Rimon Lusi (fotovivo) wrote,
Rimon Lusi
fotovivo

Category:

Куда ветер дует?

fotovivo

На интерактивной карте картина ветров в реальном времени - завораживает:
https://earth.nullschool.net/



Вот он, тот самый холодный арктический фронт из метеосводок, который не «дает прорваться» наступающему лету»:

fotovivo

А у нас унылая тишь, как в Сахаре и так до конца лета, разве что злющим пыльным суховеем накроет.


Как рассказать внуку, отчего бывает бывает дождь?

- Это же все знают! Проще паренной репы - под жарким солнцем вода испаряется,
собирается в облака и тучи, и проливается дождем.


«Океан — это нагреваемый Солнцем паровой котел. В среднем около тысячи тонн пара в час снимает атмосфера с квадратного километра поверхности этого гигантского парового котла. В тропиках под палящими лучами солнца испарение возрастает в два — три раза. Здесь над безбрежными просторами океана собирается в воздухе огромное количество водяных паров.»

- А почему ж тогда не каждую ночь идет дождь?
В холодном Лондоне осадков море, а у нас тоже море рядом, солнце палит,
но летом облачка не дождешься, да и осенью дожди не каждый день, а как придется.
Куда девается наша вода?

Уносится ветром, понятное дело.
- А куда он дует, ветер и почему именно туда?


fotovivo


Все как учили на физике - теплые воздушные массы поднимаются, буквально "всплывают", на их место устремляются
холодные, потому что плотность нагретого воздуха меньше, чем холодного, он легче.

«В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.

На Земле самым теплым местом является экватор. В этой полосе теплый воздух постоянно поднимается вверх
и направляется в сторону полюсов, на север и юг.
Если бы не было вращения Земли, существовали бы только северные и южные ветры. Но из-за вращения Земли
все ветры в Северном полушарии сдвигаются вправо, в Южном полушарии — влево.»


- Зачем же воздуху циркулировать от экватора до полюсов, когда на большой высоте в любой жаркой местности - мороз?

- Модель на верхней картинке только в самых общих чертах иллюстрирует происходящее,
реальная картина ветров гораздо сложнее:

fotovivo

«Часть этого воздуха охлаждается при расширении и излучении тепла, опускается и течет в обратном направлении, к экватору, отклоняясь вправо и образуя северо-восточный пассат. Часть воздуха, которая движется к полюсу, в умеренных широтах формирует т.н. - западный перенос. Воздух, опускающийся в полярной области, движется к экватору и, отклоняясь к западу, в полярных областях формирует восточный перенос.

fotovivo
В нижних слоях атмосферы формируются несколько основных ветровых поясов.

Таким образом между областями пассатов и преобладающего западного переноса (ближе к полюсам) расположены Конские широты, которые  являются зоной дивергенции - т.е. расхождения ветров в приземном слое воздуха.
В целом в их пределах преобладают нисходящие движения воздуха. Опускание воздушных масс сопровождается прогреванием воздуха и увеличением его влагоемкости, поэтому для этих зон характерны небольшая облачность и незначительное количество осадков.


fotovivo

В определенный момент года устойчивые ветры за 20-30 дней перенесут парусное судно из Старого света в Новый.
Обратный путь пролегает севернее. Непосредственно Конские широты славятся безветрием,
по легенде застигнутые затяжным штилем моряки принуждены были сбрасывать в океан перевозимых лошадей.
(Без этого не понять было трогательные стихи Б.Слуцкого "Лошади в океане")


В интерактиве, на сегодняшний день - верхняя картинка.



При соприкосновении потоков соединение теплого и холодного воздуха происходит незначительно.
Более легкий теплый воздух поднимается над холодным, охлаждается, сгущается. Образуются облака, и в результате выпадает дождь или снег.

Вблизи земной поверхности эта картина гораздо сложнее и почти не поддается какой-либо систематизации. Помимо трения воздушных струй о земную поверхность большое значение здесь имеет также характер рельефа — его неровности, которые становятся причиной своеобразных и в известной степени специфических для данного района ветров. Столь же важным является соотношение между водой и сушей. Контактирующие с морями и океанами зоны систематически продуваются местными ветрами, которые в различных районах земного шара даже имеют свои имена.


[Spoiler (click to open)]
Ветер меняет своё направление и структуру благодаря естественным преградам на земле - лес, горы,  крутой берег реки:



На расстоянии 20 h от наветренной преграды скорость ветра составляет 90% от начальной.



На расстоянии около 9 h от подветренной преграды ветер отклоняется вверх и уменьшает скорость, а на расстоянии 3 h скорость ветра уменьшается в 2 раза и может даже возникнуть обратный ветер на расстоянии высоты препятствия.



Бури зарождаются там, где холодные массы арктического воздуха, движущиеся на юг, встречают теплый влажный воздух, направляющийся на север из тропиков. В каком-то месте большие потоки теплого воздуха вклиниваются в холодный воздух. Вершина этого потока создает зону пониженного давления, куда направляются ветры и вокруг которой образуется буря.

Воздух, поднимающийся вблизи экватора и направляющийся к полюсам, отклоняется под действием силы Кариолиса.
При движении к северному полюсу воздух отклоняется к востоку, и оказывается, что он дует с запада. Таким образом формируются западные ветры.
В Северном полушарии из-за вращения Земли движение воздуха смещается вправо, поэтому в вихрях потоки воздуха движутся по часовой стрелке.
Это напоминает смерч огромного размера.

fotovivo

Тропические ураганы — наиболее драматичная форма атмосферной динамики. По существу, это колоссальный энергетический «транспорт», который движется со скоростью современного экспресса от тропиков к умеренным широтам, растрачивая по дороге свою колоссальную энергию, которая может быть приравнена ~ к ста 20-мегатонным водородным бомбам! К счастью, такая летящая супербомба не взрывается сразу, а отдает свою энергию постепенно, в течение нескольких дней, благодаря чему есть возможность в известной степени предсказать направление ее дальнейшего движения.  Сейчас существует сравнительно хорошо налаженная система обнаружения зарождающихся ураганов и прослеживания их движения.
В полосе между 20° северной и 20° южной широты, около зоны низкого атмосферного давления образуются быстровосходящие потоки воздушных масс, что обусловлено большой разницей давлений на периферии и в центре. Стремительно вращающееся образование имеет диаметр до 1000 км, высоту до 15 км, а скорость его может превышать 300 км/ч. Буря кружит на переферии, а в центре царит … абсолютное спокойствие. В эллипсовидной зоне, названной «оком урагана», ярко светит солнце и на много квадратных километров вокруг погода тихая и ясная.»

«Когда воздух встречает на своем пути горный хребет, он вынужден подниматься вверх. При этом воздух охлаждается, что приводит к снижению его влагоемкости и конденсации водяного пара (образованию облаков и выпадению осадков) на наветренной стороне гор. При конденсации влаги воздух нагревается и, достигнув подветренной стороны гор, становится сухим и теплым.»
Кругосвет и проч.


Самая простая визуализация восходящих потоков горячего воздуха - дым костра создает уют, искры вспыхнут...
уносящиеся ввысь искры - крошечные раскаленные угольки, конечно, тяжелее воздуха (как и частицы дыма),
но мощным восходящим потоком поднимаются на значительную высоту.
Белые клубы над кипящим чайником - потребуют чуть более обстоятельных разъяснений на предмет того,
что видим мы не пар, а сгустившийся туман, состоящий из микроскопических капелек воды,
увлекаемых потоком горячего воздуха.



fotovivo

Простенькая бумажная вертушка над сухой горячей сковородой демонстрирует весьма убедительное вращение


fotovivo

Делается за минуту: квадратный листок сгибаем в четверо, край скругляем -
как будто снежинку собрались вырезать, делаем чередующиеся надрезы о обеих сторон,
и подвешиваем получившийся ажурный колокольчик за нитку

fotovivo



Верхняя карта ветров - на субботу,
сегодняшняя заметно отличается:

fotovivo

Холодный фронт наконец-то прорван.
Но, смотрят синоптики на игровое поле и обещают москвичам теплую солнечную погоду на середину недели.
В среду — четверг температура вернется в рамки климатической нормы и днем составит +20...+25.
А в пятницу ждут дожди, временами сильные.


Tags: "Как рассказать внуку о...", физ-тех, физика_на_кухне
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 70 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →