Как градиент давления влияет на давление воздуха

Движение воздуха, сила Кориолиса, природные явления, градиент давления, скорость ветра

На Земле постоянно происходят разнообразные природные явления. Могучие природные силы затрагивают то земную кору, то воды Мирового океана, то атмосферу.

Жизнь людей протекает на дне безбрежного воздушного океана. Мы часто наблюдаем образование облаков, бурь, ураганные ветры. Все это происходит потому, что окружающий нас воздух находится в непрерывном движении.

Главными факторами, определяющими движение воздуха, являются: приток солнечной энергии, неоднородность поверхности Земли, трение воздуха о земную поверхность, ее вращение вокруг своей оси.

Лучистая энергия Солнца является основным источником движения воздуха, который распределяется неравномерно по всему земному шару, что и служит причиной возникновения ветра. На экваторе и в тропиках, а также в высоких широтах солнечной радиации гораздо больше, чем в умеренных зонах. Поэтому и нагрев воздуха в низких широтах больше средних и высоких широт. Между теплыми и относительно холодными массами воздуха возникают разности температуры.

Из – за этого на Земле возникает неодинаковое распределение атмосферного давления. Из областей высокого давления воздух стремится перейти в места с более низким давлением. Отток воздуха существует, пока имеется разность атмосферного давления в горизонтальном направлении. Давление воздуха измеряется в миллиметрах ртутного столба.

Разность давления, отнесенная к единице расстояния – 100 км, называется горизонтальным градиентом давления, или барическим градиентом. Градиент давления у поверхности Земли направлен по нормали от высокого давления к низкому. Чем больше градиент давления, тем больше скорость ветра. В умеренных широтах Земли наиболее часто наблюдаются градиенты давления, равные 1-3 миллиметров ртутного столба на 100 км.

При градиенте давления 10-15 миллиметров ртутного столба на 100 километров скорость ветра достигает ураганной силы, около 30 метров в секунду. В тропической зоне возникают вихри, в системе которых иногда наблюдаются разности давления на расстоянии 100 километров, равные 30-60 миллиметров ртутного столба и более. Скорость ветра в этих случаях превышает 50-60 метров в секунду.

Градиент давления, сила Кориолиса, природные явления, движение воздуха, скорость ветра

За исключением узкой экваториальной зоны ветер направлен не вдоль градиента давления, а под некоторым углом к нему. Одной из сил, вызывающей изменение направления движения и скорости воздушных течений, является отклоняющая сила вращения Земли или, как обычно ее называют, сила Кориолиса. Под действием этой силы ветер дует не вдоль градиента давления, а имеет отклонение от него на 900 в Северном полушарии вправо, а в Южном полушарии – влево. Сила Кориолиса оказывает действие на все движущиеся тела на Земле: течение рек, морские течения и др.

В приземном слое воздуха действует еще и сила трения, направленная всегда в сторону, противоположную движению, и пропорциональная его скорости. Сила трения уменьшает скорости воздушных течений и отклоняет их вправо от градиента давления и влево от направления течений вне слоя трения. Влияние трения посредством турбулентного перемешивания воздуха передается в вышележащие слои до высоты около 1 км. над земной поверхностью. Влияние трения наибольшее у поверхности Земли. С высотой оно уменьшается и на уровне около 1 км. почти прекращается.

Если течения воздуха криволинейны, как это бывает в системе атмосферных вихрей, то на движение воздуха оказывает действие и центробежная сила.

Скорости ветра измеряются в метрах в секунду.

У поверхности Земли и на высотах скорость и направление ветра хорошо связаны с полем давления. Однако здесь в сложных условиях рельефа скорость и направление его могут не соответствовать полю давления. В районах с пересеченным рельефом температура воздуха у поверхности Земли отличается неравномерностью.

Природные явления, сила кориолиса, движение воздуха, градиент давления, скорость ветра

Вблизи поверхности Земли структура полей температуры и давления может быть в любом сочетании. Низкое или высокое давление может сочетаться с низкими или высокими значениями температуры. Уже на высотах 2-4 км. поле давления по характеру своему приближается к изотермам – линиям одинаковой температуры.

Объясняется это тем, что изменение давления с высотой на единицу расстояния (по вертикали) зависит от средней температуры воздуха, заключенного между низшей и верхней границей рассматриваемого слоя. В теплом воздухе на высотах давление относительно выше, чем в холодном.

Следовательно, если у поверхности Земли между двумя пунктами давление одинаковое, а температура разная, то на некоторой высоте возникает горизонтальный градиент давления, направленный из области, занятой теплым воздухом, в сторону области холодного воздуха. Чем больше разность температур между указанными массами воздуха, тем больше градиент давления, а следовательно, и скорость ветра.

Так как разность скоростей ветра между двумя уровнями зависит от среднего в слое (между этими уровнями) горизонтального градиента температуры, по величине этого градиента можно вычислить приращение ветра с высотой.

Таким образом, изменение ветра с высотой определяется величиной и направлением горизонтального градиента средней температуры слоя воздуха между двумя высотами. Поэтому градиент давления у поверхности Земли с высотой меняется и приближается к градиенту температуры в свободной атмосфере, а изобары по своей конфигурации приближаются к изотермам.

Поставь свою оценку статье
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд6 звезд7 звезд8 звезд9 звезд10 звезд
Загрузка...
Этот блог читают многие люди, кто любит природу читай и ты
Этот блог читают многие люди, кто любит природу читай и ты
Оставить комментарий
:p :-p 8) 8-) :lol: =( :( :-( :8 ;) ;-) :(( :o: :smile1: :smile2: :smile3: :smile4: :smile5:
Друзья блогеры! Не советую копировать контент, бесполезно, поисковый робот моментально отследит и заблокирует ваш сайт. Спасибо за понимание!