Общая циркуляция атмосферы. Пассаты и антипассаты


Если бы Земля не вращалась и бы-ла бы сплошным материком или океаном, то схема циркуляции воздуха выглядела бы так.
Если бы Земля не вращалась и бы-ла бы сплошным материком или океаном, то схема циркуляции воздуха выглядела бы так.

Воздух тропосферы находится в постоянном движении, которое называется общей циркуляцией атмосферы. Основная причина, вызывающая возникновение общей циркуляции атмосферы, —  это неодинаковое нагревание солнцем поверхности земного шара. Наибольшее количество солнечного тепла Земля получает в тропическом поясе, а наименьшее — в полярных странах. Если бы Земля не вращалась и ее поверхность была сплошным материком или сплошным океаном, то общая циркуляция атмосферы выглядела бы очень просто. В низких слоях атмосферы существовало бы постоянное, однообразное движение воздуха из области высокого давления на полюсах к области низкого давления на экваторе, а в верхних слоях воздух двигался бы так же постоянно, но в обратном направлении — от экватора к полюсам.

В Северном полушарии у поверхности Земли дули бы только северные, а в Южном — южные ветры. Погода была бы однообразной. Но так как Земля вращается и ее поверхность состоит из океанов и материков, которые в различное время года нагреваются и охлаждаются неодинаково, то и общая циркуляция атмосферы в связи с этим усложняется.

Воздух, нагретый над экватором, поднимается и движется к полюсам. Но так как земной шар вращается, то на воздушные течения начинает действовать отклоняющая сила вращения Земли. Чем дальше от экватора, тем отклоняющая сила вращения Земли становится больше и воздух начинает двигаться в Северном полушарии не на север, а на северо-восток. И около 30° северной и южной широты воздух в верхней части тропосферы уже принимает направление с запада на восток (как показано на верхнем рисунке для Северного полушария).

Вместе с тем к этим широтам все время притекают от экватора все новые и новые массы воздуха.

Но куда же девается воздух, который все больше и больше накапливается в области тридцатых градусов северных и южных широт? Он опускается вниз к земле.

Движение воздушных масс в верхних слоях атмосферы от экватора по направлению к полюсу.
Движение воздушных масс в верхних слоях атмосферы от экватора по направлению к полюсу.

Скопление воздуха в верхних слоях тропосферы на 30° северной и южной широты и его опускание приводят здесь к росту атмосферного давления у поверхности Земли и образованию мощных антициклонов в поясе указанных широт. Южнее полосы самого высокого давления, т. е. южнее тридцатых градусов широт в Северном полушарии, воздух оттекает в южном направлении, т. е. к экватору, где атмосферное давление более низкое (см. рис.). Севернее этой полосы высокого давления воздух движется преимущественно с запада на восток (в связи с отклонением вправо).

В Южном полушарии также возникают аналогичные течения воздуха в нижних слоях атмосферы от пояса высокого давления (30° ю.ш.) в сторону экватора и в сторону умеренных широт.

Ветры, дующие из областей высокого давления в сторону экватора, отличаются постоянством. Эти ветры называют пассатами.

Под действием отклоняющей силы вращения Земли пассаты дуют не строго с севера на юг, а приобретают направление с северо-востока на юго-запад в Северном полушарии и с юго-востока на северо-запад в Южном полушарии.

Таким образом, пассаты — это постоянные ветры у поверхности Земли от 30° северной и южной широты по направлению к экватору.

Англичане называли пассаты торговыми ветрами.

Во времена парусного флота мореплаватели всего мира, зная постоянство пассатных ветров, пользовались ими при плавании в тропических широтах.

Как уже говорилось выше, в верхних слоях тропосферы существует постоянное течение воздуха от экватора к тропикам. Это течение в верхних слоях атмосферы от экватора к 30° северной и южной широты называется антипассатом. Пассаты и антипассаты как бы образуют воздушное колесо, по которому поддерживается непрерывный круговорот воздуха между экватором и тропиками. Воздух наверху течет от экватора к тропикам, опускается вниз в тропических широтах, движется внизу от тропиков к экватору, здесь поднимается вновь, совершает свой путь к тропикам и т. д.

Схема циркуляции атмосферы Земли. Стрелками показано преобладающее направление ветров у земной поверхности в iСеверном полушарии.
Схема циркуляции атмосферы Земли. Стрелками показано преобладающее направление ветров у земной поверхности в Северном полушарии.

Работа этой «машины» непрерывно поддерживается более сильным солнечным нагревом экваториального пояса по сравнению с тропическими широтами, так же как движение паровоза поддерживается непрерывным нагреванием его котла за счет сжигания угля. Если бы избыток солнечного нагревания над экватором по сравнению с более высокими широтами прекратился, то разницы в атмосферном давлении между экватором и тропиками не было бы и «машина» пассатно-антипассатной циркуляции остановилась бы.

В пространстве от 30° широты до полюсов в обоих полушариях в верхних слоях преобладают ветры, дующие с запада на восток вдоль параллелей, т. е. атмосфера в этих широтах вращается вокруг полюса в виде громадного замкнутого вихря. Однако это западное течение совсем не обладает таким постоянством и устойчивостью, как пассаты в тропиках. Ветры все время меняются, и, только подсчитав, сколько раз дул ветер каждого направления, можно убедиться, что западный ветер наблюдается чаще других, да и то это можно заметить только на высоте 2-3 км над Землей.

Непрерывные изменения ветра связаны с общим западным течением циклонов и антициклонов, которые напоминают вихри и водовороты в бурной горной речке. Вращаясь вокруг циклонов и антициклонов, воздух от полюса проникает в тропики и от тропиков — к полюсу. Так происходит обмен теплом и холодом в наших широтах.