Отклоняющая сила вращения Земли

Сила Кориолиса для относительного движения па вращающейся Земле, в частности и для движения воздуха. Она определяется на единицу массы векторным произведением А=—2Ω×V (и на единицу объема: — 2Ω×ρV), где Ω — угловая скорость вращения Земли, V — скорость относительного движения (в метеорологии — скорость ветра). При начале координат на земной поверхности и при направлениях оси x к востоку, оси у к северу и оси z к зениту составляющие О. С. В. 3. будут:

 

 

Для ветра как горизонтального движения воздуха горизонтальная составляющая О. С. В. 3. Равна

где Vн — скорость ветра, и направлена под прямым углом к скорости, вправо в северном полушарии и влево в южном. На экваторе Ан = 0, на полюсе Ан = 2ΩVн. Чаще всего именно эта горизонтальная составляющая Ан и называется отклоняющей силой вращения Земли.

Синоним сила Кориолиса, по существу, имеет более общее значение, так как относится к относительному движению во всякой вращающейся системе координат.

Наша планета вращается вокруг своей оси, и все тела, которые перемещаются по её поверхности, испытывают влияние этого вращения. Во время движения тела стремятся сохранить скорость и направление, но на них оказывает действие отклоняющая сила, возникающая в результате вращения Земли. Поэтому в Северном полушарии все движущиеся тела независимо от направления их движения отклоняются вправо, а в Южном — влево. Отклоняющая сила названа по имени французского физика Г. Кориолиса. На экваторе она равна нулю, а к полюсам возрастает. На человека, идущего со скоростью приблизительно 5 км/ч, сила Кориолиса действует настолько незначительно, что он её не замечает. Зато на большие массы воды в реках или воздушные потоки она оказывает существенное влияние

Общая циркуляция атмосферы.

Общие сведения о циркуляции атмосферы

Общая циркуляция атмосферы (лат. Circulatio — вращение, греч. atmos — пар и sphaira — шар) - это совокупность воздушных течений крупного масштаба в тропо- и стратосферах. В результате происходит обмен воздушными массами в пространстве, что способствует перераспределению тепла и влаги.

Общей циркуляцией атмосферы называют круговорот воздуха на земном шаре, приводящий к переносу его из низких широт в высокие и обратно. Общая циркуляция атмосферы определяется зонами высокого атмосферного давления в приполярных областях и тропических широтах и зонами низкого давления в умеренных и экваториальных широтах. Перемещение воздушных масс происходит как в широтном, так и в меридиональном направлениях. В тропосфере к циркуляции атмосферы относятся пассаты, западные воздушные течения умеренных широт, муссоны, циклоны и антициклоны.

Причина перемещения воздушных масс состоит в неодинаковом распределении атмосферного давления и нагревании Солнцем поверхности суши, океанов, льда на разных широтах, а также в отклоняющем воздействии на воздушное потоки вращения Земли.

Главные закономерности циркуляции атмосферы постоянны.

В нижней стратосфере струйные течения воздуха в умеренных и субтропических широтах преимущественно западные, а в тропических — восточные, и идут они со скоростью до 150 м/с (540 км/час) относительно земной поверхности.

В нижней тропосфере преобладающие направления переноса воздуха различаются по географическим поясам. В полярных широтах восточные ветры; в умеренных — западные с частым нарушением циклонами и антициклонами, наиболее устойчивы пассаты и муссоны в тропических широтах. В связи с разнообразием подстилающей поверхности на форме общей циркуляции атмосферы возникают районные отклонения — местные ветры.

МЕСТНЫЕ ВЕТРА

Бора– сильный и порывистый ветер, направленный вниз по горному склону и создающий в зимнее время значительное похолодание. Он обусловлен переваливание через невысокий горный хребет по направлению к теплому морю холодной воздушной массы. Скатываясь с большой скоростью вниз по хребту (>40 м/сек) воздух не успевает адиабатически нагреться, резко понижает температуру над прибрежной частью моря (порой до -20ºС). Брызги воды штормового моря замерзают и толстым слоем покрывают берег, суда. В открытом море бора быстро затухает. Ветры типа Новороссийской боры наблюдаются и в других местах под другими местными названиями: сарма (оз. Байкал), горная бора (Новая Земля), мистраль (Прованс, Франция), норзер (Техас), и др.

 

 

Бриз– ветры у береговой линии морей, озер имеющие резкую суточную смену направлений. Днем морской бриз дует в нескольких сотнях метров в направлении на берег, а ночью – с берега на море со скоростью 3-5 м/сек. Бризы связаны с суточным ходом температуры воздуха на суше и над прилегающим морским бассейном. В результате неравномерного нагрева или охлаждения суши и воды возникает тепловая машина конвекции. Днем суша нагревается быстрее, чем море, воздух над нею расширяется и поднимается вверх. Изобарические поверхности приподнимаются и воздух стекает поверху в сторону моря. Над морем напротив, воздух более плотный у поверхности, а, следовательно, имеет большее давление. И понизу воздух течет в сторону барического градиента, на сушу. Это и есть морской бриз. Ночью, обратная картина.

Горно-долинные ветры– связаны с температурными контрастами на склонах гор и в горных долинах. Ночью, когда вершины гор охлаждаются наиболее быстро, устанавливается система циркуляции подобная бризу. Более холодный и плотный воздух стекает вниз по склонам, правда с большей скоростью, чем в бризах, около 10 м/сек. Эти горные ветры могут быть еще сильнее, если горы покрыты снегом или льдом, а также, если ветер дует в узких ледниковых долинах или фьордах, как, например, в Гренландии. Днем, при прогреве наблюдается иная картина, ветер дует вверх по долине, так как воздух в долине нагревается сильнее, чем на соседних равнинных территориях.

Градиентный ветер – равномерное движение воздуха без трения по криволинейным траекториям вдоль изобар; в барическом минимуме – против часовой стрелки, в барическом максимуме – по часовой стрелке.

Муссонные ветры– ветры, связанные с муссонной циркуляцией, воздушными течениями, меняющими два раза в год направление: зимой ветер дует с суши на море, летом – наоборот. Обусловлены различиями в нагревании суши и океана.

Направление ветра– направление перемещения ветра, определяется положением точки горизонта, откуда ветер дует. Различают 8 основных румбов (С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ) и 8 промежуточных.

Пассаты – устойчивые ветры умеренной скорости, дующие от субтропических широт (30°) к экватору. Пассатами называют и перемещения воздушных масс, в целом, в том же направлении.

Сила ветра– давление, оказываемое движущимся воздухом на предметы (кг/м2). Сила ветра пропорциональна квадрату его скорости (P = 0,25 V2).Скорость ветр– численное выражение скорости перемещения воздуха. Измеряют в м/сек., км/час, в узлах (морская миля в час). Различают мгновенную (в данный момент), сглаженную (за некоторый небольшой период времени), среднюю (за относительно большой отрезок времени: сутки, месяц, год).

Фён– непериодический ветер, возникающий под влиянием гор на воздушные течения. Это теплый и сухой и порывистый ветер с гор. Возникает при перетекании воздушного потока через гребень хребта. При опускании воздуха по подветренному склону его температура возрастает, а влажность уменьшается. Вызывает интенсивное таяние снегов, иссушение почвы. Родственные фену ветры: чинук– Скалистые горы, пуэльче– Чилийские Анды, зонда – в Аргентинских Кордильерах, бухарок– на Суматре, гибли– в Ливии, чили– в Тунисе

Местные ветры

Адриатическая бора– холодный зимний ветер, переваливающий через Динарские горы. Один из самых характерных представителей этого типа ветров, наряду с новороссийской и новоземельской борой.

Буран – метель при сильном ветре и низкой температуре.

Буря – очень сильный ветер со скоростью 20 м/сек и выше, сопровождающийся значительными волнениями на море и разрушениями на суше. Б. обычно связан с прохождением интенсивных циклонов.

Гармсиль– сухой жаркий ветер в предгорьях Копетдага и западного Тянь-Шаня, дующий летом с юга и востока. Имеет характер фёна.

Доктор– приятный освежающий дневной бриз с этим названием наблюдается на побережьях Ямайки, Западной Индии, Южной Африки. На юго-западе Австралии называется: альбани-доктор, перт-доктор, эсперанс-доктор, эукла-доктор, фримантл-доктор.

Ледниковый ветер(стоковый ветер) – ветер, дующий над ледником вниз по течению последнего, из более охлажденной верховой части в более теплые районы (в горных долинах, над морем). Обусловлен охлаждением воздуха поверхностью льда. Наиболее характерен для Гренландии и Антарктиды. В антарктиде ледниковые (стоковые) ветры достигают скорости 40-60 м/сек и более. Максимальная скорость такого ветра 300-305 км/ч.

Мистраль– сильный и холодный северо-западный ветер на средиземноморском побережье Франции в долине Роны. Схож с борой.

Новоземельская бора– холодный ветер, переваливающий через горы Новой Земли из Карского моря в Баренцево.

Памперо– холодный штормовой ветер южных направлений в Аргентине и Уругвае, иногда с дождями и грозами. Связан с прохождениями холодных фронтов и вторжениями антарктического воздуха.

Сайкан– ураганный западный ветер в Алакольской котловине и на озере Алаколь на востоке Казахстана, дующий из ущелья Сайкан в Джунгарском Алатау.

Сарма– сильный ветер типа боры дующий с Приморского хребта на поверхность оз. Байкал в районе устья р. Сармы со скоростью до 40 м/сек. Максимальная повторяемость в октябре-декабре.

Сирокко – сильный теплый ветер южного и юго-восточного направления в передней части циклона в средиземноморском бассейне. На Апеннинском и в западной части Балканского полуострова. Воздух С. обычно влажный, на Аравийском полуострове и в Месопотамии – сухой и с песчаной пылью.

Смерч– сильный атмосферный вихрь с вертикальной осью длиной в несколько десятков метров. Возникает под кучево-дождевым облаком и перемещается вместе с ним; существует от нескольких минут до нескольких десятков минут. Скорости ветра в С. могут достигать 50-100 м/сек при сильной восходящей составляющей. Обычно причиняют значительные разрушения.

Суховей– ветер при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха в степях и полупустынях Евразии, вредный или губительный для полевых культур. При С. усиливается испарение, что при недостатке влаги в почве приводит к увяданию и гибели растений.

Тайфун– название тропических циклонов штормовой и ураганной силы на Дальнем Востоке. Т. возникают преимущественно летом и осенью в океане к востоку и западу от Филиппинских островов и в своем дальнейшем развитии могут достигать берегов Китая, Японии, Кореи, России.

ТОрнадо– название тромбов. Особенно часты в юго-восточной части США, где ежегодно наблюдается несколько сотен Т.

Трамонтан– сильный и сухой ветер, по типу близкий к фёну в Средиземноморье сопровождающийся хорошей погодой. Сходное название имеют ещё три типа ветров.

Тромб– сильный вихрь (смерч) над сушей диаметром в несколько десятков метров, возникающий под грозовым облаком. Скорости ветра в нем достигают 50-100 м/сек, а полоса разрушений – сотен метров в ширину. Возникает в жаркую погоду при резко неустойчивой стратификации атмосферы. В США называется «торнадо».

Ураган– ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, со скоростью 30 м/сек и более.

Шквалы– резкие порывистые усиления ветра. Бывают внутримассовые, в передовой части кучево-дождевых облаков, и фронтальные, образуются при прохождении холодного фронта.

Местные ветры — ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории