Погода интересует всех - [37]
Рассмотрим некоторые характерные свойства полярного циклона и связанные с ним явления. В развитии области пониженного давления различают стадию молодого циклона (или зародышевую), развитую стадию и стадию разрушения (или заполнения). Стадия молодого циклона проходит следующим образом. Когда рядом друг с другом перемещаются две воздушные массы, имеющие разную скорость, а также различную температуру, то на разделяющей их поверхности возникает волна. Нечто подобное мы наблюдаем, когда воздушный поток движется над поверхностью воды. Над зеркальной водной гладью воздух не может двигаться с какой угодно скоростью, не воздействуя на поверхность воды. После того как скорость воздушного потока превысит некоторое критическое значение, на воде появятся волны. Дальнейшее существование потока воздуха будет возможно только при условии некоторого равновесия между водой и воздухом. А оно как раз и достигается при волнообразной форме разделяющей их поверхности. Такие же волны возникают и в двух различных воздушных массах, перемещающихся рядом. Но длина воздушных волн в сотни тысяч раз превышает длину волн, распространяющихся по поверхности воды. Воздушные волны особенно заметны на полярном фронте, представляющем собой поверхность раздела между умеренным и тропическим воздухом. В зависимости от положения этого фронта волновые возмущения на нем могут возникать в районах Исландии, Британских островов или над Центральной Европой. Если две различные воздушные массы первоначально перемещались рядом друг с другом, то с появлением волн на разделяющем их атмосферном фронте они постепенно приобретают составляющие движения, направленные навстречу друг другу. Воздушная масса, располагавшаяся южнее полярного фронта, т. е. тропический воздух, начинает смещаться к северу, а масса, ранее лежавшая к северу от фронта, т. е. умеренный воздух, приобретает составляющую, направленную к югу. Поверхность раздела между тропическим воздухом и более холодным воздухом, лежащим впереди него, называется теплым фронтом. Эта поверхность расположена очень полого: на расстоянии 100 км от линии пересечения с поверхностью земли она поднимается на высоту примерно 1 км. Умеренный воздух, вторгающийся в более южные широты, тоже отделяется резко выраженной поверхностью раздела от более теплого воздуха, лежащего впереди него. Эта поверхность называется холодным фронтом. Угол наклона его составляет примерно 10°. На обеих поверхностях раздела, т. е. на теплом и холодном фронте, возникают резкие контрасты температуры и влажности воздуха, а также скорости и направления ветра. Чем больше эти контрасты, тем быстрее идет процесс образования волн на фронтальных поверхностях.
Стадии развития циклона от волны до высотного образования. УВ — умеренный воздух, ПФ — полярный фронт, ТВ — теплый воздух.
Воздушные массы постепенно смещаются навстречу друг другу и в конце концов начинают обходить друг друга с левым вращением, т. е. начинают двигаться против часовой стрелки. Точкой, вокруг которой вращаются обе воздушные массы, первоначально является точка сходимости обоих атмосферных фронтов — теплого и холодного. В этой точке происходит наибольшее падение атмосферного давления. Она является центром зарождающегося циклона. Если наблюдатель повернется спиной к ветру, то центр циклона будет находиться слева от него. Этот закон, называемый барическим законом ветра, или законом Бейс-Балло, является одним из основных положений метеорологии. В начавшей вращаться воздушной массе атмосферное давление продолжает падать и за 3 часа может понизиться на 5—15 мб.
По мере отсасывания воздуха снизу вверх и уменьшения давления первоначально слабовыраженная волна постепенно превращается в глубокий циклон. Теперь он достигает развитой стадии, которую можно назвать также главной. В этой стадии развития в циклоне обнаруживаются три наиболее типичные для него воздушные массы. Восточнее и северо-восточнее центра циклона воздух смещается на север. Южнее и юго-восточнее центра циклона тропический воздух тоже смещается к северу, т. е. поднимается в более высокие широты. Западнее и юго-западнее центра циклона холодный умеренный или арктический воздух с порывистыми северо-восточными ветрами прорывается далеко на юг. Восточная часть циклона обычно называется теплой передней его частью, а западная — холодной тыловой.
Барический закон Бейс-Балло: если стоять спиной к ветру, то центр циклона будет находиться слева и впереди наблюдателя. Стрелками показано направление ветра.
До сих пор мы рассматривали зародышевую и развитую стадии циклона совершенно схематично, не останавливаясь на характере погоды, сопутствующей этим стадиям. Представим себе, что мы наблюдаем за прохождением циклона, оставаясь все время в одном и том же месте земной поверхности, и что центр циклона перемещается с запада на восток по траектории, лежащей севернее нашего пункта. Тогда прохождение циклона представится нам в следующем виде. По мере того как теплый воздух будет совершать восходящее движение по клину холодного воздуха, внутри которого мы сначала находимся, атмосферное давление будет медленно, но неуклонно падать. При этом будет наблюдаться совершенно определенная система облачности. Предвестниками приближения теплого фронта при смещении циклона с запада на восток будут тонкие перистые и перисто-слоистые облака, в которых наблюдаются оптические явления — гало вокруг Солнца или Луны. Тонкие и прозрачные облака будут постепенно уплотняться и затем появятся облака, сначала имеющие вид мелких, а затем более крупных барашков. Наконец все небо затянется плотной пеленой слоистообразных облаков. Длинноволновое излучение таких облаков настолько велико, что летом часто появляется ощущение сильной духоты.
