Ветры, циклоны и антициклоны

Ветер - это движение воздуха. Горизонтальные и вертикальные перемещения больших воздушных масс играют большую роль в формировании погоды и климата. Основными силами, определяющими горизонтальное движение воздуха, являются перепады давления, сила Кориолиса и трение.

Перепады давления обусловлены неравномерным нагревом атмосферы Солнцем (1). Теплый экваториальный воздух легче, чем холодный плотный воздух полярных стран. Сила движения воздуха из областей высокого давления (барического максимума) в область низкого давления (барического минимума) зависит от градиента давления, т. е. от скорости уменьшения давления в данном направлении, а значит, пропорциональна разности давления.

1. Атмосфера Земли работает подобно гигантской тепловой машине. Разница температур у полюсов и на экваторе рождает энергию, которая вызывает горизонтальную и вертикальную циркуляции атмосферы. Теплый воздух поднимается у экватора и на высоте растекается к полюсам, а на его место в нижних слоях атмосферы перемещается холодный полярный воздух.

Эта общая схема циркуляции осложняется вращением Земли (так называемая сила Кориолиса), очагами высокого и низкого давления и распределением на планете воды и суши

В результате вращения Земли ветры отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном-влево. Это явление известно как закон Кориолиса. Таким образом, ветер не дует прямо. Направляясь от барических максимумов к барическим минимумам, ветры начинают поворачивать. В результате создаются воздушные системы с высоким или низким давлением, в которых ветры вращаются вокруг центра.

Наиболее четко горизонтальные перемещения воздуха по кругу выражены в циклонических (с низким давлением) и антициклонических (с высоким давлением) системах. Сочетание горизонтальных и вертикальных перемещений воздуха определяет систему преобладающих ветров.

Вдоль экватора существует зона затишья, или штилевая полоса, где нагретый солнечным теплом воздух, поднимаясь кверху, расширяется и растекается к северу и югу. Примерно в районе 30° северной и южной широты он опускается, создавая субтропические пояса высокого давления. А отсюда постоянные ветры дуют назад в сторону экватора (пассаты) и к средним широтам (западные ветры).

Циклоны и антициклоны. В северном полушарии вдоль полярного фронта переносимый с запада теплый воздух встречается с идущим с востока полярным воздухом. При этом вдоль фронта образуются завихрения, некоторые из которых быстро увеличиваются в размерах (4).

4. Фронт - узкая зона изменчивой погоды - образуется между двумя массами воздуха, имеющими различную температуру и влажность. Встречаясь, эти массы стремятся оттеснить друг друга, таким образом образуется холодный или теплый фронт, фронт окклюзии

Теплый воздух устремляется внутрь этого завихрения, а холодный - за ним. Вдоль теплого фронта более легкий теплый воздух поднимается над холодным. Сзади, вдоль холодного фронта, холодный воздух пробивает себе путь под теплым.

Постепенно холодный фронт догоняет теплый, при этом теплый воздух выталкивается наверх и охлаждается-образуется фронт окклюзии. В циклонах северного полушария ветер дует против часовой стрелки, а южного-по часовой. Вдоль теплого фронта образуется мощная облачность, с которой связаны обильные дожди и грозы. Вдоль холодного фронта облачность обычно меньше. Фронт окклюзии тоже, как правило, некоторое время сопровождается облачностью и дождями.

В антициклонах, наоборот, циркуляция воздуха в северном полушарии направлена по часовой стрелке, а в южном-против. Многие антициклоны образуются в теплых субтропических районах в результате нисходящего движения воздуха. В зоне умеренных широт антициклоны образуются над внутриконтинентальными областями при сильном охлаждении воздуха в зимнее время.