Was ist Wind und wo kommt er her? Warum wehen die Winde? Warum entsteht Wind? Die Bedeutung des Windes in der Natur Warum weht der Wind im Frühling stark?


Die Frage, warum wir den Wind spüren und warum er überhaupt in der Atmosphäre unseres Planeten auftritt, gehört in die Kategorie der Kinder, aber nicht jeder Erwachsene kann eine umfassende Antwort geben. Für viele ist es so Naturphänomen ist mit einem Mysterium verbunden, obwohl aus physikalischer Sicht alles ganz einfach erklärt ist.

Wie erklärt man einem Kind, warum der Wind weht?

Der Druck der Erdatmosphäre ist also nicht gleichmäßig, an manchen Stellen ist er größer und an anderen Stellen geringer. Wind ist also die Bewegung von Luftmassen aus einem Gebiet hoher Druck In den unteren Bereich wird der Druck selbst gleichmäßiger. Dementsprechend hängt die Stärke des Windes von der Druckdifferenz ab. Wenn der Druck über einem bestimmten, größeren Gebiet gleich ist, ist das Wetter ruhig.

Betrachtet man den Wind globaler, dann erwärmt sich die Luft über Land deutlich stärker als über dem Meer. Dadurch steigt es auf, während sich kühlere Luft über der Meeresoberfläche bewegt und seinen Platz einnimmt. Bei dieser Methode kühlt die Erde über Nacht ab. Dies geschieht auf regionaler, kontinentaler und globaler Ebene.

Der wärmste Ort auf unserem Planeten ist der Äquator. Dementsprechend ist die Luft in diesem Bereich wärmer. Darüber hinaus bewegen sich bei der Erdrotation Luftmassen sowie Wärme- und Kältequellen.

Wenn sich die Erde nicht drehen würde, würden die Nordwinde und die Südwinde unabhängig voneinander existieren. Mit anderen Worten, sie würden sich nicht schneiden. Aber auf diese Weise verschieben sich alle Nordwinde nach rechts und die Südwinde entsprechend nach links, sie vermischen sich teilweise. Wenn ich das so sagen darf, dann verschwinden die Winde nirgendwo und kommen nirgendwoher; sie sind immer da, als Temperaturregulator und Luftdruck.

Wenn Sie einem Kind dies erklären, können Sie ein Beispiel für seine Atmung geben. Wenn wir also einatmen, entsteht in der Lunge ein hoher Druck, sie wird mit Luft aufgeblasen und durch die Hitze unseres Körpers erwärmt. Dann atmen wir aus und erzeugen dabei den gleichen Wind – eine kleine Bewegung einer kleinen Luftmenge. Wenn wir im Winter recycelte Luft ausatmen, steigt sie aufgrund der Wärme in Form von Dampf auf. Es ist leicht zu sehen.

Außerdem hängt die Stärke des Windes vom Gelände ab. Jeder hat bemerkt, dass der Wind auf offenen Feldern schneller ist. Nichts stört ihn und nichts hält ihn auf. In einer Stadt mit vielen Hochhäusern oder in Wäldern mit Bäumen bewegen sich die Luftmassen langsamer und passen sich dabei der Umgebungstemperatur an.

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Im Arsenal der Wetterkapriolen nimmt natürlich der Wind einen der wichtigsten Plätze ein. Es kann warm und sanft sein, oder es kann mit solcher Kraft wehen, dass der Luftstrom die Dächer von Häusern abreißt und Haushaltsutensilien wegträgt.


Es bringt Regen mit sich, oder umgekehrt, es zerstreut die über der Stadt hängenden Wolken und kehrt zurück blauer Himmel Und . Für alle Völker symbolisiert der Wind eine freie Natur, die keinen Bindungen und Verpflichtungen unterliegt.

Er gehorcht nur seinen eigenen Wünschen, ist unberechenbar und kann sich sowohl als Freund als auch als Feind erweisen. Doch was ist Wind eigentlich, wie entsteht er und lässt er sich steuern?

Was ist Wind?

MIT wissenschaftlicher Punkt Unter Wind versteht man die Bewegung der Luftmasse von einer Hochdruckzone zu einer Zone niedriger Blutdruck. In der Regel sind diese Bewegungen horizontal gerichtet.

Obwohl es auf- und absteigende Luftströmungen gibt, die in verschiedenen Teilen des Planeten zu atmosphärischen Druckunterschieden führen, werden sie normalerweise nicht als Winde bezeichnet. Neben Druckunterschieden werden Geschwindigkeit und Richtung der Winde in gewissem Maße auch von Meeresströmungen, der Erdrotation, dem Gelände und anderen Faktoren beeinflusst.


Bisher haben Meteorologen nicht gelernt, das Verhalten atmosphärischer Luftmassen, die Entstehung von Winden und ihr weiteres Verhalten mit ausreichend hoher Zuverlässigkeit vorherzusagen. Satellitenbilder sind dabei eine große Hilfe, erfassen aber nur laufende Prozesse.

Die Menschen haben immer noch nicht gelernt, den Ursprung und die Richtung genau zu erraten, geschweige denn das „Verhalten“ von Winden und Hurrikanen zu kontrollieren, aber die allgemeinen Bewegungsmuster von Luftmassen sind bereits ausreichend untersucht.

Wie entstehen Winde?

Während der Tagesstunden gibt die Sonne der Erdoberfläche eine große Menge Wärmeenergie ab und erwärmt so das Land und die Dicke des Weltozeans. Diese Erwärmung ist jedoch äußerst ungleichmäßig und von vielen Faktoren abhängig.

Der wichtigste davon ist der Abstand zur Sonne: Die Äquatorregionen liegen aufgrund der Tatsache, dass die Rotationsachse der Erde senkrecht zu ihrer Umlaufbahn liegt, etwas näher am Stern und empfangen mehr Energie als die Pole.

Land erwärmt sich tagsüber besser als Wasser, aber Wasser speichert die Wärme besser Wärmeenergie.

All dies führt dazu, dass atmosphärische Luft, das hauptsächlich von der Planetenoberfläche erwärmt wird, ist an manchen Orten wärmer als an anderen. Die erwärmte Luft strömt nach oben und erzeugt einen verdünnten Raum, an dessen Stelle kühlere Luft aus der Nachbarzone strömt.


Warme und kalte Luftströme kollidieren miteinander und bilden manchmal Sturmböen, Wirbelstürme und sogar Tornados. Diese Prozesse finden auf der gesamten Oberfläche des Planeten statt, der von oben betrachtet einem brodelnden Kessel ähnelt, in dem Luftströme kollidieren und in verschiedene Richtungen wirbeln und dabei den weißen Wolkenschaum mit sich ziehen.

Richtung des Windes

Wenn sich die Erdoberfläche überall gleichmäßig erwärmen würde, gäbe es keine Wetterschwankungen. Luftströme würden sich nur in vertikaler Richtung bewegen: Kalte würden sich nach unten und warme nach oben bewegen. Die Erwärmung erfolgt jedoch auf unterschiedliche Weise: In der Äquatorregion ist die Luft immer gut erwärmt und steigt auf, und kalte Massen aus kälteren Regionen strömen an ihre Stelle.

Kollisionen dieser Massen treten in verschiedenen Teilen des Planeten auf, führen jedoch immer zur Bildung. Abhängig von den Begleitumständen wählen Luftströme unterschiedliche Richtungen.

Die Hauptfaktoren, die die Windrichtungen beeinflussen, sind die Rotation des Planeten und der Unterschied im atmosphärischen Druck. Es wurde festgestellt, dass in den Polregionen die vorherrschende Windrichtung östlich ist und in der gemäßigten Zone der nördlichen und südlichen Hemisphäre überwiegend Westwinde wehen.

In der tropischen Zone dominieren Ostwinde. Zwischen diesen Hauptzonen der Windbildung gibt es vier Gürtel relativer Ruhe – jeweils zwei subpolare und subtropische, in denen sich die Luft überwiegend vertikal bewegt: Erhitzte Luft steigt auf und kalte Luft sinkt auf die Erdoberfläche.


Winde spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Klimagleichgewichts des Planeten. Sie transportieren die von den Ozeanen verdunstete Feuchtigkeit an das Land, bewässern dessen Oberfläche und bieten die Möglichkeit für die Existenz zahlreicher Tiere und Pflanzen Flora Erde.

Wind. Das kommt so häufig und häufig vor. Jeder Mensch spürt dieses Element bis zu hunderte Male am Tag. Aber versteht und kann jeder das Wesen dieses Phänomens erklären?

Nach allgemein anerkannten Definitionen ist Wind die Bewegung von Luftmassen in horizontaler Richtung. Hier ist alles einfach und klar. Mehr Interesse Fragen: Warum bewegen sich gerade diese Luftmassen und was bringt sie dazu? Mit anderen Worten:

Weltweit wird die Windbildung von drei eng miteinander verbundenen Faktoren beeinflusst:

  1. Temperaturunterschied zwischen verschiedenen Teilen der Atmosphäre und des Landes.
  2. Druckunterschied zwischen verschiedenen Punkten in der Atmosphäre.
  3. Coriolios-Kraft- die Kraft, die durch die Rotation der Erde um ihre Achse erzeugt wird.

Der zweite Faktor (Druckunterschied) ist eine direkte Folge des ersten Faktors – der Druck an verschiedenen Punkten in der Atmosphäre ist nicht gleich, weil Diese Punkte haben unterschiedliche Temperaturen.

In warmen Teilen der Atmosphäre hat Luft ein geringeres Gewicht, da sich ihre Moleküle mit zunehmender Temperatur immer mehr gegenseitig abstoßen – dementsprechend ist der Druck hier niedrig. An kalten Orten laufen umgekehrte Prozesse ab: Luftmoleküle neigen dazu, so nah wie möglich aneinander zu kommen, weshalb die Luft schwerer wird und der Druck, den sie auf die Atmosphäre ausübt, zunimmt.

So entsteht Wind – Luftmassen aus einer Hochdruckzone bewegen sich in eine Zone niedriger Druck, als würde es die Hohlräume in der Atmosphäre füllen. Um zu verstehen, wie und warum dies geschieht, stellen Sie sich das folgende Bild vor: Ein bestimmtes Gewässer ist durch einen Damm gleichmäßig geteilt, und der Wasserstand beträgt auf der einen Seite 40 Meter und auf der anderen 60 m. Wenn Sie die Schleusentore öffnen Durch den Staudamm fließt das Wasser sofort aus dem Teil, in dem der Wasserstand höher ist (d. h. von dort, wo der Druck höher ist), in den anderen Teil und fließt, bis der Wasserstand in beiden Teilen gleich ist.

Hurrikanbildung

Wie bereits erwähnt, beeinflussen alle drei Faktoren die Windentstehung nur auf planetarischer Ebene. Somit ist die Coriolios-Kraft an der Entstehung globaler Planetenwinde – Monsune und Passatwinde – beteiligt, die bis zu 6 Monate lang wehen. Für lokale (lokale) Winde reicht jedoch das Vorhandensein nur eines Formfaktors aus – der Temperaturdifferenz (und anschließend der Druckdifferenz).

Winde spielen sowohl für den gesamten Planeten als auch für die menschliche Zivilisation eine herausragende Rolle. Es war der Wind, der einst die Samen der ersten Pflanzen über die ganze Welt trug. Die Winde formten die Reliefs; sie machten aus einigen Ländern Wüsten und aus anderen fruchtbare „Oasen“. Dank des Windes konnte der Mensch schnell weite Strecken auf dem Seeweg zurücklegen, was zur Entwicklung von Handel und Wissenschaft sowie zur Entstehung beitrug internationale Beziehungen. Und morgen kann die enorme und grenzenlose Kraft des Windes zur Hauptenergiequelle für den Menschen werden.

Manchmal schaut man aus dem Fenster und da sind Bäume, die mit ihren Ästen wedeln. Tatsächlich sind es nicht die Bäume, die mit ihren Ästen wedeln, sondern der Wind weht mit solcher Kraft, dass sich die Äste mit Blättern nach innen biegen verschiedene Seiten. Der Wind kann leicht und warm oder stark und kalt sein. Und in vielen Märchen wird er sogar als mächtig bezeichnet. Woher hat er so viel Macht? Warum weht der Wind?

Sicherlich haben Sie den Wind schon mehr als einmal gespürt. Riesige Luftströme bewegen sich von Ort zu Ort rund um unseren Planeten. Was ist Luft? Dabei handelt es sich um ein Gemisch aus Gasen, deren Partikel frei im Weltraum schweben. Es gibt keine Mauern oder Grenzen in der Luft. Allerdings ist es irgendwo wärmer, irgendwo kühler, irgendwo gibt es mehr Partikel, irgendwo weniger – aber tendenziell wird es überall gleich. Und diese Bewegung der Luft, ihr Wunsch, sich zu vermischen, ist der Wind.

Gehen Sie zu einer Tür (die beispielsweise zu einem Glasbalkon führt) und versuchen Sie festzustellen, wo der Wind oben an der Tür (oben) und in Bodennähe (unten) weht. Dazu können Sie zwei Kerzen unten und oben platzieren und beobachten, wo ihre Flamme abweicht. Oder nehmen Sie eine dünne Serviette oder Watte und bringen Sie sie zur Tür. Wohin wird sie gehen? Oben strömt Luft aus dem Raum nach außen. Das ist warme Luft. Es wird heller und geht beim Aufsteigen auf die Straße hinaus. Und kalte Luft ist schwerer und nimmt den durch warme Luft frei gewordenen Raum ein. Genau so passiert Wind in der Natur.

Tagsüber durchdringen die Sonnenstrahlen die Lufthülle der Erde. Einige von ihnen gelangen an die Oberfläche – sie erhitzen den Boden, Steine ​​und Felsen, das Wasser der Meere und Ozeane. Und diese Wärme geben sie an die umgebende Luft ab, und die Lufthülle, die unseren Planeten umhüllt – die Atmosphäre – erwärmt sich. Dank der Sonne können die Winde auf unserem Planeten nicht nachlassen.

Doch tagsüber erwärmt sich das Land schneller und stärker als das Meer. Die Luft über dem Boden steigt auf und an ihre Stelle tritt der kalte Wind vom Meer. Nachts hingegen kühlt die Erde ab, aber das Wasser bleibt warm. Die warme Luft über dem Wasser steigt auf, und die Brise weht bereits vom Ufer her und erfüllt es.

Das Gleiche geschieht in großem Maßstab auf der Oberfläche des gesamten Planeten. Der wärmste Ort der Erde ist der Äquator. Daher steigt in diesem Band ständig warme Luft auf. Er ist auf dem Weg zu den Polen, Nord und Süd. Dann sinkt es in bestimmten Breitengraden ab und setzt seine Bewegung fort, jedoch in zwei Richtungen – zu den Polen und zurück zum Äquator.

Eine weitere Kraft, die auf die Luftströmung einwirkt, ist die Rotation der Erde. Dadurch drehen sich alle Winde auf der Nordhalbkugel nach rechts, Südlichen Hemisphäre- Nach links.

Wenn Sonne, Erde und Ozeane die Luft in Ruhe ließen, würde nach einer Weile überall die gleiche Temperatur und Luftfeuchtigkeit herrschen und der Wind würde für immer aufhören.

Weißt du, dass…

Der windigste Ort der Welt- Das ist Port Martin. Es liegt in der Antarktis. Hier befindet sich der sogenannte Windpol. Das ganze Jahr über gibt es in der Antarktis 340 Sturmtage. Durchschnittsgeschwindigkeit Die Windgeschwindigkeit beträgt etwa 20 Meter pro Sekunde.

Die Geschichte der Menschheit ist eng mit dem Wind verbunden: Er war es, der Segelschiffe und Mühlenflügel in Bewegung setzte, die seine Energie in mechanische Energie umwandelten.

Der schnellste Wind wird in einem Tornado-Trichter geboren. Seine Geschwindigkeit erreicht 480 Kilometer pro Stunde.

Vor mehr als dreihundert Jahren schlug Halley, der vor allem durch den von ihm entdeckten Kometen bekannt wurde, vor, die Entstehung des Windes mit der Wirkung der archimedischen Kraft aufgrund von Temperaturänderungen zu erklären: Warme und leichte Luft steigt auf, schwere und kalte Luft sinkt ab.

Eine internationale Forschergruppe, zu der auch Mitarbeiter des St. Petersburger Instituts für Kernphysik gehörten, schlug einen grundlegend neuen physikalischen Mechanismus für die Windbildung in der Erdatmosphäre vor.

Gasströmungen entstehen aufgrund von Druckunterschieden (Gradienten). Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab, wodurch ein vertikaler Druckgradient entsteht, der jedoch keinen Wind erzeugt. Die Arbeit, die dieser Druckgradient bei der Bewegung der Luft verrichtet, wird durch die Arbeit der Schwerkraft mit umgekehrtem Vorzeichen genau kompensiert, und die Luft befindet sich in einem Gleichgewichtszustand.

Beim Aufsteigen der feuchten Luft kühlt diese ab und der Wasserdampf kondensiert. Daher nimmt der Wasserdampfdruck mit der Höhe schneller ab, als es die Gleichgewichtsbedingung erfordert. In diesem Fall ist die Arbeit, die der Druckgradient über der aufsteigenden feuchten Luft verrichtet, um ein Vielfaches größer als die Arbeit der Schwerkraft, die auf Wasserdampf wirkt. Es ist dieser Unterschied, der Wind in der Erdatmosphäre erzeugt. Die nicht im Gleichgewicht befindliche vertikale Verteilung von Wasserdampf kann mit einer komprimierten Feder verglichen werden, die sich beim Aufstieg aufrichtet feuchte Luft, es in Bewegung setzen. Daher wird die mit dem vertikalen Luftaufstieg verbundene Kondensationsleistung gemäß dem Energieerhaltungssatz in die Kraft horizontaler Winde umgewandelt.

Die Stärke der atmosphärischen Zirkulation wird durch die lokale Kondensations- und damit Niederschlagsrate bestimmt. Die auf der Grundlage der neuen Theorie gewonnene quantitative Schätzung der Kraft der globalen Luftzirkulation stimmte hervorragend mit den gesammelten Beobachtungsdaten überein (die Kraft der Windzirkulation kann anhand der beobachteten horizontalen Druckgradienten und Windgeschwindigkeiten unabhängig beurteilt werden).

Im Kondensationsgebiet entsteht eine Unterdruckzone, die Luft aus angrenzenden Bereichen ansaugt. An Land entstehen solche stabilen Tiefdruckzonen durch ausgedehnte Wälder: Feuchtigkeit wird im Waldboden gespeichert, verdunstet an der Boden- und Lauboberfläche und kondensiert über dem Walddach. In diesem Fall entsteht ein Wind, der Feuchtigkeit aus dem Meer bringt.

Die wichtigste Konsequenz des neuen Mechanismus der Windbildung ist ein Umdenken in Bezug auf die Rolle der Wälder bei der Übertragung von Feuchtigkeit vom Meer zum Land. Diese Übertragung kompensiert den Wasserfluss des Flusses zurück in den Ozean. Die Zerstörung von Wäldern führt zu Austrocknung und Wüstenbildung von Land und stellt eine viel größere Bedrohung für das Klima dar, als die moderne Klimatologie vermuten lässt (siehe dazu auch „Wissenschaft und Leben“ Nr.).

Die neue Theorie löste heftige Diskussionen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft aus. Der bei der Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics eingereichte Artikel wurde mehr als zweieinhalb Jahre lang begutachtet. Daraufhin nahm die Redaktion des Magazins den Artikel zur Veröffentlichung an und versah ihn mit einem Kommentar des Herausgebers. Darin wird betont, dass die Veröffentlichung „einen völlig neuen Blick auf“ wirft treibende Kraft„Atmosphärische Dynamik“ sollte als „Aufforderung zur Weiterentwicklung“ der von den Autoren vorgelegten Bestimmungen betrachtet werden.



 

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