Будова насінини однодольних та дводольних рослин. . Як охарактеризувати сухі плоди. Дайте їх класифікацію. Як характеризуються соковиті плоди. Їх класифікація. Як розповсюджуються плоди і насіння.

________________________________У 20 і 22 ПИТАННІ________________________________________

Вода в атмосфері. Утворення опадів. Розподіл опадів на поверхні Землі. Атмосферний тиск. Загальна циркуляція атмосфери – західний перенос, пасати, мусони. Циклони та антициклони. Атмосферні фронти.

Вода в атмосфері

Завжди атмосферне повітря містить водяні пари в невеликій концентрації. Вони утворюються в ході випаровування вологи з поверхні суші і океанів. Швидкість випаровування визначається температурою і наявністю вітру. Чим вище температура і більше ємність пари, тим швидше відбувається випаровування.

Об'єм води, який може випаруватися з будь-якої поверхні, називають випаровуваністю. Величина випаровування тісно пов'язана з кількістю водяної пари в повітрі і його температурою. Ця величина збільшується, чим вище температура повітря, і чим менше в ньому міститься водяної пари.

Випаровуваність гранично низька в полярних регіонах при низькій температурі. У екваторіальному поясі, де в повітрі міститься мала кількість водяної пари, ця величина також низька. Максимальних величин випаровуваність досягає в пустельних областях тропіків (до 2000 м на рік). Вода в атмосфері змішується з повітрям до певної межі, поки повітря не стає насиченим. При нагріванні насиченого повітря воно знову набуває здатність вбирати водяну пару, тобто знову перетворюється на ненасичене. Якщо ненасичене повітря охолодити, то воно стає ближче до насиченого. Це підтверджує той факт, що властивість повітря містити більшу або меншу кількість водяної пари визначається його температурою.

Абсолютна вологість дорівнює кількості води в атмосфері, яка міститься в одиниці об'єму повітря в даний момент. Ця величина вимірюється в грамах на 1 м3. Відносна вологість - це відношення кількості водяної пари, що містяться в повітрі в даний момент, до максимальної кількості, яке воно здатне прийняти при даній температурі. Цей параметр вимірюється у відсотках.

Перехід повітря з ненасиченого стану в насичений визначаться точкою роси. Із пониженням температури повітря, кількість водяної пари, яке воно здатне прийняти стає менше і, відповідно, вище відносна вологість, а точка роси фіксується швидше.

До основних фізичних процесів, що забезпечують утворення опадів, належать процеси конденсації (сублімації) та коагуляції.

Процес конденсації - це перехід води із газоподібного в рідкий стан. Найчастіше конденсація відбувається тоді, коли температура повітря знижується до температури точки роси. Основними процесами, що призводять до цього, є:

- радіаційне охолодження діяльного шару земної поверхні та приземного шару повітря. Внаслідок цього процесу утворюються такі види конденсату, як гідрометеори та тумани;

- адвекція теплого повітря на холодну поверхню. Так утворюються тумани і низька хмарність;

- перемішування повітряних мас з різною температурою, що найчастіше відбувається в межах фронтальних розрізів та висхідний рух повітря по фронтальному розділу. Так утворюється багато видів хмар, переважно шаруватого типу;

- адіабатний підйом повітря на висоти більші, ніж висота рівня конденсації. Так утворюються хмари вертикального розвитку.

Сублімація - це процес утворення кристалів льоду чи снігу в атмосфері.

Конденсація водяної пари в атмосфері завжди відбувається за участю ядер конденсації. В лабораторних умовах було доведено, що в абсолютно чистій атмосфері процес конденсації і утворення первинних рідинних комплексів починається при 6-8-кратному пересиченні водяної пари. В реальній атмосфері завжди є велика кількість розчинних та гігроскопічних частинок, що виступають ядрами конденсації.

Коагуляційний ріст крапель обумовлений співударінням крапель одна з одною, в результаті чого відбувається їх злиття - коагуляція. Злиття мікрокрапель проходить в результаті молекулярно-теплових (броунівських) рухів, а також турбулентного перемішування. Однак, як показали досліди, ці процеси викликають укрупнення тільки дуже малих крапель, що і не можуть призвести до утворення крапель, які випадали б із хмар. За певних умов відбувається злиття більших крапель між собою, що й призводить до опускання великих крапель (0,1 - 7 мм) донизу крізь шари атмосфери під час випадання опадів.

Розподіл опадів на Землі

Атмосферні опади на земній поверхні розподіляються дуже нерівномірно. Одні території страждають від надлишку вологи, інші – від її нестачі. Дуже мало опадів отримують території, розташовані вздовж Північного і Південного тропіків, де високі температури і потреба в опадах особливо велика. Величезні території земної кулі, що мають багато тепла, не використовуються в сільському господарстві через нестачу вологи. Чим же можна пояснити нерівномірний розподіл опадів на земній поверхні? Ви, напевно, вже здогадалися, що головна причина – розміщення поясів низького і високого атмосферного тиску. Так, у екватора в поясі низького тиску постійно нагріте повітря містить багато вологи; піднімаючись вгору, він охолоджується і стає насиченим. Тому в області екватора утворюється багато хмар і йдуть рясні дощі. Чимало випадає опадів і в інших областях земної поверхні, де низький тиск. Карта опадів Землі Карта опадів Землі У поясах високого тиску переважають низхідні струми повітря. Холодне повітря, опускаючись, містить мало вологи. При опусканні він стискається і нагрівається, завдяки чому стає суші. Тому в областях підвищеного тиску над тропіками і біля полюсів опадів випадає мало.

Атмосферний тиск

Рух молекул повітря та його власна маса, що обумовлена силою тяжіння Землі, утворюють атмосферний тиск. Величина його на одиницю площі відповідає масі повітряного стовпа. Якщо кількість повітря в стовпі збільшується - тиск збільшується, якщо зменшується - тиск зменшується. Сила тяжіння зростає від екватора до полюсів, а величина повітряного стовпа залежить від висоти над рівнем моря і від температури. В зв'язку з цим за нормальний атмосферний тиск беруть атмосферний тиск на рівні моря на 45° широти при температурі повітря 0 С, який врівноважується ртутним стовпчиком висотою 760 мм. Оскільки густина ртуті за таких умов дорівнює 13.596 г/ куб. см, маса ртутного стовпа з висотою 760 мм і площиною перерізу 1 квадратний см становить 1033,2 г. тобто на 1 см квадратний земної поверхні атмосфера тисне з силою І кг і 33 г. З урахуванням сили, тяжіння нормальний тиск буде дорівнювати 1013250 дин/см квадратний. У Міжнародній системі одиниць /СІ/ основною одиницею тиску є паскаль /І Па = 1 Н на квадратний м = 10 дін на квадратний см; 1 гПа = 10 Па/. Отже, нормальний атмосферний тиск, врівноважений ртутним стовпчиком висотою 760 мм становить 1013.2 гПа /гектопаскаль, або мілібар/ Відповідно: 1 гПа = 0,75 мм; 1 мм = 1,33 гПа.

З висотою тиск падає в нижніх шарах атмосфери швидко, в верхніх - повільніше. Зміна тиску з висотою характеризується баричним ступенем; це висота в метрах, при піднятті або опусканні на яку атмосферний тиск змінюється на 1 мм або 1 гПа. На рівні моря баричний ступінь дорівнює близько 8 м /гПа, або 10,5 м /мм, а на висоті 3 км - 20 м / гПа.

Для вимірювання атмосферного тиску на метеостанціях основним приладом є ртутний барометр, в якому відповідно зі зміною атмосферного тиску коливається висота ртутного стовпчика. Крім того, є прилади, принцип дії яких ґрунтується на пружних деформаціях порожніх металічних коробочок під впливом зовнішнього тиску на них. Це анероїди і барографи.

Загальна циркуляція атмосфери.

Загальною циркуляцією атмосфери називають сукупність повітряних течій над земним шаром. Ці течії достатньо сталі й охоплюють великі географічні райони. При цьому відбувається переміщення повітряних мас, а саме теплої та вологої з одних районів у інші, що відбувається на зміні характеру погоди.

Якби поверхня Землі була однорідною та Земля не оберталася, то в результаті різниці температур між екватором і полюсами встановилася би проста циркуляція атмосфери: в нижніх шарах повітряні потоки були б направлені від полюсів до екватору, а в екватора вони піднімалися би вверх і у верхніх шарах вітер дув би в протилежному напрямку. В екваторіальній зоні мали б місце сходячі рухи повітря, а над полюсами – низькосходячі. Схема такої циркуляції показана на рис.15.2, де стрілки показують напрямки повітряних потоків у поверхні Землі. По краях схеми представлений верхній розріз атмосфери, де зображений розподіл течій у верхніх шарах атмосфери.

ійсна схема загальної циркуляції атмосфери складніша, так як на повітряні течії впливає відхиляюча сила обертання Землі, а також неоднорідність земної поверхні, що зумовлює різницю в температурах повітря на одних і тих широтах.

На землю, що обертається та має однорідну підстилаючу поверхню, повітряні потоки, відтікаючи від екватора у верхніх шарах, під впливом сили Коріоліса, починаючи з широти 10-150, постійно відхиляються в північній півкулі вправо, а в південній – вліво (рис.15.3). Тут вітри дують вздовж паралелœей. Такі потоки називаються зональними. Накопичення притікаючих сюди мас повітря утворює підвищений тиск і внаслідок цього в нижніх шарах атмосфери на широтах 30-350 північної та південної півкулі утворюються субтропічні баричні максимуми. При зазначеному розподілі тиску баричні градієнти у поверхні Землі направлені з області субтропічних поясів високого тиску з півночі на південь. У відповідності з цим у поверхні Землі повітря відтікає від субтропічних областей підвищеного тиску частково до екватора та частково до полюсів. Потоки, що рухаються від екватора під впливом сили Коріоліса відхиляються в північній півкулі вправо, а в південній – вліво від напрямку градієнту (рис.15.4). В результаті між тропіками і екватором в північній півкулі вітер дме з північно-східного, а в південній — з південно-східного напрямків. Ці вітри називають пасатами. А ті, що дують від екватора до субтропіків у верхніх шарах атмосфери називаються антипасатами. Пасати та антипасати складають у тропічній області два замкнутих кільця циркуляції.

Маси повітря, що відтікають у нижні шари атмосфери від субтропічних максимумів під впливом сили Коріоліса, відхиляються вправо (в північній півкулі), приймаючи південно-західний напрямок. Тому їх називають південно-західними вітрами. Слід відмітити, що в помірних широтах у наслідок циклонічної діяльності напрямок вітру може значно відхилятися від потоків вказаних на схемі. Але всœе ж переважаючі вітри зберігатимуться в нижніх шарах атмосфери (південно – західні) та розташовані вище над цими шарами (західні).

У районах полюсів переважають області підвищеного тиску. Баричні градієнти тому направлені на південь у північній півкулі та на північ у південній. Під дією відхиляючої сили оберту Землі потоки повітря, що відтікають від полюсів, у північній півкулі відхиляються вправо від градієнта та приймають північно-східний напрямок. У верхніх шарах атмосфери мають місце потоки протилежного направлення, що замикаються в циркуляційне кільце. На широті 60-650 у поверхні Землі утворюється межа південно-східних і північно-західних вітрів. Тут розташована смуга відносно зниженого тиску в наслідок інтенсивної циклонічної діяльності.

Атмосферна циркуляція в помірних і високих широтах південної півкулів основному аналогічна циркуляції в північній півкулі. Різниця лише в тому, що у південній півкулі під дією силі Коріоліса повітряні потоки відхиляються вліво від напрямку баричного градієнту. У верхніх шарах атмосфери, де відсутнє тертя, повітряні потоки будуть направлені по ізобарах. У цих шарах атмосфери над областю екватора тиск підвищений і зменшується по напрямку до полюсів, тому в вільній атмосфері та в північній і в південній півкулі спостерігається перенос повітряних мас з заходу на схід так званий західний перенос. Розглянута схема циркуляції атмосфери дає лише орієнтовну уяву про дійсну циркуляцію атмосфери. Ця циркуляція суттєво відрізняється від тих спрощених схем, які були розглянуті вище із-за неоднорідності земної поверхні, яка зумовлює різні температурні режими над сушею й океанами. З цієї причини в субтропіках замість суцільного пояса високого тиску на широті 30-350 над континœентами в теплий період року утворюються області пониженого тиску. І тільки над океанами протягом всього року залишаються стаціонарні баричні максимумі, завдяки яким і підтримується пасатна циркуляція. В цих баричних максимумах у північній півкулі повітряні потоки рухаються в напрямку часової стрілки, а в південній – у зворотному напрямку.

Пасати – сталі вітри, що майже не змінюють свого напрямку протягом року. Швидкість їх біля 5-6 м/сек. По вертикалі вони розповсюджуються до 3000-4000м. Піднімаючись біля екватора, вони утворюють зворотну течію – антипасатну. Поблизу екватора, де зустрічаються пасати обох півкуль, лежить екваторіальна зона затишшя у земної поверхні, а у вільній атмосфері тут утворюється потужна східна течія, що простягається майже до висоти 10 км.

У помірних і високих широтах циркуляція атмосфери значно складніше. Тут вплив на характер атмосферної циркуляції справляють рухомі циклони й антициклони (на західній периферії циклона та східній антициклона). Цими потоками повітря здійснюється обмін повітряними масами між більш південними та більш північними широтами, тоді як зона циркуляції переносить повітря із заходу на схід у верхніх шарах атмосфери. Завдяки утворенню фронтів у помірних і високих широтах утворюється також обмін теплим і холодним повітрям. Холодне повітря, підтікаючи під тепле, рухається на південь по земній поверхні. Виникаючі в полярному й арктичних фронтах циклони переміщуються у вигляді серій з 3-5 циклонів. Кожний наступний циклон такої серії розвивається та переміщується приблизно на 5-60 південніше попереднього. Завдяки цьому арктичне та помірне повітря переміщується до півдня, а значні маси тропічного повітря переносяться на північ й одночасно піднімаються у верхні шари атмосфери.

Циркуляція повітря має місце між тропосферою та стратосферою. Як відомо над полюсами стратосфера тепліша ніж над екватором. На деякій висоті в стратосфері над полюсом тиск вищий, ніж над екватором, так як у теплому повітрі тиск з висотою зменшується повільніше, ніж у холодному. В стратосфері на висоті в середньому 16-20км створюються баричні градієнти, що направлені від полюсів до екватору. Відповідно цьому на указаних висотах вітер прибуває під впливом сили Коріоліса і має східний напрямок. У тропосфері та нижніх шарах стратосфери переважають східні зональні потоки. Так утворюється стратосферно-тропосферна циркуляція.

Мусони.У зв’язку з тим, що загальна циркуляція атмосфери зазнає сезонні коливання, в ряді районів тропічних і зовні тропічних широт вона носить мусонний (сезонний) характер. Мусоний характер циркуляції проявляється в деяких областях дуже різко, а в інших слабо, так як його можна виявити лише за багатолітніми спостереженнями та за напрямком вітру.

Мусонами називають достатньо сталі повітряні течії сезонного характеру, що міняють своє направлення від зими до літа на протилежне або близьке до протилежного. Вони зумовлені сезонною зміною областей високого та низького тиску, яка зумовлена неоднорідністю в нагріві суші та моря, наприклад, таких як: азіатський антициклон і літня азіатська депресія. Мусонна циркуляція постерігається також в екваторіальній області. В середині літа в північній півкулі (червень-липень) більш нагрітою областю та тим самим областю з низьким тиском є не екваторіальна зона, а зона поблизу тропіків. Під час зими в північній півкулі ця зона зниженого тиску зміщується до екватора, а в деяких випадках навіть переходить у південну півкулю. Завдяки цьому в зоні поблизу екватора спостерігається періодична зміна направлення повітряних течій. Ці сезонні течії, що пів року дують в одному напрямку, а потім в іншому, називаються екваторіальними мусонами. Такі мусони бувають в Індії, Африці, вони влітку повністю порушують північно-східний пасат і замінюють його південно-західним мусоном; зимовий мусон співпадає тут з пасатом цілий рік і посилює його.

Сезоні зміни циркуляції спостерігаються і у помірних широтах. При зміні сезонів змінюється знак різниці температур між морями та суходолом, зникають зимові максимуми тиску над континœентом, замість них встановлюються літні мінімуми. Зимою завдяки антициклонічній циркуляції вітру на узбережжях материків вітри дують з суходолу на море. Влітку над материками має місце циклонічна циркуляція, а повітряні течії направлені з моря на суходіл. Особливе значного розмаху мусони досягають в Азії. Тут це впливає на умови погоди та клімату. Так, наприклад, у Владивостоці завдяки мусонному клімату спостерігається сурова зима.

Циклони і антициклони. Слово “циклон” ми часто чуємо у повідомленнях про погоду. В перекладі з грецької воно означає “той, що кружляє”. Сама назва вказує на круговий рух повітря, що виникає на межі двох повітряних мас. Циклон – це величезний атмосферний вихор діаметром 3 000 км з низьким тиском у центрі. Тому повітря рухається від країв вихору до центру. Але під дією відхиляючої сили обертання Землі вітер у циклоні починає відхилятися, огинаючи область низького тиску проти годинникової стрілки в Північній і за годинниковою стрілкою в Південній півкулі. Це нагадує гігантський повітряну дзиґу, яка протягом одного-двох тижнів переміщується зі швидкістю 40 км/год. Проходження циклону супроводжується вітряною, хмарною з опадами погодою. Влітку він несе похолодання, взимку – потепління. На погоду в Україні впливають циклони, що зароджуються над північною частиною Атлантичного океану. Щорічно їх у нас буває понад 40.

Особливими є тропічні циклони. Вони зароджуються в тропічних широтах над теплими ділянками океану (з температурою води +28 0С). У тропічному циклоні скупчуються хмари, лютують зливи, грози, штормові вітри. Але цікаво, що в самому центрі циклону тихо. Там утворюється область прояснення діаметром 30 км, яку називають оком бурі. Тропічні циклони в Азії називають тайфунами, Австралії – вілі-вілі, Америці – ураганами (буревіями). Вони приносять великі руйнування, зливи, наганяють воду на узбережжя, спричиняючи повені. Щорічно на Землі виникає близько 120 тропічних циклонів. З ХХ ст. їм стали давати імена. Ураган “Катріна”, що виник біля південно-східного узбережжя США у 2005 р., був одним із найжорстокіших за останній час. Він завдав страшних руйнувань. Незважаючи на застережливі заходи, загинуло багато людей.

Антициклони – інші атмосферні вихори, що утворюються в одній повітряній масі. У їх центрі – тиск високий. Тому вітер спрямований від центру до його країв. Унаслідок дії обертання Землі вітри відхиляються за годинниковою стрілкою в Північній півкулі і проти годинникової стрілки в Південній. Влітку антициклони приносять малохмарну, теплу і навіть спекотну погоду, взимку – ясну, суху і морозну.

Повітряні маси мають різні фізичні властивості (особливо температуру повітря) й відділяються одна від одної вузькими перехідними зонами, які сильно нахилені до земної поверхні. Атмосферним фронтом називається смуга між різними за властивостями повітряними масами. Переріз фронту з земною поверхнею називається лінією фронту. На фронті всі властивості повітряних мас – температура, напрям і швидкість вітру, вологість, хмарність, опади – різко змінюються. Проходження фронту через місце спостереження більш-менш різкою зміною погоди.

Розрізняють фронти, пов’язані з циклонами, й кліматичні фронти.

В циклонах фронти утворюються при зустрічі теплого й холодного повітря, при цьому вершина фронтальної системи, як правило, знаходиться в центрі циклону. При зустрічі теплого й холодного повітря останнє завжди опиняється знизу. Холодне повітря підтікає під тепле, витісняючи його вверх. Тепле повітря навпаки надходить до холодного й само піднімається вверх. В залежності від того, яке повітря активніше, в яку сторону зміщується фронт, він називається теплим або холодним. Якщо наступає тепле повітря, то й фронт є теплим, якщо холодне – фронт теж є холодним.

Теплий фронт переміщується в сторону холодного повітря й означає наступ теплого повітря. Воно повільно відтісняє холодне повітря, але як легше само натікає зверху на холодне. При цьому перед фронтом утворюється велика зона хмар, з яких випадають обложні опади. Смуга опадів перед теплим фронтом сягає 300 км. Поступова зміна холодного повітря теплим призводить до зниження тиску й посилення вітру. Після проходження фронту спостерігається різка зміна погоди: підвищення температури повітря, вітер змінює напрямок й послаблюється, можуть випадати моросящі опади.

Холодний фронт переміщується в сторону теплого повітря. В цьому випадку важче холодне повітря швидко рухається по земній поверхні й піднімає перед собою тепле повітря, яке виштовхує вверх. Над лінією фронту й попереду неї утворюються купчасто-дощові хмари, з яких випадають зливові опади, виникають грози, спостерігаються сильні вітри. Після проходження фронту опади й хмарність значно зменшуються, вітер змінює напрям і послаблюється, температура й вологість знижуються, покращується видимість, росте тиск.

Кліматичні (кліматологічні) фронти – фронти глобального масштабу, які є межами між головними (зональними) типами повітряних мас. Таких фронтів 5: арктичний, антарктичний, два помірних (полярних) і тропічний.

Арктичний і антарктичний фронти відділяють відповідно арктичне і антарктичне повітря від повітря помірних широт, два помірних (полярних) фронти розділяють помірне й тропічне повітря. Тропічний фронт завжди знаходиться в тій півкулі, де зараз літо. Він відділяє тропічне й екваторіальне повітря, яке відрізняється за вологістю. Усі фронти разом з межами поясів зміщуються літом до полюсів, а зимою до екватора. Часто вони утворюють окремі гілки, які простягаються на значну відстань від кліматичних зон.