Тяжесть воздушного океана. Изобары


Как ни легок воздух, все же он, как и всякое другое вещество, имеет вес. У поверхности Земли, где воздух сравнительно плотен и тяжел, он в 770 раз легче воды. Воздух, содержащийся в литровой бутылке, весит примерно столько же, сколько весит вода в наперстке.

Хотя вес воздуха и невелик, но сила, с которой вся толща атмосферы давит на земную поверхность, огромна. Нам приходится испытывать на себе давление тяжести всех расположенных над нами воздушных слоев до самых верхних границ атмосферы, подобно тому, как на дне моря нам пришлось бы выдержать всю тяжесть находящейся над нами воды. На дне воздушного океана на каждый квадратный сантиметр земной поверхности, будь то суша или вода, атмосфера давит с силой около одного килограмма. Это значит, что на человеческую ладонь, поверхность которой равна примерно 150 см², воздух давит с силой в 150 кг. Однако наш организм приспособлен к такому давлению, поэтому мы его не замечаем. Но стоит давлению резко уменьшиться, как человек начинает испытывать тошноту, головокружение, слабость, т.е. у него появляются признаки так называемой «горной болезни». С высотой давление атмосферы непрерывно уменьшается, и на высоте 5 км оно вдвое меньше, чем у самой поверхности Земли.

Единицей измерения давления атмосферы в настоящее время служит миллибар. Один миллибар (сокращенно мб) приблизительно равен давлению, которое оказывает тело весом в 1 Г на поверхность 1 см². Среднее давление атмосферы у поверхности океана близко к 1 тыс. мб.

Карта погоды
Карта погоды

Атмосферное давление не остается все время одним и тем же, оно непрерывно изменяется: то слегка уменьшается, то слегка увеличивается. Оно очень редко ослабевает до 935—940 мб или увеличивается до 1055—1060 мб. Однако и небольшие колебания давления оказывают очень существенное влияние на погоду.

Уже давно была замечена связь между давлением атмосферы и погодой. Когда давление резко уменьшается, погода обычно ухудшается — идет дождь или снег. А когда давление увеличивается, то погода проясняется, в небе появляются голубые просветы.

За изменением давления воздуха метеорологи следят по прибору, который называется барометром.

Каждый день в одни и те же часы производят измерения величины давления на всех метеорологических станциях мира. Если эти результаты измерений за один и тот же час нанести на географическую карту, то можно узнать, в каких районах земного шара давление воздуха в данный момент более низкое, а в каких — более высокое. Но, когда на карте проставлено множество цифр, обозначающих величину атмосферного давления, то трудно быстро и правильно разобраться в особенностях распределения давления на интересующей нас территории.

Чтобы облегчить задачу выяснения особенностей распределения атмосферного давления, метеорологи соединяют на карте точки с одинаковым давлением одной линией. Эти линии называются изобарами (см. карту погоды на стр. 120).

Взглянув на карту погоды с вычерченными изобарами, можно увидеть положение областей низкого и высокого давления на Земле. Такие области окружаются рядом замкнутых изобар. В области низкого давления в центре замкнутых изобар давление меньше, чем на самих изобарах, а в области высокого давления, наоборот, давление в центре замкнутых изобар самое большое.

Какую же роль играет атмосферное давление в изменении погоды?

 

КАК ОБРАЗУЕТСЯ ВЕТЕР. ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ

Разность давления воздуха в двух точках создает ту силу, которая заставляет двигаться воздух от более высокого давления к более низкому. Движение воздуха мы ощущаем в виде ветра. Если на каком-нибудь участке давление воздуха во всех точках одинаково, то ветра не будет. Например, когда в Москве и во всех пунктах вокруг нее давление воздуха одно и то же, то здесь везде будет тихая, безветренная погода, или, иначе говоря, будет штиль.

Наоборот, с увеличением разности в давлении воздуха в соседних точках ветер между этими точками усиливается. Чем больше эта разность, тем сильнее ветер.

Таким образом, возникновение ветра зависит от разности атмосферного давления.

Ветер дует не прямо от высокого давления к низкому, т. е. не вдоль пунктирной стрелки, а вдоль сплошной стрелки, оставляя, таким образом, самое низкое давление слева в Северном полушарии.
Ветер дует не прямо от высокого давления к низкому, т. е. не вдоль пунктирной стрелки, а вдоль сплошной стрелки, оставляя, таким образом, самое низкое давление слева в Северном полушарии.

Все знают по своему опыту, какое значение имеет ветер в погоде и во всех ее изменениях. Подует ветер из Арктики — сразу становится холодно даже в теплых южных краях нашей Родины; подует с юга — становится жарко, а зимой даже в северных районах может начаться оттепель.

Нужно заметить, что всюду на Земле ветер дует не по прямой линии, соединяющей точки с самым высоким и самым низким давлением в данном районе, т.е. не в направлении действия силы, которая заставляет двигаться воздух, как это можно было бы ожидать, а отклоняется от нее.

На чертеже буквой H обозначена точка, в которой отмечается самое низкое в данном районе давление, а буквой В — самое высокое. Ветер дует не вдоль пунктирной стрелки, т. е. прямо от высокого давления к низкому, а вдоль сплошной стрелки, оставляя, таким образом, самое низкое давление слева.

Что же заставляет ветер отклоняться?

Дело в том, что при вращении Земли вокруг своей оси возникает сила, которая изменяет первоначальное направление движения всех тел как на Земле, так и в атмосфере. Эта сила называется отклоняющей силой вращения Земли.

Она всегда действует перпендикулярно к направлению движения и отклоняет движущиеся тела вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Чем больше скорость, тем заметнее действие отклоняющей силы. Можно вывести следующее правило: если стать спиной к ветру, то область низкого давления всегда будет слева и несколько впереди, а область высокого — справа и несколько позади. Под действием отклоняющей силы вращения Земли вокруг центра низкого давления ветры в Северном полушарии дуют в направлении против часовой стрелки, а вокруг центра высокого давления — по часовой стрелке. В Южном же полушарии, где отклоняющая сила направлена влево относительно движения, ветры дуют наоборот: в области низкого давления — по часовой стрелке, а в области высокого давления — против.

Области пониженного давления воздуха называют циклонами, а области повышенного давления — антициклонами.

Так можно определить направление циклона и антициклона.
Так можно определить направление циклона и антициклона.

Погода и ее изменения зависят от развития и движения циклонов и антициклонов. Циклоны обычно приносят с собой пасмурную, дождливую и ветреную погоду, а антициклоны — тихую малооблачную погоду без осадков.

В атмосфере не бывает момента, когда не было бы циклонов и антициклонов. Одни циклоны зарождаются, другие исчезают. То же происходит и с антициклонами.

Вместе с тем все циклоны и антициклоны перемещаются. Они не стоят на месте, а находятся в движении. Замечено, что циклоны имеют большую скорость движения, чем антициклоны. Циклоны в умеренных широтах движутся со скоростью в среднем 20-40 км/час. Тропические же циклоны, тайфуны, развивают скорость до 90км/час. Циклоны и антициклоны в умеренных и высоких широтах обоих полушарий, как правило, движутся с запада на восток. Но антициклоны часто перемещаются и с севера на юг (в Северном полушарии).

Замечено также, что на земном шаре имеются районы, в которых обычно зарождаются и чаще наблюдаются циклоны, чем антициклоны. Такими районами, например, являются северная часть Атлантического океана, северная часть Тихого океана, умеренные широты в Южном полушарии. В других частях земного шара, как например в районе Азорских о-вов в Атлантическом океане, в районе Гавайских о-вов в Тихом океане и в ряде других районов, наблюдаются преимущественно антициклоны. Все эти особенности в движении и размещении циклонов и антициклонов обусловлены общей циркуляцией атмосферы.