Формируются различные циркуляционные области в первую очередь между четырьмя основными широтными поясами атмосферного давления , существование которых в конечном счете и является причиной как приземного, так и высотного распределения ветра.
Один такой пояс низкого давления лежит в районе экватора или около 5° с. ш. Обычно называемый экваториальной зоной затишья, этот пояс точнее именуется внутритропической зоной конвергенции. Среднее за год давление составляет здесь менее 760 мм. Этот пояс охватывает весь земной шар.
Ширина экваториальной зоны затишья может несколько меняться. В этой зоне преобладает сравнительно хорошая погода с частым появлением кучевых облаков и довольно интенсивными . В зоне затишья воздух совершает восходящее движение, как и в случае, когда при неравномерном нагревании воздуха образуется отдельная циркуляционная ячейка. В высоких слоях атмосферы поднявшийся воздух начинает в каждом полушарии оттекать к полюсу и при этом отклоняется , создаваемой вращением Земли. Растекающийся воздух попадает в следующий пояс давления - в субтропический пояс высокого давлени я.
Субтропический пояс высокого давления известен большинству школьников под названием конских широт. Расположенный около 35° с. ш. и 30° ю. ш., этот пояс характеризуется неустойчивыми и исключительно слабыми ветрами. Название «конские широты» связано с эпохой освоения Нового Света. Когда армады кораблей попадали в этих районах в зону штилей, возникала надобность экономить запасы пищи и питьевой воды. По-видимому, при этом приходилось жертвовать лошадьми, которых выбрасывали за борт. Трупы несчастных животных часто оставались плавать на поверхности океана, откуда и появилось название этих мест.
В районе конских широт давление в течение всего года обычно составляет более 760 мм. Это сравнительно высокое давление создается воздухом, опускающимся из высоких слоев атмосферы к земной поверхности и накапливающимся здесь. В северном полушарии в пределах этого пояса есть две области высокого давления. Одна лежит над восточной частью Тихого океана, а другая - над восточной Атлантикой. В северном полушарии области высокого давления, входящие в рассматриваемый пояс, меньше, чем аналогичные области в южном полушарии, где они охватывают обширные районы океанов. Неоднородное распределение давления в этом поясе в северном полушарии создают материки Америка, Африка и Евразия.
Третий пояс давления - очень низкого - находится приблизительно между широтами 60 и 70° в каждом полушарии и называется субполярным минимумом. В южном полушарии пояс низкого давлени я сплошной и расположен над поверхностью океанов. В северном же полушарии он лучше выражен над Тихим океаном - между Аляской и Сибирью, а над Атлантическим океаном - между Гренландией и Норвегией. Над континентами же северного полушария пояс низкого давления разбивается на области, чередующиеся с областями повышенного давления. Рассматриваемый пояс отличается довольно устойчивыми ветрами: воздух в этот пояс втекает в основном с юго-запада или северо-востока. В северном полушарии, например, в пояс субполярного минимума в виде сильного восточного ветра затекает воздух с севера.
Во всех перечисленных поясах давления возникает своя отдельная циркуляционная область, которая переносит воздух от одного такого пояса к соседнему.
Атмосферное давление тесно связано с температурой воздуха. Теплый воздух лег-че холодного, слабее давит на поверхность и может вместить больше водяного пара.
Больше всего тепла получает жаркий тепловой пояс. Воздух в приземных слоях вблизи экватора сильно нагревается, увеличивается в объёме и поднимается вверх. Атмосферное давление у поверхности Земли понижа-ется. У полюсов всё происходит наоборот. Тепла там мало, воздух холодный и тя-жёлый, поэтому он опускается вниз, и давление у поверхности Земли повышается.
В области экватора при восходящем движении воздух постепенно охлаждается, содержащийся в нём водяной пар (а тёплый воздух может его вместить много) кон-денсируется и проливается сильным дождём. В верхние слои тропосферы такой воздух доходит охлаждённым, с повышенным давлением. Поэтому на высоте 10-12 км он начинает растекаться к северу и к югу от экватора, т. а в сторону полюсов.
Растекающийся от экватора охлаждённый воздух на высоте становится ещё холоднее и тяжелее и, достигнув 30° с. ш. и 30° ю. ш., начинает опускаться. При нисходящем движении он уплотняется, нагревается, становится суше. Здесь образу-ются пояса высокого давления. Между полярными и тропическими поясами повы-шенного атмосферного давления в умеренных широтах расположились пояса отно-сительно пониженного атмосферного давления. Летом в Северном полушарии Солн-це смещается к Северному тропику. Вслед за Солнцем к северу смещаются пояса атмосферного давления. В день равноденствия всё вернётся к экватору. Потом по-степенно начнётся такое же смещение к югу — лето наступит в Южном полушарии. Материал с сайта
Основная причина образования поясов атмосферного давления — неодинако-вое поступление солнечного тепла на разных широтах.
Атмосферное давление на земле распределяется широтными поясами: пониженное — вблизи экватора и в умеренных широтах; повышенное — в областях тропиков и вокруг полюсов.
На этой странице материал по темам:
В каких широтах располагаются пояса повышенного давления
Атмосферное давление начало 19 век
Конспект темы распределение поясов атмосферного давления на земле
Причина образования атмосферного давления
Почему в области экватора у поверхности земли давление низкое
Вопросы по этому материалу:
Обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха - падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.
Измерение атмосферного давления.
измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.
1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.
2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.
Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления . Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.
Каким бывает атмосферное давление.
Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина - 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане "Ненси", а максимальная - 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.
Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря - 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км - в 8 раз, 20 км - в 18 раз.
В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом - минимальную.
Постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит - низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.
Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах - повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления - пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.
Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы "разрывается": сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления - Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это - Азиатский минимум.
В поясе повышенного атмосферного давления - тропиках - материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:
- Северо-Атлантический (Азорский);
- Южно-Атлантический;
- Южно-Тихоокеанский;
- Индийский.
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли - образования довольно устойчивые.
Распределение поясов атмосферного давления на Земле определяется различием в температурах у поверхности Земли. Это следствие различного угла падения солнечных лучей на земную поверхность в разных широтах. Из-за этого в экваториальных областях, получающих наибольшее количество солнечного тепла, располагается пояс с постоянно пониженным давлением, а в приполярных районах оно повышено.
Это происходит по причине того, что у экватора нагретые воздушные массы поднимаются в верхние слои атмосферы, а в приповерхностном слое происходит разряжение, образующее область низкого атмосферного давления. У полюсов, наоборот, нисходящие потоки охлаждённых воздушных масс образуют область повышенного атмосферного давления.
Образование ветров
Общеизвестно, что горизонтальные перемещения воздушных масс (ветры) происходят из-за наличия участков с разностью атмосферного давления . Следовательно, в приповерхностном слое атмосферы воздушные массы перемещаются по направлению к экваториальным областям, а в верхних слоях атмосферы происходит их перемещение в обратном направлении.
Интересно знать: какие и материки существуют на планете Земля?
К тридцатым широтам северного и южного полушарий воздух достаточно охлаждается в верхнем слое тропосферы и возникают нисходящие воздушные потоки, образующие пояс повышенного атмосферного давления. Затем они расходятся в двух направлениях: часть возвращается к экватору, а часть направляется далее к шестидесятым широтам северного и южного полушарий, где происходит столкновение этих воздушных масс с потоками воздуха, двигающимися из полярных областей. В районе, где происходит их столкновение, тёплые массы воздуха начинают двигаться вверх, а в приповерхностном слое атмосферы образуются области разряжения.
Таким образом, над земной поверхностью формируются
круговые атмосферные конвекционные ячейки
как вертикальные, так и горизонтальные. Они отвечают расположению поясов (областей) разряжения и сгущения в тропосфере. От этих закономерностей в циркуляции воздушных масс зависят многие атмосферные параметры такие как: температура воздуха, частота и интенсивность осадков, плотность облачного слоя, относительная влажность и другие.
Сколько крупных зон выделяют в атмосфере Земли? В основном это четыре области повышенного давления и три области - пониженного.
Антициклоны
Антициклон представляет собой зону с повышенным атмосферным давлением с замкнутыми линиями равных давлений (изобарами) на климатических картах, имеющими общий центр и с характерным распределением направлений воздушных потоков. Отличается от циклона направлением вращения: в северном полушарии циркуляция происходит по часовой стрелке, а в южном полушарии - против хода часов. По высоте развития различают четыре типа атмосферных вихрей:
- Приземные. Существуют только в приповерхностном слое атмосферы.
- Низкие. Прослеживаются от поверхности Земли до высот с давлениями 700-850 миллибар.
- Средние. Отмечаются в нижних и средних слоях тропосферы. Атмосферное давление здесь понижено до 500 миллибар.
- Высотные. Встречаются на всем протяжении тропосферы, вплоть до высот с давлением около 300 миллибар.
Области, в которых наблюдаются антициклоны, характеризуются преобладающей ясной погодой или слабой облачностью. В зимний период или в ночное время в антициклоне можно ожидать следующих природных явлений в приповерхностном слое атмосферы:
- Туманы.
- Дымка.
- Смог.
- Образование низкой облачности.
Эти явление - следствие охлаждения воздушных масс земной поверхностью. Летом над континентальными областями возможно образование кучевых облаков. В этих широтах образуются сильные высокие субтропические антициклоны с тёплым воздухом.
Циклоны
Области пониженного давления в атмосфере - это циклоны . Циркуляция воздуха в циклонах происходит против хода стрелки часов в северном полушарии и в противоположном направлении в южном.
Циклон является не просто антиподом антициклона, у них различен сам механизм образования. Циклоны естественным образом формируются из-за вращения нашей планеты вокруг своей оси. Выделяются два главных типа циклонов:
- Внетропические циклоны.
- Тропические циклоны.
Внетропические циклоны формируются в областях умеренного или полярного климата и характеризуются диаметром от тысячи километров на начальном этапе развития. Выделяют южные внетропические циклоны, которые образуются на южной границе субтропиков и умеренных широт в таких регионах, как Средиземноморье, Балканы, Чёрное море, Каспий и так далее. После возникновения они продолжают своё движение в северном и северо-восточном направлении. Такие циклоны обладают огромной энергией. С ними связаны такие природные явления в средней полосе России, как проливные дожди и обильные снегопады, а также ураганные ветры и сильные грозы.
Вдоль экватора тянется пояс пониженного атмосферного давления - экваториальная барическая депрессия (лат. depresus – низменный, низкий).Экваториальная депрессия и связанные с ней барические системы сдвигаются в то полушарие, в котором в данный момент лето.
На широте 30-35° пояс повышенного атмосферного давления, причем максимальное давление расположено обычно в виде замкнутых областей - атмосферных барических максимумов (атмосферных антициклонов).
На широте 40-50° давление понижено . В северном полушарии на этих широтах океан прерывается материками, поэтому областибарического минимума (Алеутский и Исландский )зимой чередуются здесь барическими максимумами (Сибирским иКанадским ).В южном полушарии пояс низкого атмосферного давления на этих широтах непрерывен.
В высоких широтах атмосферное давлениеповышено (Антарктический и Гренландский антициклоны).
Летом материки теплее океана . Всубтропиках перемещающийся над материками с запада на восток воздух нагревается и расширяется. В результате этогонад восточными окраинами материков в области пояса повышенного атмосферного давления формируются барические минимумы - над огромнымАзиатским материком, вытянувшимся в широтном направлении, устанавливается глубокаяЮжно-Азиатская депрессия . Переходя на океан, который в это время холоднее суши, воздух вновь охлаждается и сжимается -субтропические антициклоны над восточными районами океанов углубляются (т. е. становятся более выраженными).В зоне пониженного давления умеренных широт Северного полушария барические центры над более холодным океаном ослабевают и почти не прослеживаются. Сохраняется лишь заметно ослабленныйИсландский минимум .Над более прогретыми материками циклоны углубляются.
Зимой континенты сильно охлаждаются, океан сохраняет тепло. В субтропиках на востоке океана появляется циклон . В умеренных широтах углубляютсяциклоны над океаном и антициклоны над восточной окраиной материков (Сибирский и Канадский ).
Итак, в целом, летом надокеаном преобладает более высокое давление,зимой – болеенизкое . Надматериком , наоборот,летом давлениепонижено ,зимой повышено . Особенно ярко эта закономерность проявляется у восточных окраин материков и океанов вумеренных широтах , и особенно уАзиатского континента.
Ветер
Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности.
Направление ветра показывает, откуда дует ветер (ветер дует «в компàс»). Скорость ветра в м/с, км/ч, в баллах (пошкале Бофорта ), в узлах.
Особенно сильный порыв ветра - шквал (англ. squall). Ветер, сопровождающийся шквалами, -шквалистый . Резкое незначительное усиление ветра -порывистость ветра, ветер –порывистый . Ветер силой 9 баллов и средней скоростью 20 м/с (по шкале Бофорта) -штормовой (голл. storm), 12 баллов и средней скоростью более 29 м/с –ураганный .
Большое воздействие на формирование гидрологических условий в прибрежных районах водных объектов оказывают сгонно-нагонные ветры .
Действие нагонного ветра вызывает течение, полный поток которого направлен к берегу. У берега в результате этого происходит подъем уровня и опускание воды вглубь. В ответ на это на некоторой глубине или в придонных слоях возникает стоковое течение, движущееся от берега, в сторону открытого водоема. Углубокого берег (в океане)нагон вызывается ветром, дующимпараллельно береговой черте (при условии, что берег, если смотреть по движению ветра, находится справа в северном полушарии и слева в южном). Вмелководных водоемах илиу пологого берега нагонное действие оказывает ветер,направленный на берег .
Действие сгонного ветра вызывает течение, полный поток которого направлен от берега, в сторону открытого водоема. В результате этого у берега происходит понижение уровня и подъём глубинной воды. На некоторой глубине или в придонных слоях развивается компенсационное течение, направленное к берегу.У глубокого берега (в океане)сгон вызывается ветром, дующимпараллельно береговой черте (при условии, что берег, если смотреть по движению ветра, находится слева в северном полушарии и справа в южном). Вмелководных водоемах илиу пологого берега сгонное действие оказывает ветер, направленныйс берега .
Для того, чтобы иметь наглядное представление о ветровых условиях за какой-то промежуток времени или в среднемноголетнем исчислении, строят так называемую розу ветров - диаграмму, описывающую режим ветра в данном месте.
Ветер, характерный только определенным сравнительно небольшим географическим районам, называют местным ветром .Бриз (франц. brise) - легкий периодический ветер. Образуется в результате неравномерного прогрева и охлаждения поверхности воды и суши и связанными с этим изменениями атмосферного давления. Наблюдается обычно в теплое время года в ясную спокойную погоду у побережий. Днем ветер направлен с водоема (атмосферное давление выше) на сушу (атмосферное давление ниже), ночью с суши (атмосферное давление выше) на водоем (атмосферное давление ниже).
Атмосферная циркуляция (лат. circulatio – круговращение)
В соответствии с распределением атмосферного давления образуется несколько постоянных воздушных течений – ветров. Пассаты (нем. Passat, от голл. passaat) -постоянные тропические ветры ,северо-восточные в северном полушарии и юго-восточные в южном . Средняя скорость пассатов 5-8 м/с. В областиэкваториальной депрессии и в центрахсубтропических барических максимумов обычно стоит безветренная,штилевая погода .
В умеренной зоне дуют постоянные западные ветры -западный перенос. Вюжном полушарии западный перенос («бравые весты ») опоясывает Землю сплошной полосой вдоль 40-50° ю. ш.
В северном полушарии атмосферная циркуляция при сохранении господствующего общего западного переноса воздуха имеет сложный характер, связанный с сезонными изменениями в распределении атмосферного давления . Увосточных окраин материков (особенноАзиатского ), гдециклоны иантициклоны сменяют друг друга по сезонам, в направлении ветров четко прослеживаетсясезонность - формируетсявнетропический муссон .Муссон (франц. Mousson, араб. mausim – сезон, время года) –устойчивый ветер сезонного характера, меняющий свое направление на противоположное (или почти противоположное). Особенно заметно проявляются надвосточными окраинами Азиатского материка (над Северной Америкой проявляются не так ярко).Летний муссон - океанический, юго-восточный - приносит на материк влажный и умеренно теплый воздух с океана.Зимний муссон – континентальный ,северо-западный - несет с материка на океан сухой и очень холодный воздух. ВРФ внетропические муссоны выражены наДальнем Востоке .
Тропические (экваториальные )муссоны формируется всеверном полушарии и тоже связаны с перестройкой барических полей.Зимой направлениетропического муссона совпадает с направлениемпассатов северного полушария, т. е.зимний муссон - северо-восточный .Летний муссон - юго-западный . Тропические муссоны характерны, в частности, длясеверной части Индийского океана (примерно севернее 10º ю.ш.).
В полярных областях Земли формируются восточные ветры приполярных областей – северо-восточные в северном полушарии и юго-восточные – в южном (вокруг Антарктиды )
Ветры антициклонов - дуют от центра, где наиболее высокое давление, к периферии. Горизонтальное движение воздуха внутриантициклонов происходитпо часовой стрелке вСеверном полушарии ипротив часовой стрелки – вЮжном .В центре антициклона , компенсируя отток воздуха к периферии, образуютсянисходящие потоки . Это способствует установлению сухой, ясной и почти безветренной погоды.В центрах барических максимумов обычно стоит штилевая погода.
Ветры циклонов дуют от периферии к центру , где наиболее низкое давление.Горизонтальное движение воздуха внутрициклона происходитпротив часовой стрелки всеверном полушарии ипо часовой стрелке - вюжном . В центрециклона , компенсируя приток воздуха с периферии, образуютсявосходящие потоки тёплого воздуха. При подъеме вверх онохлаждается , происходитконденсация водяных паров – образуютсяоблака. Устанавливается ненастная погода, сопровождающаяся ветром и осадками.
Вертикальные скорости движения воздуха в Ц и АЦ в среднем 0,03 - 0,05 м/с, горизонтальные –до 10-17 м/с.
В Калининградской области в течение года ветры западных направлений составляют 40-45%; южных и юго-восточных - 25-31%; северных, северо-восточных, восточных – 3-10%. Средняя скорость ветра, м/с: на побережье 5-6, на расстоянии 20-30 км от побережья – не более 4. На Вислинской косе и на западе Самбийского п-ва - более 6; в районе Правдинска, Нестерова, Черняховска – менее 3,5.Наибольшая вероятность безветренной погоды, особенно в июне-сентябре, в Черняховске.
С экологической точки зрения слабые ветры неблагоприятны, т. к. у земной поверхности могут накапливаться загрязняющие вещества.
