Образование ветра
Ветер — это направленное движение воздуха у земной поверхности. Он возникает главным образом из-за неравномерного нагревания поверхности Земли: там, где воздух нагрелся сильнее, давление обычно понижается, а движение воздуха направляется из области высокого давления к области низкого; вращение Земли изменяет это направление.
Почему нагревание вызывает ветер
Солнечная радиация нагревает земную поверхность неравномерно. Суша и вода поглощают тепло по-разному, экваториальные и полярные районы получают неодинаковое количество солнечной энергии, а склоны гор имеют разное освещение. Уже нагретая поверхность передаёт тепло прилегающему воздуху.
Тёплый воздух расширяется, становится менее плотным и поднимается вверх. У поверхности при этом уменьшается масса столба воздуха, поэтому атмосферное давление понижается: формируется область низкого давления. Холодный воздух плотнее; он опускается, и у поверхности давление повышается. Возникает разность давления, заставляющая воздух перемещаться.
Ветер — горизонтальное движение воздуха из области повышенного атмосферного давления в область пониженного давления.
Чем больше разность давления на одинаковом расстоянии, тем сильнее горизонтальная составляющая движения воздуха и тем выше возможная скорость ветра. Сам ветер направлен от высокого давления к низкому, но из-за вращения Земли его направление отклоняется.
Разность давления создаёт барический градиент — изменение давления на расстоянии. На метеорологических картах близко расположенные изобары означают большой градиент и обычно более сильный ветер; далеко расположенные изобары — меньший градиент и более слабый ветер. Изобары — линии, соединяющие точки с одинаковым давлением.
Как вращение Земли меняет направление
Земля вращается вокруг своей оси, поэтому движущийся воздух отклоняется относительно земной поверхности. Это отклонение называют действием силы Кориолиса. Она не создаёт ветер, а изменяет его направление после возникновения разности давления.
Сила Кориолиса — кажущаяся сила, связанная с вращением Земли. В Северном полушарии она отклоняет движущийся воздух вправо относительно направления движения, а в Южном — влево.
- В Северном полушарии ветер отклоняется вправо.
- В Южном полушарии ветер отклоняется влево.
- На экваторе влияние силы Кориолиса минимально, а к полюсам оно усиливается.
- У земной поверхности трение о рельеф и здания уменьшает скорость ветра и препятствует его точному движению вдоль изобар.
В свободной атмосфере, где трение мало, ветер может дуть почти вдоль изобар, а не прямо от высокого давления к низкому. У поверхности направление обычно пересекает изобары под углом: воздух движется к области низкого давления, одновременно отклоняясь силой Кориолиса.
Северное полушарие — вправо, Южное полушарие — влево. При определении направления движения сначала находят область высокого и низкого давления, затем учитывают полушарие и влияние трения.
В каком направлении отклонится движущийся воздух в Южном полушарии?
Местные ветры: суточный ход
Неравномерное нагревание суши и воды особенно заметно у побережий. Днём суша нагревается быстрее воды. Воздух над сушей становится тёплым и поднимается, давление над сушей понижается, поэтому у поверхности воздух движется с воды к берегу. Такой дневной ветер называется бризом.
Ночью суша остывает быстрее воды. Над сушей формируется более высокое давление, а над относительно тёплой водой — пониженное. Направление меняется: воздух движется от суши к воде. Подробный разбор суточной смены направления дан на странице «Бриз».
На больших территориях сезонное различие нагревания суши и океана создаёт муссоны. Летом суша прогревается сильнее, давление над ней понижается, и влажный воздух движется с океана на материк. Зимой суша остывает, давление над ней повышается, и ветер направляется от материка к океану. Поэтому муссоны могут менять направление по сезонам; подробнее см. «Муссон».
| Условие | Где выше давление у поверхности | Куда направлен ветер у поверхности |
|---|---|---|
| День у побережья | Над водой | С воды на сушу |
| Ночь у побережья | Над сушей | С суши к воде |
| Лето в муссонной области | Над океаном | С океана на сушу |
| Зима в муссонной области | Над сушей | С суши к океану |
Как решать задания о ветре
В экзаменационных заданиях нужно связать несколько причинно-следственных звеньев: нагревание поверхности — изменение температуры и плотности воздуха — изменение давления — движение воздуха — учёт вращения Земли. Сначала определите, где находится область высокого и где область низкого давления, затем установите направление движения и только после этого применяйте правило отклонения.
У побережья днём суша нагрета сильнее воды. Определите направление ветра у поверхности и его отклонение в Северном полушарии.
Ответ: днём у поверхности формируется морской бриз — ветер с воды на сушу. В Северном полушарии его направление дополнительно отклоняется вправо. Если в условии указано Южное полушарие, отклонение будет влево.
1. Нельзя говорить, что ветер дует из области низкого давления в область высокого: у поверхности он направляется от высокого давления к низкому. 2. Сила Кориолиса не является причиной появления ветра, она отклоняет уже движущийся воздух. 3. Не путайте направление ветра с названием: «северный ветер» дует с севера, а не на север. 4. Для бриза важно время суток: днём ветер идёт с воды на сушу, ночью — с суши на воду. 5. Чем ближе изобары, тем обычно сильнее ветер, а не слабее.
Эта тема опирается на понятие атмосферного давления и является основой для изучения ветра. После неё полезно повторить, как отображают повторяемость направлений на розе ветров, а также как определяют направление ветра и скорость ветра.
Быстрая проверка
Главное
- Ветер возникает из-за разности атмосферного давления, которую часто вызывает неравномерное нагревание поверхности.
- У поверхности воздух движется от области высокого давления к области низкого.
- Сила Кориолиса изменяет направление ветра: вправо в Северном полушарии и влево в Южном.
- Днём у побережья дует бриз с воды на сушу, ночью — с суши на воду.
- Сближение изобар указывает на больший градиент давления и обычно более сильный ветер.