξης και σύννεφα στην ατμόσφαιρα στο όριο δύο μαζών αέρα. Περίπου το 5% του όγκου τους είναι υγρασία. Ο κορεσμένος με ατμό αέρας είναι πάντα ελαφρύτερος, πρώτον, επειδή θερμαίνεται και προέρχεται από μια ζεστή επιφάνεια, και δεύτερον, επειδή 1 κυβικό μέτρο καθαρού ατμού είναι περίπου 2/5 ελαφρύτερο από 1 κυβικό μέτρο καθαρού ξηρού αέρα στην ίδια θερμοκρασία και πίεση. Επομένως, ο υγρός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον ξηρό αέρα και ο ζεστός και υγρός αέρας είναι ακόμη περισσότερο. Όπως θα δούμε αργότερα, αυτό είναι πολύ σημαντικό γεγονόςγια διαδικασίες αλλαγής καιρού.

Κίνηση αέριων μαζών

Ο αέρας μπορεί να ανέβει για δύο λόγους: είτε επειδή γίνεται ελαφρύτερος ως αποτέλεσμα της θέρμανσης και της υγρασίας, είτε επειδή ασκούν δυνάμεις πάνω του, αναγκάζοντάς τον να υψωθεί πάνω από ορισμένα εμπόδια, όπως μάζες ψυχρότερου και πυκνότερου αέρα, είτε πάνω από λόφους και βουνά.

Ψύξη

Ανερχόμενος αέρας, χτυπώντας τα στρώματα με λιγότερο ατμοσφαιρική πίεσηαναγκάζεται να διασταλεί και να κρυώσει ταυτόχρονα. Η διαστολή απαιτεί τη δαπάνη κινητικής ενέργειας, η οποία λαμβάνεται από τη θερμική και δυναμική ενέργεια του ατμοσφαιρικού αέρα, και αυτή η διαδικασία οδηγεί αναπόφευκτα σε μείωση της θερμοκρασίας. Ο ρυθμός ψύξης ενός ανερχόμενου τμήματος αέρα αλλάζει συχνά εάν αυτό το τμήμα αναμιχθεί με τον περιβάλλοντα αέρα.

Ξηρή αδιαβατική κλίση

Ο ξηρός αέρας, στον οποίο δεν υπάρχει συμπύκνωση ή εξάτμιση, καθώς και ανάμιξη, ο οποίος δεν λαμβάνει ενέργεια σε άλλη μορφή, ψύχεται ή θερμαίνεται με σταθερή ποσότητα (κατά 1 ° C κάθε 100 μέτρα) καθώς ανεβαίνει ή πέφτει. Αυτή η τιμή ονομάζεται ξηρή αδιαβατική κλίση. Αλλά εάν η ανερχόμενη μάζα αέρα είναι υγρή και εμφανίζεται συμπύκνωση σε αυτήν, τότε η λανθάνουσα θερμότητα της συμπύκνωσης απελευθερώνεται και η θερμοκρασία του αέρα που είναι κορεσμένος με ατμό πέφτει πολύ πιο αργά.

Υγρή αδιαβατική κλίση

Αυτή η ποσότητα μεταβολής της θερμοκρασίας ονομάζεται υγρή-αδιαβατική κλίση. Δεν είναι σταθερό, αλλά αλλάζει με την ποσότητα της λανθάνουσας θερμότητας που απελευθερώνεται, με άλλα λόγια, εξαρτάται από την ποσότητα του συμπυκνωμένου ατμού. Η ποσότητα του ατμού εξαρτάται από το πόσο πέφτει η θερμοκρασία του αέρα. Στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπου ο αέρας είναι ζεστός και η υγρασία υψηλή, η υγρή-αδιαβατική κλίση είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από το ήμισυ της κλίσης ξηρού-αδιαβατικού. Αλλά η υγρή-αδιαβατική κλίση αυξάνεται σταδιακά με το ύψος και κατά πολύ Μεγάλο υψόμετροστην τροπόσφαιρα είναι σχεδόν ίση με την ξηρή αδιαβατική κλίση.

Η άνωση του κινούμενου αέρα καθορίζεται από την αναλογία μεταξύ της θερμοκρασίας του και της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αέρα. Κατά κανόνα, στην πραγματική ατμόσφαιρα, η θερμοκρασία του αέρα πέφτει άνισα με το ύψος (αυτή η αλλαγή ονομάζεται απλώς κλίση).

Εάν η μάζα του αέρα είναι θερμότερη και επομένως λιγότερο πυκνή από τον περιβάλλοντα αέρα (και η περιεκτικότητα σε υγρασία είναι σταθερή), τότε ανεβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως μια παιδική μπάλα βυθισμένη σε μια δεξαμενή. Αντίθετα, όταν ο κινούμενος αέρας είναι ψυχρότερος από τον περιβάλλοντα αέρα, η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη και βυθίζεται. Αν ο αέρας έχει την ίδια θερμοκρασία με τις γειτονικές μάζες, τότε η πυκνότητά τους είναι ίση και η μάζα παραμένει ακίνητη ή κινείται μόνο μαζί με τον περιβάλλοντα αέρα.

Έτσι, υπάρχουν δύο διεργασίες στην ατμόσφαιρα, η μία από τις οποίες προωθεί την ανάπτυξη της κάθετης κίνησης του αέρα και η άλλη την επιβραδύνει.

Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.

Από τότε που ήμουν παιδί, με γοήτευαν οι αόρατες κινήσεις γύρω μας: ένα απαλό αεράκι που στροβιλίζει τα φύλλα του φθινοπώρου σε μια στενή αυλή ή ένας ισχυρός χειμωνιάτικος κυκλώνας. Αποδεικνύεται ότι αυτές οι διαδικασίες έχουν αρκετά κατανοητό φυσικούς νόμους.

Ποιες δυνάμεις προκαλούν την κίνηση των αέριων μαζών

Ο ζεστός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον κρύο αέρα - αυτή η απλή αρχή μπορεί να εξηγήσει την κίνηση του αέρα στον πλανήτη. Όλα ξεκινούν από τον ισημερινό. Εδώ ακτίνες ηλίουπέφτουν στην επιφάνεια της Γης σε ορθή γωνία και ένα μικρό σωματίδιο του ισημερινού αέρα παίρνει λίγο περισσότερη θερμότητα από τα γειτονικά. Αυτό το ζεστό σωματίδιο γίνεται ελαφρύτερο από τα γειτονικά, πράγμα που σημαίνει ότι αρχίζει να επιπλέει μέχρι να χάσει όλη τη θερμότητα και να αρχίσει να βυθίζεται ξανά. Αλλά η καθοδική κίνηση λαμβάνει χώρα ήδη στα τριακοστά γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ή του νότιου ημισφαιρίου.

Εάν δεν υπήρχαν πρόσθετες δυνάμεις, ο αέρας θα μετακινούνταν από τον ισημερινό στους πόλους. Αλλά δεν υπάρχει μία, αλλά πολλές δυνάμεις ταυτόχρονα που κάνουν τις αέριες μάζες να κινούνται:

• Η δύναμη της άνωσης. Όταν ο ζεστός αέρας ανεβαίνει και ο κρύος αέρας παραμένει κάτω.
• Δύναμη Coriolis. Θα σου πω για αυτό λίγο πιο κάτω.
• Το ανάγλυφο του πλανήτη. Συνδυασμοί θαλασσών και ωκεανών, βουνών και πεδιάδων.

Η δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης

Θα ήταν πιο εύκολο για τους μετεωρολόγους αν ο πλανήτης μας δεν περιστρεφόταν. Αλλά αυτή γυρίζει! Αυτό δημιουργεί τη δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης ή τη δύναμη Coriolis. Λόγω της κίνησης του πλανήτη, αυτό το πολύ «ελαφρύ» σωματίδιο του αέρα όχι μόνο μετατοπίζεται, ας πούμε, προς τα βόρεια, αλλά μετατοπίζεται και προς τα δεξιά. Ή αναγκάζεται να βγει προς τα νότια και παρεκκλίνει προς τα αριστερά.

Έτσι γεννιούνται συνεχείς ανέμουςδυτικές ή ανατολικές κατευθύνσεις. Ίσως έχετε ακούσει για το ρεύμα των Δυτικών Ανέμων ή των Βρυχών Σαράντα; Αυτές οι συνεχείς κινήσεις του αέρα προέκυψαν ακριβώς λόγω της δύναμης Coriolis.

Θάλασσες και ωκεανοί, βουνά και πεδιάδες

Η ανακούφιση φέρνει την τελική σύγχυση. Η κατανομή της γης και του ωκεανού αλλάζει την κλασική κυκλοφορία. Ναι, μέσα Νότιο ημισφαίριοΗ γη είναι πολύ μικρότερη από ό,τι στο Βορρά, και τίποτα δεν εμποδίζει τον αέρα να κινηθεί επιφάνεια του νερούπρος την κατεύθυνση που χρειάζεται, δεν υπάρχουν βουνά, όχι μεγάλες πόλεις, ενώ τα Ιμαλάια αλλάζουν ριζικά την κυκλοφορία του αέρα στην περιοχή τους.

— σημαντικος ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣσχηματισμός κλίματος. Εκφράζεται με την κίνηση διαφόρων τύπων αέριων μαζών.

αέριες μάζες- Αυτά είναι τα κινούμενα μέρη της τροπόσφαιρας, που διαφέρουν μεταξύ τους σε θερμοκρασία και υγρασία. Αέριες μάζες είναι θαλάσσιοςκαι ευρωπαϊκός.

Οι θαλάσσιες αέριες μάζες σχηματίζονται πάνω από τους ωκεανούς. Είναι πιο υγρά από τα ηπειρωτικά που σχηματίζονται στην ξηρά.

Σε διαφορετικά κλιματικές ζώνεςΗ Γη σχηματίζεται από τις αέριες μάζες της: ισημερινός, τροπικός, εύκρατος, αρκτικόςκαι Ανταρκτική.

Οι αέριες μάζες που κινούνται διατηρούν τις ιδιότητές τους για μεγάλο χρονικό διάστημα και επομένως καθορίζουν τον καιρό στα μέρη όπου φτάνουν.

Αέριες μάζες της Αρκτικήςσχηματίζονται πάνω από τον Αρκτικό Ωκεανό (τον χειμώνα - και πάνω από τα βόρεια των ηπείρων της Ευρασίας και Βόρεια Αμερική). Χαρακτηρίζονται από χαμηλή θερμοκρασία, χαμηλή υγρασία και υψηλή διαφάνεια αέρα. Οι εισβολές αρκτικών μαζών αέρα σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη προκαλούν απότομη ψύξη. Την ίδια ώρα, ο καιρός είναι κυρίως αίθριος και μερικώς συννεφιασμένος. Όταν κινούνται βαθιά στην ηπειρωτική χώρα προς τα νότια, οι αρκτικές αέριες μάζες μετατρέπονται σε ξηρό ηπειρωτικό αέρα εύκρατων γεωγραφικών πλάτη.

Ηπειρωτική Αρκτικήσχηματίζονται αέριες μάζες πάνω από την παγωμένη Αρκτική (στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα της) και πάνω Βόρεια ακτήηπείρους (χειμώνας). Τα χαρακτηριστικά τους είναι πολύ χαμηλές θερμοκρασίεςαέρα και χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία. Η εισβολή των ηπειρωτικών αρκτικών αέριων μαζών στην ηπειρωτική χώρα οδηγεί σε έντονη ψύξη σε καθαρό καιρό.

Θαλάσσια ΑρκτικήΟι αέριες μάζες σχηματίζονται σε θερμότερες συνθήκες: πάνω από νερά χωρίς πάγο με υψηλότερη θερμοκρασία αέρα και υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία - αυτή είναι η ευρωπαϊκή Αρκτική. Οι εισβολές τέτοιων αέριων μαζών στην ηπειρωτική χώρα τον χειμώνα προκαλούν ακόμη και θέρμανση.

Ένα ανάλογο του αρκτικού αέρα του βόρειου ημισφαιρίου στο νότιο ημισφαίριο είναι Αέριες μάζες της Ανταρκτικής.Η επιρροή τους επεκτείνεται σε μεγαλύτερο βαθμό στις παρακείμενες θαλάσσιες επιφάνειες και σπάνια στο νότιο περιθώριο της ηπειρωτικής χώρας της Νότιας Αμερικής.

ΜέτριοςΟ (πολικός) αέρας είναι ο αέρας των εύκρατων γεωγραφικών πλάτη. Μέτριες αέριες μάζες διεισδύουν στα πολικά, καθώς και στα υποτροπικά και τροπικά γεωγραφικά πλάτη.

Ηπειρωτικό εύκρατοΟι αέριες μάζες το χειμώνα φέρνουν συνήθως καθαρό καιρό με ισχυρούς παγετούς και το καλοκαίρι - αρκετά ζεστό, αλλά συννεφιασμένο, συχνά βροχερό, με καταιγίδες.

θαλάσσιο εύκρατοαέριες μάζες μεταφέρονται στις ηπείρους δυτικοί άνεμοι. Διακρίνονται από υψηλή υγρασία και μέτριες θερμοκρασίες. Το χειμώνα, οι εύκρατες θαλάσσιες μάζες φέρνουν συννεφιασμένο καιρό, έντονες βροχοπτώσεις και ξεπαγώσεις, και το καλοκαίρι - μεγάλη συννεφιά, βροχές και πτώση της θερμοκρασίας.

τροπικόςαέριες μάζες σχηματίζονται σε τροπικά και υποτροπικά γεωγραφικά πλάτη και το καλοκαίρι - σε ηπειρωτικές περιοχές στα νότια των εύκρατων γεωγραφικών πλάτη. Ο τροπικός αέρας διεισδύει σε εύκρατα και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη. θερμότητα - κοινό χαρακτηριστικότροπικός αέρας.

Ηπειρωτικό τροπικόοι μάζες αέρα είναι ξηρές και σκονισμένες, και θαλάσσιες τροπικές αέριες μάζες- υψηλή υγρασία.

ισημερινός αέρας,που προέρχεται από την περιοχή της Ισημερινής Ύφεσης, πολύ ζεστό και υγρό. Το καλοκαίρι στο βόρειο ημισφαίριο, ο ισημερινός αέρας, που κινείται προς τα βόρεια, σύρεται στο σύστημα κυκλοφορίας των τροπικών μουσώνων.

Αέριες μάζες του Ισημερινούσχηματίστηκε σε ισημερινή ζώνη. Διακρίνονται υψηλές θερμοκρασίεςκαι υγρασία καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, και αυτό ισχύει για τις αέριες μάζες που σχηματίζονται τόσο πάνω από την ξηρά όσο και πάνω από τον ωκεανό. Επομένως, ο ισημερινός αέρας δεν χωρίζεται σε θαλάσσιους και ηπειρωτικούς υποτύπους.

Ολόκληρο το σύστημα των ρευμάτων αέρα στην ατμόσφαιρα ονομάζεται γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας.

ατμοσφαιρικό μέτωπο

Οι αέριες μάζες κινούνται συνεχώς, αλλάζουν τις ιδιότητές τους (μετασχηματίζονται), αλλά παραμένουν μάλλον αιχμηρά όρια μεταξύ τους - ζώνες μετάβασης πλάτους αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων. Αυτές οι παραμεθόριες περιοχές ονομάζονται ατμοσφαιρικά μέτωπακαι χαρακτηρίζονται από ασταθή κατάσταση θερμοκρασίας, υγρασία αέρα, .

Η τομή ενός τέτοιου μετώπου με την επιφάνεια της γης ονομάζεται ατμοσφαιρική πρώτη γραμμή.

Όταν ένα ατμοσφαιρικό μέτωπο διέρχεται από οποιαδήποτε περιοχή, οι αέριες μάζες αλλάζουν πάνω από αυτό και, ως αποτέλεσμα, αλλάζει ο καιρός.

Η μετωπική βροχόπτωση είναι χαρακτηριστική για εύκρατα γεωγραφικά πλάτη. Στη ζώνη ατμοσφαιρικά μέτωπαεμφανίζονται εκτεταμένοι σχηματισμοί νεφών που εκτείνονται σε χιλιάδες χιλιόμετρα και σημειώνονται βροχοπτώσεις. Πώς προκύπτουν; Το ατμοσφαιρικό μέτωπο μπορεί να θεωρηθεί ως το όριο δύο μαζών αέρα, το οποίο έχει κλίση προς την επιφάνεια της γης σε πολύ μικρή γωνία. Ο κρύος αέρας βρίσκεται δίπλα στον ζεστό αέρα και από πάνω με τη μορφή μιας απαλής σφήνας. Σε αυτή την περίπτωση, ο θερμός αέρας ανεβαίνει στη σφήνα του κρύου αέρα και ψύχεται, πλησιάζοντας τον κορεσμό. Σχηματίζονται σύννεφα από τα οποία πέφτει η βροχόπτωση.

Εάν το μπροστινό μέρος κινείται προς τον κρύο αέρα που υποχωρεί, εμφανίζεται θέρμανση. τέτοιο μέτωπο λέγεται ζεστός. ψυχρό μέτωπο,Αντίθετα, κινείται προς την περιοχή που καταλαμβάνεται από θερμό αέρα (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Τύποι ατμοσφαιρικών μετώπων: α - θερμό μέτωπο. β - κρύο μέτωπο

Η γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας είναι η κυκλοφορία των μαζών αέρα που εκτείνεται σε όλο τον πλανήτη. Είναι φορείς διαφόρων στοιχείων και ενέργειας σε όλη την ατμόσφαιρα.

Η διακοπτόμενη και εποχιακή τοποθέτηση θερμικής ενέργειας προκαλεί ρεύματα αέρα. Αυτό οδηγεί σε διαφορετική θέρμανση του εδάφους και του αέρα σε διάφορες περιοχές.

Να γιατί ηλιακή επιρροήείναι ο ιδρυτής της κίνησης των μαζών του αέρα και της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Η εναέρια κυκλοφορία στον πλανήτη μας είναι εντελώς διαφορετική - φτάνοντας σε αρκετά μέτρα ή δεκάδες χιλιόμετρα.

Το πιο απλό και κατανοητό σχήμα για την κυκλοφορία της ατμόσφαιρας της μπάλας δημιουργήθηκε πριν από πολλά χρόνια και χρησιμοποιείται σήμερα. Η κίνηση των αέριων μαζών είναι αμετάβλητη και ασταμάτητα, κινούνται γύρω από τον πλανήτη μας, δημιουργώντας έναν φαύλο κύκλο. Η ταχύτητα κίνησης αυτών των μαζών σχετίζεται άμεσα με την ηλιακή ακτινοβολία, την αλληλεπίδραση με τον ωκεανό και την αλληλεπίδραση της ατμόσφαιρας με το έδαφος.

Οι ατμοσφαιρικές κινήσεις προκαλούνται από αστάθεια κατανομής ηλιακή θερμότητασε όλο τον πλανήτη. Η εναλλαγή των αντίθετων αέριων μαζών - θερμών και ψυχρών - το συνεχές άλμα τους πάνω-κάτω, σχηματίζει διάφορα συστήματα κυκλοφορίας.

Η θερμότητα λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα με τρεις τρόπους - χρησιμοποιώντας την ηλιακή ακτινοβολία, με τη βοήθεια της συμπύκνωσης ατμού και της ανταλλαγής θερμότητας με το γήινο κάλυμμα.

Ο υγρός αέρας είναι επίσης σημαντικός για τον κορεσμό της ατμόσφαιρας με θερμότητα. Η τροπική ζώνη του Ειρηνικού Ωκεανού παίζει τεράστιο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία.

Ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα

(Ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα της Γης)

Οι μάζες αέρα διαφέρουν ως προς τη σύνθεσή τους, ανάλογα με τον τόπο προέλευσης. Οι ροές αέρα χωρίζονται σε 2 κύρια κριτήρια - ηπειρωτικό και θαλάσσιο. Τα ηπειρωτικά σχηματίζονται πάνω από το κάλυμμα του εδάφους, οπότε υγραίνονται ελάχιστα. Οι πεζοναύτες, από την άλλη, είναι πολύ υγροί.

Τα κύρια ρεύματα αέρα της Γης είναι οι εμπορικοί άνεμοι, οι κυκλώνες και οι αντικυκλώνες.

Οι εμπορικοί άνεμοι σχηματίζονται στις τροπικές περιοχές. Η κίνησή τους κατευθύνεται προς τα ισημερινά εδάφη. Αυτό οφείλεται σε διαφορές πίεσης - στον ισημερινό είναι χαμηλή και στους τροπικούς είναι υψηλή.

(Οι εμπορικοί άνεμοι (trade winds) εμφανίζονται με κόκκινο χρώμα στο διάγραμμα)

Ο σχηματισμός κυκλώνων συμβαίνει πάνω από την επιφάνεια ζεστά νερά. Οι αέριες μάζες μετακινούνται από το κέντρο προς τις άκρες. Η επιρροή τους χαρακτηρίζεται από έντονες βροχοπτώσεις και ισχυρούς ανέμους.

Τροπικοί κυκλώνες δρουν πάνω από τους ωκεανούς σε ισημερινά εδάφη. Σχηματίζονται οποιαδήποτε εποχή του χρόνου, προκαλώντας τυφώνες και καταιγίδες.

Αντικυκλώνες σχηματίζονται πάνω από ηπείρους όπου η υγρασία είναι χαμηλή, αλλά υπάρχει επαρκής ποσότητα ηλιακή ενέργεια. Οι αέριες μάζες σε αυτά τα ρεύματα μετακινούνται από τις άκρες προς το κεντρικό τμήμα, όπου θερμαίνονται και σταδιακά μειώνονται. Γι' αυτό οι κυκλώνες φέρνουν καθαρό και ήρεμο καιρό.

Οι μουσώνες είναι μεταβλητοί άνεμοι που αλλάζουν κατεύθυνση εποχιακά.

Διακρίνονται επίσης δευτερεύουσες αέριες μάζες, όπως τυφώνες και ανεμοστρόβιλοι, τσουνάμι.