Ветер и его использование

Кармишин А.

Серия: Научно-популярная библиотека [0]
Закладки
Размер шрифта
A   A+   A++
Cкачать
Читать
Ветер и его использование (Кармишин А.)

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА

ВЫПУСК 29

А. В. КАРМИШИН

ВЕТЕР И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ПОД НАУЧНОЙ РЕДАКЦИЕЙ

проф. Е. М. ФАТЕЕВА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА 1951 ЛЕНИНГРАД

ВЕТЕР В ПРИРОДЕ

1. АТМОСФЕРА И ЕЕ ДВИЖЕНИЕ

Земля окружена толстым слоем воздуха — атмосферой. С высотой воздух становится всё более разрежённым, менее плотным. У поверхности Земли, на уровне моря, один кубический метр воздуха весит при 0 градусов около 1,3 килограмма; а на высоте 25 километров над земной поверхностью кубический метр воздуха весит уже в тридцать с лишним раз меньше.

Хотя толщина земной атмосферы достигает многих сотен километров, но по сравнению с объёмом земного шара она совсем не велика.

Нижний слой атмосферы, в пределах от 9 до 18 километров над поверхностью Земли, называется тропосфер ой. В этом слое находится более 3/4 по весу воздуха. Верхние слои называют стратосферой и ионосферой.

Воздух, как и все предметы, имеет вес; он давит на Землю и на всех, живущих на ней, с большой силой; эта сила у поверхности Земли равна примерно одному килограмму на каждый квадратный сантиметр площади тела.

С высотой давление воздуха постепенно уменьшается. Но и у поверхности Земли, как мы увидим далее, атмосферное давление никогда не бывает постоянным, оно всегда меняется.

Давление воздуха, равное давлению, которое оказывает при О градусов столб ртути высотой в 760 миллиметров, называется нормальным атмосферным давлением. Это давление равно 1,0336 килограмма на квадратный сантиметр.

В метеорологии давление воздуха принято измерять в миллибарах. Один миллибар равен примерно давлению, которое оказывает один грамм на поверхность одного квадратного сантиметра. Нормальное атмосферное давление равно примерно 1000 миллибар.

Атмосфера никогда не находится в покое. Всюду — у полюсов и под тропиками, внизу, у поверхности Земли, и вверху, там, где плывут облака,— воздух находится в движении.

Движение воздуха, окружающего Землю, и называют ветром.

Что же вызывает движение воздуха в атмосфере? Почему дуют ветры?

Чтобы хорошо уяснить себе причину ветра, вспомните всем известное явление. Когда зимой вы открываете дверь из натопленной комнаты на улицу или в более холодную комнату, понизу устремляется в тёплую комнату холодный воздух. Одновременно с этим поверху будет выходить наружу тёплый комнатный воздух. Убедиться в этом легко. Зажгите свечу или спичку и поместите её у открытой двери — сначала внизу, у порога, а затем — вверху (рис. 1). Внизу пламя свечи будет заметно отклоняться потоком холодного воздуха в комнату, а вверху, наоборот, поток теплого воздуха, идущего из комнаты, отклонит пламя свечи наружу, из комнаты.

Почему это так происходит?

А вот почему. Если взять два одинаковых объёма воздуха, но различно нагретые, то более холодный объём воздуха будет всегда более плотным, а значит, и более тяжёлым. Нагреваясь, воздух, как и все тела, расширяется, становится менее плотным и более лёгким. Когда мы открываем дверь на улицу, более холодный и более плотный наружный воздух устремляется в тёплую комнату, вытесняя менее плотный и более лёгкий комнатный воздух кверху.

Как более тяжёлый, наружный воздух входит в комнату понизу, располагается в комнате в нижних слоях, у пола. Вытесняемый холодным тяжёлым воздухом тёплый воздух поднимается вверх и уходит из комнаты наружу через верхнюю часть открытых дверей.

Этот пример позволит нам понять причины движения воздуха в атмосфере.

Солнечное тепло, падающее на Землю, нагревает прежде всего её поверхность. Атмосфера поглощает только незначительную часть солнечной тепловой энергии. От нагретой поверхности земного шара нагреваются нижние,

соприкасающиеся с ней слои воздуха. Тёплые слои воздуха перемешиваются с холодными, отдают им своё тепло; так происходит нагревание воздуха.

Таким образом, чем сильнее нагревается Солнцем земная поверхность, тем сильнее нагревается и воздух, лежащий над ней.

Но как нагревается поверхность Земли Солнцем? Далеко не одинаково. Это связано прежде всего с тем, что в разное время года и в разных климатических поясах Земли Солнце поднимается над горизонтом по-разному. Чем выше Солнце стоит над горизонтом, тем более приходится солнечного тепла на одну и ту же площадь поверхности Земли (рис. 2).

Благодаря шарообразной форме Земли на экваторе и близ него лучи Солнца падают круто, в полдень почти отвесно. В странах умеренного климата солнечные лучи падают на земную поверхнрсть уже значительно более полого. А в полярных странах и на полюсах солнечные лучи лишь как бы скользят по земной поверхности. Солнце поднимается над горизонтом сравнительно невысоко. Более того, зимой Солнце здесь совсем не появляется над горизонтом: стоит длинная полярная ночь.

По этой же причине изменяется температура поверхности Земли в течение суток. Днем, когда Солнце находится высоко в небе, поверхность Земли нагрета сильнее всего, вечером же, когда Солнце уходит за горизонт, Земля начинает остывать, а ночью и утром температура её падает ещё ниже.

Кроме того, неравномерный нагрев земной поверхности объясняется тем, что различные участки поверхности нагреваются Солнцем и охлаждаются различно. Особенное значение имеет способность воды и суши различно нагреваться и охлаждаться.

Суша быстро нагревается до более высокой температуры, но быстро и остывает. Вода же (особенно в морях и океанах) благодаря постоянному перемешиванию нагревается очень медленно, но зато сохраняет своё тепло значительно дольше, чем суша. Объясняется это тем, что теплоёмкость*) воды и суши различна.

По-разному нагреваются под лучами Солнца и различные участки суши. Например, чёрная голая земля нагревается значительно сильнее, чем, скажем, зелёное поле. Сильно нагревается Солнцем песок и камень, много слабее — лес и трава.

Способность различных участков земли по-разному нагреваться под лучами Солнца зависит также от того, какая доля падающих на поверхность лучей поглощается поверхностью и какая отражается. Различные тела имеют различную отражательную способность. Так, снег усваивает лишь 15 процентов солнечной энергии, песок — 70 процентов, а вода отражает только 5 процентов и поглощает 95 (рис. 4).

От различно нагретых участков земного шара по-разному нагревается и воздух. Насколько различно количество тепла, получаемое воздухом в разных местах, видно из такого примера. В пустыне воздух получает от нагретого песка в 130 раз больше тепла, чем получает воздух от воды в море, находящемся на одной широте с пустыней.

Но различно нагретый воздух имеет, как уже говорилось, и различную плотность. Это создаёт в разных местах различное атмосферное давление: там, где воздух менее нагрет и, значит, более плотный, атмосферное давление выше; наоборот, где воздух нагрет сильнее и, следовательно, более разрежён, давление воздуха ниже.

А воздух с более высоким давлением всегда стремится двигаться туда, где имеется более низкое атмосферное давление, подобно тому, как вода всегда течёт от более высокого уровня к более низкому. Так и возникает в природе ветер.

*) Теплоёмкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания тела на один градус.

Постоянное движение воздуха создает разность температур и давлений в атмосфере, что связано с неравномерным нагреванием земного шара Солнцем.

У экватора благодаря сильному нагреванию поверхности наблюдается постоянное пониженное давление воздуха. Сюда текут воздушные потоки с севера и с юга и создают постоянные ветры — пассаты. Эти ветры отклоняются под влиянием вращения Земли. В северном полушарии, если смотреть по тому направлению, куда дует пассат, ветер отклоняется вправо, в южном — влево. На высоте 3—7 километров в этих областях дуют антипассаты — ветры обратных направлений. У самого экватора находится зона затишья.

Алфавит

Похожие книги

Научно-популярная библиотека

Предложения

Copyrights and trademarks for the book, and other promotional materials are the property of their respective owners. Use of these materials are allowed under the fair use clause of the Copyright Law.