Що таке погода

Всім добре відомо, який різноманітної може бути спостережувана погода. Вона буває спекотною, холодної, похмурої, вітряної, сухий, хмарної і т. П. Ми знаємо також, що погода постійно змінюється - то мороз, а то відлига, то безхмарно, а то похмуро, проходить шторм або гроза.

Як же виникає та чи інша погода і чому вона змінюється? Відомо, що поверхня земної кулі під дією сонячних променів нагрівається неоднаково. Арктичні і антарктичні райони сильно охолоджені. Екватор і тропіки більш прогріті. Континенти в порівнянні з океанами охолоджені взимку і прогріті влітку. Коли в північній півкулі спостерігається зима, у південному - літо.

Неоднакове теплове стан різних районів поверхні землі призводить до різного нагрівання розташованих над ними мас повітря, так як в основному повітря нагрівається від поверхні землі. Створюються величезні вогнища прогрітих до різного ступеня повітряних мас, горизонтальні розміри яких сягають кількох тисяч кілометрів. Між повітряними масами виникають перехідні зони. Якщо ці зони виражені різко, вони стають межами повітряних мас і називаються повітряними фронтами. Повітряні маси і їх межі можуть переміщатися. Розглянемо рух повітряної маси і познайомимося з відбуваються в ній процесами.

У тих географічних районах, куди переміщуються більш охолоджені повітряні маси, природно, відбувається похолодання, а в тих, куди переміщуються більш прогріті, - потепління. Для більш повної характеристики очікуваної погоди треба знати, якою буде хмарність та опади у цих повітряних масах. Для цього необхідно врахувати таку обставину. Що прийшла маса повітря, очевидно, може бути холодніше або тепліше підстильної поверхні, над якою вона знаходиться. Залежно від цього вона буде або нагріватися, або охолоджуватися.

Різниця температур повітряної маси і підстильної поверхні і призводить до різних типів погоди. Для наочного пояснення цього візьмемо посудину, наповнений водою з температурою вище 4 ° (температура найбільшої щільності води), і будемо його підігрівати знизу. Нижні шари води в посудині почнуть прогріватися і, розширюючись, підніматися вгору, а більш холодні зверху опустяться вниз. Виникне вертикальний рух води в посудині, яке триватиме доти, доки температура всієї води не досягне точки кипіння. Якщо ж ми цю посудину поставимо на лід, то нижні шари води, охолоджуючись, стануть більш щільними і збережуть своє місце в низу судини. В цілому вода буде остигати поступово, передаючи охолодження верхніх шарів за допомогою теплопровідності. В цьому випадку не виникне вертикального руху води, поки вона не охолоне до 4 °.

Аналогічний процес відбувається і в повітряній масі. Дійсно, якщо повітря в нижньому шарі прогріється, то він почне розширюватися і підніматися.

При охолодженні нижнього шару повітря він стане щільніше і підняття не відбудеться, а охолодження буде повільно передаватися шляхом теплопровідності вище лежачим верствам.

Для утворення хмар і опадів величезне значення має рух повітря вгору. Він може підніматися вертикально або ковзати вгору з якоїсь похилій поверхні, наприклад по схилу гори або по масиву менш рухомого холодного повітря. В тому і іншому випадку він буде розширюватися. Це відбудеться тому, що з висотою зменшується товщина вище лежачого шару повітря, який тисне на нього зверху. Піднімається повітрю стає, кажучи образно, вільніше, і він збільшує свій обсяг. Зростаючи, повітря, як всякий газ, охолоджується. Процес охолодження повітря від підняття і є головною умовою для утворення хмар.

У повітрі завжди міститься певна кількість водяної пари, що надходить в результаті випаровування з поверхні океанів і материків. Відомо, що холодне повітря містить менше гранична кількість водяної пари, ніж більш теплий, наприклад, в одному кубічному метрі повітря при температурі -20 ° міститься не більше 1,08 г, а при температурі + 20 ° - не більше 17,2 м Тому повітря, охолоджуючись від 4-20 до -20 °, втратить 16,12 г водяної пари, який перейде в краплі води або кристали. Так водяна пара, що знаходиться в повітрі, перетворюється в хмари.

Хмари виникають на різній висоті і набувають різну форму в залежності від характеру руху повітря. При підйомі його по вертикалі утворюються хмари кучевообразних форм: купчасті хмари гарної погоди, що пливуть у вигляді грудок вати, потужні купчасті хмари, які становлять хіба що нагромаджені гори, і, нарешті, зливові і грозові хмари з «вежами» і «ковадлами». При русі повітря вгору по похилій поверхні виникають слоістообразние форми хмар. У нижніх шарах атмосфери спостерігаються шарувато дощові хмари, з яких випадають обложні опади. Вище утворюються високо-шаруваті, з яких також можуть випадати опади. І, нарешті, на висоті 7000-9000 м спостерігаються перисто-шаруваті хмари, що складаються з кристалів льоду і закривають небо тонким білуватим шаром, через який може бути видно сонце або лупа. Навколо цих світил хмари утворюють білуваті кола. На тих же висотах, але вище купчасто-дощових хмар хмар виникає особливий вид перистих хмар у вигляді ниток з загнутими кінцями, також складаються з крижаних кристалів.

Рух повітря може набувати і хвилеподібний характер. Це відбувається тоді, коли різнорідні маси повітря з різними швидкостями ковзають горизонтально одна над іншою. На кордоні таких повітряних мас утворюються повітряні хвилі. Вони призводять до утворення хвилястих форм хмар у вигляді грядок або баранчиків різного розміру.

Повернемося до повітряній масі. Припустимо, що прийшла повітряна маса виявилася холодніше тієї поверхні, па яку вона натекает. Тоді її рух буде супроводжуватися прогреванием повітря, його розширенням, підняттям і, як ми вже знаємо, в кінцевому рахунку освітою хмар кучевообразних форм. При таких процесах утворення потужних хмар і випадання опадів спостерігаються рідко; між хмарами виникають просвіти, що з'являються при опусканні повітря з верхніх шарів. Коли повітря опускається, він, стискаючись, нагрівається і тому хмари в ньому не утворюються, а існували раніше хмари зникають, так як краплі або кристали, з яких вони складаються, випаровуються.

Тепер подивимося, що відбувається, якщо прийшла повітряна маса виявилася тепліше поверхні. Вона буде повільно охолоджуватися знизу від шару до шару. При достатньому охолодженні міститься в повітрі водяна пара буде перетворюватися в надзвичайно дрібні крапельки або кристалики - у поверхні землі виникне туман. Іноді такий туман піднімається і переходить в шарувату хмара, з якого часто випадають моросящие опади.

На цьому закінчимо коротке знайомство з повітряною масою звернемося до опису фронтів.

Фронти бувають теплі і холодні.

Теплий фронт - це наступ передньої частини більш теплого повітря, який витісняє раніше знаходився .на території холодне повітря. Холодне повітря, будучи більш щільним і важким, відступає повільно, як би чіпляючись за землю. Тому тепле повітря ковзає, піднімаючись по поверхні масиву холодного повітря.

Наступ теплого повітря супроводжується утворенням потужної купчасто-дощової затягує все небо хмарності з облогових дощів, який триває близько 4-6 годин і більше. У 600-700 км перед фронтом на висоті 7-9 км спостерігаються перисті і перисто-шаруваті хмари. Близько сонця або місяця, що просвічують через перисто-шаруваті хмари, утворюється білуватий коло. Після проходження фронту настає потепління, так як приходить більш тепла повітряна маса. Залежно від характеру її взаємодії з поверхнею, що підстилає спостерігається та чи інша погода.

Холодний фронт - це наступ передньої частини холодного повітря, який, будучи більш щільним, як би підсікає тепле повітря, відриває його від землі, викидає вгору і одночасно бере його як би собі на спину. Такий підйом вгору повітряних мас супроводжується появою потужних кучевообразних хмар, що дають зливові опади, грозами та шквалами. Після проходження фронту можуть випадати опади і буря характеру з шарувато-дощових хмар, що виникли при натекания теплого повітря на холодний. В результаті взаємодії холодної повітряної маси з теплою підстильної поверхнею утворюються окремі купчасті хмари з прорізами, що переходять до повного прояснення.

Проходження теплих і холодних фронтів зазвичай супроводжується посиленням вітру і зміною його напрямку.

Розглянемо ще деякі утворення земної атмосфери. У ній нерідко виникають повітряні вихори-циклони і антициклони. Циклони - це такі повітряні вихори, які мають в центрі більш низький тиск атмосфери. Вітри в них спрямовані (в північній півкулі) проти годинникової стрілки до центру. Антициклони - вихори з більш високим тиском в центрі і з системою вітрів, що дмуть за годинниковою стрілкою від центру. У циклонах спостерігається приплив мас повітря до центру. З одного боку притікають теплі маси, з іншого - холодні; вони розмежовуються фронтами. Циклони є, як правило, носіями похмурої вітряної погоди зі значною хмарністю і опадами. У передній частині циклону спостерігається потепління, а в тиловій - похолодання. Антициклони несуть, як правило, малохмарну безвітряну без опадів погоду, взимку морозну, влітку теплу або гарячу. У передній частині антициклону спостерігається частіше похолодання, а в тиловій - потепління.

Таким чином, ми бачимо, що все те, що звикли називати погодою, є зовнішній прояв вельми складних фізичних процесів атмосфери. Такі явища, як зміна температури повітря, дощі, різного виду хмари, вітер не існують самі по собі, незалежно один від одного, а тісно пов'язані і об'єднуються під загальною назвою «погода». Так виникає погода циклону або антициклону, погода теплого або холодного фронту, погода теплою чи холодною повітряної маси.

Звичайно, тут були дуже спрощено розглянуті процеси, що відбуваються в атмосфері. Насправді вони набагато складніше. Однак і це вже дає уявлення про формування погоди.

Поділіться посиланням з друзями