Движение атмосферы

Из космоса наша планета выглядит как большой голубой бильярдный шар. Солнце находится на удалении 148 800 000 км от Земли. Даже, учитывая такое огромное расстояние, через космическую пустоту переносится огромное количество тепла. Экваториальная зона планеты является основным получателем солнечного теплового излучения и его хранилищем, просто потому, что там солнечные лучи падают на поверхность почти перпендикулярно. Теплые тропические районы нагревают воздух над собой, в то время как полярные охлаждают.

Как говорилось ранее, относительно более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный опускается. В результате получаем глобальную циркуляцию воздуха на Земле, как показано на рисунке 39. Отметим, что поднимающийся воздух центруется относительно точек, в которых солнечные лучи падают на Землю перпендикулярно. Эти точки перемещаются от 23, 5° северной широты до 23, 5° южной в зависимости от времени года.

На самом деле циркуляция в атмосфере не так проста, вызвано это огромными расстояниями и эффектом Кориолиса. Как показано в главе 2, эффект Кориолиса является причиной того, что все свободно передвигающиеся объекты (и потоки воздуха в том числе) во вращающейся системе, имеют тенденцию отклоняться вправо в северном полушарии и влево в южном. В результате истинная циркуляция происходит, как показано на рисунке 40.

Огромная масса воздуха, поднявшись в экваториальных районах, движется на север либо на юг, собравшись в верхних слоях атмосферы. Эффект Кориолиса, нулевой на экваторе, усиливается до максимума на полюсах. На первых порах течение воздуха не изменяется. Далее воздух доходит до 30-й параллели и поворачивает к поверхности, разделяясь на два течения: северное и южное, причем северное поднимается вверх и поворачивает направо, что приводит к господству в средних широтах западных ветров; воздух, движущийся к экватору, у поверхности поворачивает тоже вправо, вызывая ветра, направленные на запад (см. рис. 40). Движущийся дальше к полюсу воздух, вверху остывает. Над полюсом он, продолжая остывать, опускается, поворачивает вправо, образуя восточные ветры, и в районе 60-й параллели они встречаются с западными, вступая в конфликт. Будучи легче, теплый и часто влажный воздух западных течений вытесняется вверх над холодными полярными восточными течениями и направляется к полюсам.

Продолжение накапливания воздуха создает определенный избыток давления в полюсной шапке, это является причиной возникновения " северных сияний" и образует воздушное течение на юг в северном полушарии и на север - в южном, в отдельных случаях до 25-й параллели. Этот процесс несколько снижает давление в полярных широтах и несет холодный воздух в теплые климатические зоны.

В районе 30-й параллели движение у поверхности создают только слабые ветры. Пояс высокого давления здесь называется тропическим поясом высокого давления и существует в обоих полушариях. Во времена парусных судов моряки называли эти места " лошадиными" широтами, потому что часто попадали здесь в штиль, и приходилось максимально облегчать корабли. Выбрасывали за борт балласт, личные вещи и особенно тяжелые вещи, в том числе и повозки, которые везли с собой для колонизации Нового Света. У облегченного корабля было больше шансов реагировать на легкие бризы, позволявшие медленно, как на ленивой лошади, передвигаться в этих районах.

Возле экватора зона низкого давления называется поясом низкого экваториального давления, или Intercontinental Convergence Zone (ITCZ). Слабые ветры на малых высотах здесь потому, что воздух обычно движется вертикально. ITCZ хорошо известна как штилевая полоса. Старые моряки вспоминают, как многие дни сидели здесь и смотрели на горизонт в ожидании ветра.

На первый взгляд, сейчас все упрощается, благодаря спутникам, которые " видят" погоду и передают данные на Землю. Однако нарисованная здесь модель служит как опорная и хорошо иллюстрирует процессы происходящие между высоким давлением на полюсах с холодными воздушными массами и высоким давлением в тропиках с теплыми, что является причиной постоянного изменения погоды в средних широтах или умеренной зоне.