Выравнивание перепадов давления в атмосфере осуществляется путем возникновения ветров. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Сила ветра завиϲит от барического градиента: чем больше разность атмосферного давления и чем ближе находятся взаимодействующие области, тем быстрее происходит выравнивание перепада давления и тем выше скорость ветра.
Направление ветра зависит от взаиморасположения области более высокого и низкого давления, от вращения Земли и трения.
Порывы ветра моᴦут вызвать значительные повреждения. Вихри и ураганы разрушают дома, сносят мосты и другие конструкции, угрожают жизни людей, вызывают лесоповалы.
В начале прошлого века адмирал Бофорт разработал шкалу для определения ϲилы ветра в баллах. Этой шкалой пользуются до сих пор. Ветерначинает вызывать повреждения при скорости около 20 м/с. Скорость ветра исчисляют как в метрах в секунду, так и в километрах в секунду. Умножив первое значение на вычисленный коэффициент 3,6, получим второе значение (при обратном действии этот же коэффициент выступает в роли делителя).
Центральноевропейский рекорд по скорости ветра держит чехословацкая метеостанция на озере Скальнато плесо (78,6 м/с). Зарегистрировано это значение с помощью прибора, которым измеряют скорость ветра, так называемого анемографа. Человек удерживается на ногах при скорости ветра до 36 м/с. Наши метеорологи, ведущие исследования в обсерватории на Скальном озере, утверждают, что при скорости ветра 44 м/с никто не отваживается покинуть помещение. Как только давление ветра, которое равняется квадрату скорости, превысит массу человека, силы ему изменяют, ветер его подхватывает и несет.
воздушные массы и циклоны Земная
атмоϲфера неоднородна, это демонстрирует как карта, так и ее вертикальный разрез. Атмосфера разделена на так называемые воздушные массы. Воздушная масса, по определению метеорологов,— это некоторая часть тропосферы (то есть слоя атмосферы до высоты 11 км)41, которая в противоположность окружающей атмосфере является однородной. В горизонтальном направлении воздушная маϲϲа простирается на несколько тысяч километров.
Атмосферный фронт — это раздел между двумя воздушными массами. Метеорологи более определяют атмосферный фронт как пересечения поверхности раздела между двумя воздушными массами с земной поверхности. Под этими поверхностями раздела, или, как говорят, атмосферными фронтами, на самом подразумеваются довольно узкие наклонные переходные слои, в которых происходит воздействие двух разнородных воздушных масс. Различают три основных типа атмосферных фронтов: теплый, который возникает, когда скорость перемещения теплого воздуха выше, чем скорость воздуха холодного; холодный фронт, который возникает, когда быстрее перемещается холодный воздух и, словно клин, подтекает под теплую воздушную массу; фронт окклюзии, который не представляет четкой границы и в котором возникают циклоны. Циклон — это вихревое движение воздуха противчасовой стрелки. Механизм их возникновения не вполне ясен, чаще всего его объясняют в рамках так называемой волновой теории. Согласно этой теории атмосферный фронт испытывает волнообразные искривления, что приводит к завихрениям такого рода. Отклонение ветра против часовой стрелки вызывается силой земного вращения (так называемой силой Кориолиса). В наших широтах диаметр таких циклонов равняется 3—4 тыс. Скорость поступательного движения циклонов составляет около 60 км/ч. Циклоны
представляют характерные объекты метеорологических снимков, сделанных с помощью метеоспутников.
Опасности
Губительная сила циклонов, тайфунов, ураганов и хуриканов заключается в первую очередь в колоссальной скорости ветра, который воздействует на сушу и вызывает волнение на море. Разрушительное действие циклонов связано с турбулентным, вихревым перемещением воздушных частиц. Разрушения при циклонах связаны и с низким давлением в их центре глазе. Губительно действуют также чрезвычайно обильные ливневые дожди, которые вызывают наводнения.
Согласно определениям скорость ветра в тропических циклонах должна превышать 34 м/с. Однако большинство из них характеризуется скоростью значительно выше 50 м/с, зарегистрированы скорости и более 100 м/с (то есть больше 360 км/ч). Перепад давления между краевыми' и внутренней частью циклона может достигать 50 мбар. Уже одно это способно привести к повышению уровня моря. Совершенно исключительно и количество атмосферных осадков: зарегистрированы случаи, когда в сутки их выпадало более 200 мм. Однако бывают и исключения: некоторые циклоны могут быть сухими. Влияние тропических циклонов иногда сказывается не только в верхних слоях • тропосферы (до 11 км), но и выше (до 15 км).
Рассмотрим структуру тропического циклона (рис. 22). Диаметр его внутренней части— глаза, где царит спокойствие и небо ясно, чаще всего колеблется между 10 и 20 км. Глаз окружен так называемой стеной, где ветры достигают максимальной скорости. Схема показывает, что в стене осуществляются не только вихревые, но и восходящие перемещения воздуха. Часть воздуха в окраинных зонах циклона втягивается внутрь, другая часть выпускается.
Причины возникновения тропических циклонов весьма сложны. Что касается тропических циклонов Атлантического океана и Карибского моря, то было установлено, что они возникают тогда, когда поверхность моря нагревается выше 26°С. Площадь нагретой морской поверхности должна быть достаточно велика. Опасность возникает тогда, когда нагрев морской поверхности до 26, 8°С осуществляется на площади, превышающей 8,5 • 106 км2. Теплый и влажный воздух вовлекается в циркуляцию и обеспечивает процесс энергией.
Тропические циклоны зарождаются постоянно. Происходит это вблизи экватора, чаще всего в полосе между 5 и 10° северной или южной широты. На этой стадии еще отсутствует полная круговая циркуляция воздуха, глаз циклона еще не виден, скорость ветра не превышает 30 м/с, а давление не падает ниже 1000 мбар. Такое состояние сохраняется около 12 ч. затем циклон перемещается и созревает. Он еще мал — 50—60 км в диаметре, однако его барический градиент повышается, давление падает ниже 1000 мбар. Затем наступает стадия зрелости: захватываются дополнительные воздушные массы, вращательное движение охватывает зону шириной в несколько сот километров. Образуется глаз, четко ограниченный стеной. Давление в области глаза падает ниже 950 мбар. Эта стадия длится 12—24 ч, в исключительных случаях и более недели. Затем циклон утрачивает симметрию, вращательное движение прекращается. Над сушей циклон не существует долго, так как для пополнения энергии ему необходим океан и теплый и влажный воздух. Если циклон не оказывается над сушей, он прекращает свое существование в высоких широтах над океаном.
Атмосфера и атмосферные явления.
