Що таке вітер, і звідки він береться? Чому вітри дмуть? Чому виникає вітер? Значення вітру у природі Чому навесні сильно дме вітер.


Питання, чому ми відчуваємо вітер, і чому він взагалі має місце в атмосфері нашої планети відноситься до розряду дитячих, але дати вичерпну відповідь може не кожен дорослий. Для багатьох це природне явищапов'язано із загадкою, хоча з погляду фізики все пояснюється досить просто.

Як пояснити дитині, чому дме вітер?

Отже, тиск земної атмосфери неоднорідний, десь більше, а в інших місцях – менше. Так от, вітер являє собою пересування повітряних мас з області високого тискув область низького, так само тиск стає більш однаковим. Відповідно, сила вітру залежить від різниці тиску. Якщо на певній, досить об'ємній ділянці території тиск однаковий, погода стоїть безвітряна.

Якщо розглядати вітер глобальніше, то над сушею повітря прогрівається набагато сильніше, ніж над морем. Таким чином, він піднімається вгору, в той час, як прохолодніше над поверхнею моря повітря пересувається і займає його місце. У такий спосіб відбувається охолодження землі за ніч. Це відбувається в масштабах регіону, континенту та землі загалом.

Найтеплішим місцем нашої планети є екватор. Відповідно повітря в даному районі більш прогріте. До того ж, при обертанні землі повітряні маси переміщуються разом із джерелами тепла та холоду.

Якби земля не оберталася, то Північні вітри та Південні вітри існували б незалежно один від одного. Іншими словами, не перетиналися б. Але так усі Північні вітри зрушуються праворуч, а Південні, відповідно, вліво, вони частково змішуються. Якщо можна так висловитися, то вітри нікуди не подіються і нізвідки не беруться вони є завжди, як регулятор температури і атмосферного тиску.

Пояснюючи подібне дитині, можна запропонувати приклад з її диханні. Так, коли ми вдихаємо, усередині легень створюється високий тиск, вони роздуваються від повітря, плюс воно нагрівається від тепла нашого тіла. Потім видихаємо, створюючи той самий вітер – невеликий рух невеликого обсягу повітря. Коли взимку ми видихаємо перероблене повітря, воно у вигляді пари піднімається вгору, адже воно тепле. Це легко побачити.

Також сила вітру залежить від рельєфу місцевості. Усі помічали, що у полях на відкритому просторі вітер швидше. Йому нічого не заважає і нічого не затримує. У місті, де маса висотних будівель, чи лісах, де дерева, повітряні маси рухаються повільніше, шляхом підлаштовуючись під температуру довкілля.

А чи знаєте ви?

  • Жираф вважається найвищою твариною у світі, її зростання сягає 5,5 метрів. В основному за рахунок довгої шиї. Не дивлячись на те, що в […]
  • Багато хто погодиться з тим, що жінки в становищі стають особливо забобонними, вони більше за інших схильні до всіляких повір'їв і [...]
  • Рідко можна зустріти людину, яка б не знаходила рожевий кущ гарним. Але при цьому загальновідомо. Що такі рослини досить ніжні […]
  • Хто з упевненістю скаже, що не знає про те, що чоловіки дивляться порнофільми, нахабно збреше. Звичайно ж, дивляться, просто […]
  • Ні, мабуть, у просторах всесвітньої павутинитакого сайту автомобільної тематики або такого автофоруму, на якому не ставили б питання про […]
  • Горобець є досить поширеним у світі птахом невеликого розміру та строкатого забарвлення. Але її особливість полягає в тому, що […]
  • Сміх та сльози, а точніше, плач, являють собою дві прямо протилежні емоції. Про них відомо те, що вони є вродженими, а не [...]

В арсеналі примх погоди одне з головних місць, безумовно, відведене вітру. Він може бути теплим і ласкавим, а може дмухати з такою силою, що потік повітря зриває дахи з будинків і забирає домашнє начиння.


Він приносить із собою дощ чи навпаки, розганяє хмари, що зависли над містом, повертаючи блакитне небота . Вітер у всіх народів символізує вільну натуру, непідвладну прихильностям та зобов'язанням.

Він підкоряється лише своїм бажанням, непередбачуваний і може бути як іншим, і ворогом. Але що таке вітер насправді, як він виникає і чи можна його підкорити?

Що таке вітер?

З наукової точкизору вітром називається переміщення повітряної маси із зони високого тиску в зону зниженого тиску. Як правило, ці переміщення спрямовані горизонтально.

Хоча існують висхідні і низхідні повітряні потоки, що формують перепади тиску атмосфери у різних частинах планети, їх прийнято називати вітрами. Крім перепадів тиску, на швидкість і напрямок вітрів впливають океанські течії, обертання Землі, рельєф місцевості та інші фактори.


Досі метеорологи не навчилися з досить високою достовірністю передбачати поведінку повітряних мас атмосфери, зародження вітрів та їхню подальшу поведінку. Величезну допомогу в цьому надає супутникова зйомка, проте вона лише фіксує процеси, що відбуваються.

Точно вгадувати зародження і напрям, а тим більше керувати «поведінкою» вітрів та ураганів люди досі не навчилися, проте загальні закономірності руху повітряних мас вже вивчені.

Як з'являються вітри?

Протягом світлового дня Сонце дарує Землі величезну кількість теплової енергії, нагріваючи сушу і товщу Світового океану. Але це нагрівання вкрай нерівномірне і залежить від багатьох факторів.

Найважливішим є відстань до Сонця: екваторіальні області, з допомогою те, що вісь обертання Землі розташовується вертикально до її орбіті, виявляються трохи ближче до світилу, і їх частку дістається більше енергії, ніж полюсам.

Суша прогрівається протягом дня краще, ніж водний простір, зате вода краще утримує. теплову енергію.

Все це призводить до того, що атмосферне повітря, Що нагрівається в основному від поверхні планети, в одних місцях виявляється теплішим, ніж в інших. Нагріте повітря спрямовується вгору, створюючи розріджений простір, на його місце спрямовується холодніше повітря із сусідньої зони.


Зіткнувшись один з одним, теплі та холодні повітряні потоки часом утворюють шквали, вихори і навіть смерчі. Ці процеси йдуть над усією поверхнею планети, яка при погляді зверху нагадує вируючий котел, де стикаються і кружляють у різних напрямках повітряні течії, захоплюючи за собою білу піну хмар.

Напрямок вітру

Якби поверхня Землі скрізь нагрівалася однаково, у нас не існувало б примх погоди. Повітряні потоки переміщалися б лише у вертикальному напрямку: холодні – вниз, а теплі – вгору. Однак нагрівання протікає по-різному: в районі екватора повітря завжди добре нагріте і піднімається вгору, а йому на зміну спрямовуються холодні маси більш холодних областей.

Зіткнення цих мас відбуваються у різних частинах планети, але вони призводять до освіти . Повітряні потоки вибирають різні напрями, дивлячись за супутніми обставинами.

Основними факторами, що впливають на напрямки вітрів, є обертання планети та різниця атмосферного тиску. Встановлено, що в районах полюсів домінуючим напрямом вітрів є східний, а в помірному поясі Північної та Південної півкуль дмуть переважно західні вітри.

Тропічний пояс перебуває під владою вітрів східного напрямку. Між цими основними зонами вітроутворення лежать чотири пояси відносного затишшя – по два приполярні та субтропічні, де повітря рухається переважно вертикально: нагріте йде вгору, а холодне опускається до поверхні землі.


Вітри відіграють у підтримці кліматичного рівноваги планети. Вони переносять вологу, випаровану океанами, на сушу, зрошуючи її поверхню та забезпечуючи можливість існування численної тварини та рослинного світуЗемлі.

Вітер. Таке звичне та повсякденне явище. Кожна людина відчуває цю стихію до сотні разів на день. Але кожен розуміє і може пояснити суть цього явища?

Згідно із загальноприйнятими визначеннями, вітер - це рух повітряних мас у горизонтальному напрямку. Тут усе й зрозуміло. Більше цікаве питання: чому ці повітряні маси рухаються і що змушує їх це робити, простіше кажучи,

У глобальному масштабі на утворення вітру впливають 3 тісно пов'язані фактори:

  1. Різниця у температуріміж різними частинами атмосфери та суші.
  2. Різниця в тискуміж різними точками атмосфери.
  3. Сила Коріоліоса- сила, що породжується обертанням Землі навколо своєї осі.

Другий чинник (різниця тиску) є прямим наслідком першого чинника - тиск у різних точках атмосфери неоднаково, т.к. ці точки мають різну температуру.

У теплих ділянках атмосфери повітря має меншу вагу, оскільки його молекули зі зростанням температури далі і далі відштовхуються одна від одної – відповідно тиск тут низький. У холодних місцях відбуваються зворотні процеси - молекули повітря прагнуть максимально зблизитися один з одним, через що повітря стає важчим і тиск, що чиниться їм на атмосферу, зростає.

Так і виникає вітер - повітряні маси із зони високого тиску рухаються в зону низького тискуніби заповнюючи порожнечі в атмосфері. Щоб зрозуміти як і чому це відбувається, уявіть собі таку картину: деяка водойма порівну розділена греблею, причому рівень води з одного боку становить 40 метрів, а з іншого - 60 м. Якщо відкрити шлюзи греблі, вода моментально вийде з тієї частини, де рівень води вище (тобто де вище тиск) в іншу, і буде надходити поки рівень води в обох частинах не зрівняється.

формування урагану

Як уже говорилося, всі 3 фактори впливають на утворення вітру тільки в масштабі всієї планети. Так сила Коріоліоса причетна до формування глобальних планетарних вітрів – мусонів та пасатів, що дмуть протягом 6 місяців. А ось для локальних (місцевих) вітрів достатньо присутності лише одного утворюючого фактора – різниці температур (згодом – різниці тисків).

Вітри відіграють виняткову роль як для всієї планети, так і для людської цивілізації. Саме вітер колись розніс насіння перших рослин у всьому світі. Вітри формували рельєфи, з одних земель вони робили пустелі, та якщо з інших - родючі " оази " . Саме завдяки вітру людина змогла швидко долати великі відстані по морю, що сприяло розвитку торгівлі та наук, а також зародженню міжнародних відносин. А вже завтра величезна та безмежна сила вітру може стати для людини основним джерелом енергії.

Буває, виглянеш за вікно, а там дерева махають гілками. Насправді не дерева махають гілками, а вітер дме з такою силою, що гілки з листям гнуться в різні сторони. Вітер може бути легким та теплим, а може бути сильним та холодним. А у багатьох казках його навіть називає могутнім. Звідки ж у ньому стільки сили? Чому дме вітер?

Напевно, ви не раз відчували, як дме вітер. Величезні потоки повітря пересуваються з місця на місце навколо планети. А що таке повітря? Це суміш газів, частинки яких вільно літають у просторі. У повітрі немає стін або кордонів. Однак десь він тепліший, десь прохолодніший, десь частинок більший, десь менший – але він прагне стати скрізь однаковим. І це рух повітря, його прагнення перемішатися – і є вітер.

Підійди до дверей (наприклад, що веде на засклений балкон) і спробуй визначити, куди дме вітер угорі дверного отвору (вище) і біля підлоги (нижче). Для цього можна поставити дві свічки, внизу та вгорі, і подивитися, куди відхиляється їх полум'я. Або взяти тонку серветку або ватку та піднести до дверей. Куди вона відхилиться? Вгорі повітря виходить із кімнати назовні. Це тепле повітря. Він легше і, підводячись, виходить надвір. А холодне повітря важче і займає місце, що звільнилося від теплого повітря. Саме так виходить і вітер у природі.

Сонячні промені протягом дня пронизують повітряну оболонку Землі. Частина досягає поверхні - вони нагрівають грунт, каміння і скелі, воду морів і океанів. А ті віддають це тепло навколишньому повітрю, і повітряна оболонка, яка огортає нашу планету – атмосфера – нагрівається. Саме через сонце вітру на нашій планеті не вщухнуть.

Але протягом дня суша нагрівається швидше та сильніше, ніж море. Повітря, що знаходиться над землею, піднімається вгору, а холодний вітер з моря займає його місце. Вночі навпаки - земля остигає, вода ж залишається теплою. Тепле повітря, що знаходиться над водою, піднімається вгору, і бриз уже дме з берега, займаючи його.

Те саме відбувається і у величезних масштабах на поверхні всієї планети. На Землі найтеплішим місцем є екватор. Тому в цій смузі тепле повітря постійно піднімається нагору. Він прямує у бік полюсів, на Північ та Південь. Потім, на певних широтах, він опускається вниз і продовжує свій рух, але вже у двох напрямках – до полюсів і назад до екватора.

Ще одна сила, що діє потік повітря - це обертання Землі. Через нього всі вітри в Північній півкулі зрушуються праворуч, Південній півкулі- ліворуч.

Якби сонце, земля та океани залишили повітря у спокої, то через деякий час він усюди став би однаковою температури та вологості, а вітри затихли б назавжди.

Чи знаєте ви, що…

Найбільше вітряне місце у світі– це порт Мартін. Знаходиться він у Антарктиді. Тут розташований так званий полюс вітрів. Протягом року в Антарктиді буває 340 бурхливих днів. середньою швидкістювітру близько 20 метрів за секунду.

Історія людини тісно пов'язана із вітром: саме він рухав вітрильні кораблі, лопаті млинів, які перетворювали його енергію в механічну.

Найшвидший вітернароджується всередині лійки торнадо. Його швидкість досягає 480 кілометрів на годину.

Понад триста років тому Галлей, відомий головним чином завдяки відкритій їм кометі, запропонував пояснювати виникнення вітру дією архімедової сили при перепаді температури: тепле і легке повітря піднімається, важке і холодне - опускається.

Міжнародна група дослідників, до якої увійшли співробітники Петербурзького інституту ядерної фізики, запропонувала новий фізичний механізм утворення вітру в земній атмосфері.

Потоки газів з'являються при перепадах (градієнтах) тиску. Тиск повітря зменшується з висотою, утворюючи вертикальний градієнт тиску, проте він не створює вітру. Роботу, вироблену під час руху повітря цим градієнтом тиску, точно компенсує протилежна по знаку робота сили тяжкості, і повітря перебуває у рівноважному стані.

Вологе повітря, піднімаючись, охолоджується, і водяна пара конденсується. Тому тиск водяної пари з висотою падає швидше, ніж цього вимагає умова рівноваги. При цьому робота, що здійснюється градієнтом тиску над вологим повітрям під час його підйому, у кілька разів перевищує роботу сили тяжіння, що діє на водяну пару. Саме ця різниця і створює вітер у земній атмосфері. Нерівноважний вертикальний розподіл водяної пари можна порівняти зі стиснутою пружиною, що розпрямляється при підйомі вологого повітря, наводячи його в рух. Тому конденсаційна потужність, пов'язана з вертикальним підйомом повітря, відповідно до закону збереження енергії перетворюється на потужність горизонтальних вітрів.

Потужність атмосферної циркуляції визначається локальною швидкістю конденсації і, отже, опадами. Кількісна оцінка потужності глобальної циркуляції повітря, отримана на основі нової теорії, чудово збіглася з накопиченими даними спостережень (про потужність вітрової циркуляції можна незалежно судити за горизонтальними градієнтами тиску і швидкостями вітру).

В області конденсації виникає зона зниженого тиску, що зволікає з прилеглих областей. На суші такі стійкі зони зниженого тиску створюються великими лісами: волога зберігається в лісовому ґрунті, випаровується з поверхні ґрунту та листя та конденсується над пологом лісу. У цьому виникає вітер, який приносить вологу з океану.

Найважливіший наслідок нового механізму формування вітру - переосмислення ролі лісів у перенесенні вологи з океану на сушу. Цей перенесення компенсує річковий стік води у океан. Знищення лісів призводить до зневоднення та опустелювання суші і є набагато більшою загрозою для клімату, ніж передбачає сучасна кліматологія (про це див. також «Наука і життя» № ).

Нова теорія викликала бурхливу дискусію у науковому співтоваристві. Стаття, відправлена ​​до журналу Atmospheric Chemistry and Physics (Атмосферна хімія і фізика), знаходилася на рецензуванні більше двох з половиною років. У результаті редакційна колегія журналу прийняла до друку статтю, забезпечивши її коментарем редактора. У ньому підкреслюється, що публікацію «цілком нового погляду на рушійну силуатмосферної динаміки» слід розглядати як «заклик до подальшого розвитку» поданих авторами положень.



 

Можливо, буде корисно почитати: