Погода интересует всех - [32]
Относительная скорость движения воздуха, неподвижного по отношению к Земле, но вращающегося вместе с ней вокруг земной оси, на разных широтах.
Если по каким-либо причинам некоторая воздушная масса будет перемещаться, скажем, из субтропиков на север и достигнет умеренных широт северного полушария, то ее движение не будет соответствовать господствующему здесь воздушному течению. Ее кинетическая энергия будет совершенно другой. Так как сила Кориолиса будет непрерывно отклонять эту массу вправо, то она начнет двигаться к востоку. Именно различие во вращательных импульсах в разных частях одной и той же субтропической воздушной массы, движущейся с юга на север, и вызывает появление у нее вращательного движения. Тем самым воздух, перемещающийся на север, способствует возникновению движущейся области повышенного давления. Конечно, в формировании таких областей, перемещающихся из пояса повышенного давления, лежащего в «конских» широтах, принимают участие еще и другие физические процессы, которые мы здесь не будем рассматривать более подробно. Но, во всяком случае, читателю теперь уже ясно, что области высокого атмосферного давления в наших широтах могут возникать не только в результате накопления здесь тяжелого холодного воздуха.
А что происходит в случае, когда воздушная масса смещается с севера на юг? Массы арктического воздуха в Полярном бассейне имеют при безветрии лишь незначительную скорость абсолютного движения по отношению к неподвижной звездной системе отсчета. Если под влиянием какого-либо внешнего импульса они переходят в более низкие широты, но при этом сохраняют свою прежнюю небольшую скорость, то они не попадают в резонанс со скоростями, господствующими в этих широтах. Такие воздушные массы тоже будут отклоняться вправо от первоначального направления. Из арктического воздуха, смещавшегося к югу, получится холодная воздушная «капля», вращающаяся вокруг вертикальной оси и смещающаяся на запад.
Итак, мы проделали мысленный эксперимент и увидели, каким образом вращением Земли вокруг ее оси можно объяснить движение теплого воздуха к востоку, а холодного — к западу.
Перемещение воздуха из одних широт в другие требует импульса, наличие которого мы молчаливо предполагали. Посмотрим теперь, какие силы могут вызвать движение воздушной массы? Прежде всего это солнечная радиация. На различных широтах она по-разному нагревает земную поверхность и прилегающие к ней слои атмосферы. Каждому известно, что в тропиках всегда бывает значительно теплее, чем на полюсах. Различное нагревание обусловливает возникновение контрастов атмосферного давления между тропическими и арктическими областями. Воздух стремится огладить эти контрасты, приходит в движение и начинает перемещаться из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением.
Траектория антициклона, который медленно перемещался из района Азорских островов на северо-восток и принес мягкую погоду в Западную и Центральную Европу.
Характер воздушных течений также подтверждает важную роль солнечной радиации в образовании общепланетарной системы ветров. Это следует из того, что указанная система ветров несколько смещается от сезона к сезону. И еще одна причина может рассматриваться как толчок, обусловливающий перемещение воздушных масс с севера на юг. Она уже связана не с потоками энергии, приходящими к Земле из космического пространства, или, точнее, от Солнца, а с механическими свойствами самого воздуха. Речь идет о переходе от равномерного (ламинарного) движения к беспорядочному (турбулентному). Чтобы лучше понять процесс такого перехода, рассмотрим движение воды, вытекающей из водопроводного крана. Когда мы слегка поворачиваем кран, вода льется из него ровной тонкой струйкой, но если продолжать отворачивать кран, то скорость вытекания увеличивается. При превышении некоторой скорости струя уже разрывается и вода выбрасывается из крана в виде брызг и капель, как бы связанных друг с другом. В этот момент движение воды становится турбулентным. Аналогичные условия имеют место и в воздушных течениях. Как известно, между 40 и 70° северной и южной широты земной шар опоясывают широкие зоны западных ветров. В зависимости от времени года и особенностей теплового режима атмосферы географическое местоположение этих зон несколько изменяется. При больших температурных контрастах зоны становятся узкими, и тогда воздух с ураганной силой проносится над Атлантическим океаном. Если скорость ветра становится критической, воздушный поток разрывается на отдельные ячейки совершенно так же, как водяная струя при слишком большой скорости дробится на отдельные капли. Воздушные массы выталкиваются из пояса западных ветров на юг и на север. При этом массы, движущиеся к югу, превращаются в более низких широтах в «капли» холодного воздуха, а массы, смещающиеся к северу, начинают вращаться по часовой стрелке и превращаются в области повышенного давления. В частности, в мае они накапливаются преимущественно в районе Гренландии, где по истечении нескольких дней прекращают вращательное движение.
