Понять небо - [16]

Рис. 40. Модель циркуляции

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.

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ

Если воздух над территорией диаметром 1600 км и более имеет примерно одну температуру и влажность, мы называем его воздушная масса. Ее температура и влажность определяют состояние воздуха. Он может быть холодным, если образовался в полярных районах или теплым, если пришел из тропической зоны. Если он пришел с моря и имеет повышенную влажность, он называется морской, а если с суши и более сухой — континентальной воздушной массой. На рисунке 41 показаны четыре типа воздушных масс, нанесенные на карты Северной Америки и Европы и типичные для них. Понятно, что в Австралии господствуют только морские арктические и тропические воздушные массы.

Рис. 41.Движение воздушных масс.

Типы воздушных масс

• Континентальный арктический воздух (кАВ) — холодный и сухой. Формируется над сушей.

• Морской арктический воздух (мАВ) — холодный и влажный. Приходит с моря.

• Континентальный тропический воздух (кТВ) — теплый и сухой. Формируется над сушей.

• Морской тропический воздух (мТВ) — теплый и влажный. Приходит с моря.

Обсудим, как влияют приземные воздушные течения на погоду. Например, влажный морской воздух чаще легче сухого из-за наличия в нем более легких паров воды. Значит, относительно более влажные воздушные массы стремятся подняться над другими, имеющими такую же температуру. Также понятно, что насыщенный воздух, поднимаясь над холодной массой или перетекая через горный хребет, остывает и может достигнуть того состояния, когда начинается конденсация водяных паров, то есть образуются облака и возможны дожди. Процесс конденсации приводит к высвобождению скрытого тепла и некоторому повышению температуры воздуха, если воздух продолжает подниматься вверх из-за набегания потока на гору, он к тому же сжимается. Это приводит к мысли, что условия будут изменяться по высоте (приложение III). Эти процессы характерны для больших по площади сухих территорий, протянувшихся вдоль океанских или морских побережий (запад Северной и Южной Америк, северная Африка и др.).

Холодные воздушные массы, двигаясь низом с севера, в основном, проходят над более теплой поверхностью, которая нагревает их и вызывает нестабильность, как показано на рисунке 42.

Рис. 42.Стабильность воздушных масс

С другой стороны, теплые воздушные массы, двигаясь на север, часто на более холодные территории стабильны, потому что нижний слой охлаждается. Последнее утверждение не является твердым правилом; во многих случаях теплые воздушные массы приносят с собой так много влаги, что они становятся нестабильными и могут даже привести к грозе. На рисунке 43 показан вид сбоку атмосферы от полюса до экватора, демонстрируя движение воздушных масс. Это идеализированое сечение дополняет рисунок 40. Отметим, что тропопауза поднимается к экватору, где воздух больше циркулирует. Также указаны фронты и струйные течения, движущиеся с запада на восток (на рисунке от нас), которые мы рассмотрим в следующей главе.