Постоянные (господствующие, преобладающие) ветры и их образование. Пассаты и муссоны Скорость постоянных ветров
Ветреность в современном словаре является синонимом непостоянства, переменчивости. Но пассаты это утверждение полностью разбивают. В отличие от бризов, сезонных муссонов и тем более ветров, вызываемых погодными циклонами, они постоянны. Как формируются пассаты и почему дуют в строго определенном направлении? Откуда взялось в нашем языке это слово - «пассат»? Так ли уж постоянны эти ветры и где они локализуются? Об этом и многом другом вы узнаете из этой статьи.
Значение слова «пассаты»
Во времена парусного флота ветер имел первостепенное значение для мореплавания. Когда он ровно дул всегда в одном и том же направлении, можно было надеяться на благополучный исход опасного путешествия. И такой ветер испанские мореплаватели окрестили «viento de pasade» - благоприятствующий перемещению. Немцы и голландцы включили слово «пасаде» в свой морской словарь навигационных терминов (Passat и passaat). А в эпоху Петра Первого это название проникло и в русский язык. Хотя в наших высоких широтах пассаты - это редкость. Основное место их «обитания» - между двумя тропиками (Рака и Козерога). Наблюдаются пассаты и дальше от них - вплоть до тридцатого градуса. На значительном расстоянии от экватора эти ветра теряют свою силу и наблюдаются лишь на больших открытых пространствах, над океанами. Там они дуют силой в 3-4 балла. У берегов пассаты трансформируются в муссоны. А еще дальше от экватора уступают место ветрам, порожденным циклонической деятельностью.
Как образуются пассаты
Проведем небольшой эксперимент. Нанесем на мячик несколько капель. А теперь закрутим его, как юлу. Присмотритесь к каплям. Те из них, которые ближе к оси вращения, остались недвижимы, а расположенные на бортах «юлы» растеклись в обратном направлении. Теперь представим, что мячик - наша планета. Она крутится с запада на восток. От этого движения образуются противоположные ветры. Когда точка расположена близко к полюсам, за сутки она проделывает меньший круг, чем та, которая находится у экватора. Поэтому и скорость ее движения вокруг оси медленнее. От трения с атмосферой в таких приполярных широтах не возникает воздушных течений. Теперь понятно, что пассаты - это устойчивые ветры тропиков. На самом же экваторе наблюдается так называемая полоса штиля.
Направление пассатов
По каплям на мячике нетрудно проследить, что они растекаются в направлении, обратном вращению. Это называется Но сказать, что пассаты - это ветра, дующие с востока на запад, было бы неправильно. На практике, в воздушные массы отклоняются от своего главного вектора на юг. То же самое происходит, только в зеркальном отражении, с другой стороны от экватора. То есть в Южном полушарии пассаты дуют с юго-востока на северо-запад.
Отчего же экватор так притягателен для воздушных масс? В тропиках, как известно, устанавливается постоянная область высокого давления. А у экватора, наоборот, низкого. Если мы будем отвечать на детский вопрос, откуда берется ветер, то изложим прописную природоведческую истину. Ветер - это движение воздушных масс от слоев с высоким давлением к области с более низким. Периферия тропиков в науке так и называется - «Лошадиные широты». Оттуда галопом дуют пассаты в «Штилевую полосу» над экватором.
Скорость постоянных ветров
Итак, мы поняли ареал распространения пассатов. Они формируются в обоих на широте 25-30° и затухают возле зоны штиля где-то у 6 градусов. Французы считают, что пассаты - это «правильные ветры» (vents alizes), очень удобные для движения под парусами. Их скорость невелика, но постоянна (пять-шесть метров в секунду, иногда она достигает 15 м/с). Однако мощность этих воздушных масс настолько велика, что они формируют пассатные течения. Рождаясь в регионах с жарким и эти ветра способствуют развитию пустынь, таких как Калахари, Намиб и Атакама.
Такие ли они постоянные?
Над материками пассаты сталкиваются с местными ветрами, иногда изменяя свою скорость и направление. Например, в Индийском океане, из-за особой конфигурации берега Юго-Восточной Азии и климатических характеристик, пассаты превращаются в сезонные муссоны. Как известно, они летом дуют из прохладного моря в сторону нагретой суши, а зимой - наоборот. Однако утверждение, будто пассаты - это ветры тропических широт, не совсем верно. В Атлантике, например, в Северном полушарии они дуют зимой и весной в пределах 5-27° с.ш., а летом и осенью 10-30° с.ш. Этому странному явлению еще в XVIII столетии дал научное объяснение Джон Гадлей, британский астроном. Полоса безветрия не стоит на экваторе, а движется вслед за Солнцем. Таким образом, к дате, когда наше светило стоит в зените над тропиком Рака, пассаты смещаются к северу, а зимой - к югу. Неодинаковы постоянные ветра и по силе. Пассат Южного полушария более мощен. Он почти не встречает на своем пути преград в виде суши. Там он образует так называемые «ревущие» сороковые широты.
Пассаты и тропические циклоны
Чтобы понять механику образования тайфунов, нужно уяснить, что в каждом полушарии Земли дуют два постоянных ветра. Все, что мы описали выше, относится к так называемым нижним пассатам. Но воздух, как известно, охлаждается при восхождении на высоту (в среднем на один градус каждые сто метров подъема). Теплые массы более легкие и устремляются ввысь. Холодный воздух имеет тенденцию опускаться вниз. Таким образом, в верхних слоях атмосферы возникают противоположные пассаты. дующие в Северном полушарии с юго-запада, а ниже от экватора - с северо-запада. внутри пассатов иногда меняет устойчивое направление двух слоев. Происходит зигзагообразное закручивание теплых, насыщенных влагой и холодных масс воздуха. В некоторых случаях тропические циклоны набирают силу урагана. Все тот же вектор направления, присущий пассатам, несет их на запад, где они и обрушивают свою разрушительную силу на прибрежные районы.
Причины движения воздуха
Атмосферный воздух находится в постоянном и непрерывном движении. Движение воздуха может бытьь восходящим, при котором он поднимается вверх и нисходящим – воздух опускается вниз. Существует еще одно движение – горизонтальное.
Определение 1
Горизонтальное движение воздуха получило название ветер .
Движение воздуха зависит от атмосферного давления и температуры . Кроме этих основных причин на движение оказывает влияние трение о поверхность Земли, встреча с каким-либо препятствием, отклоняющая сила Кориолиса. В Северном полушарии, в связи с этой силой Кориолиса, воздушные потоки отклоняются вправо , в Южном полушарии – влево .
Замечание 1
Воздушный поток при этом всегда движется из области высокого давления в область низкого давления.
Любой ветер имеет своё направление, силу и скорость, которая зависит от давления. Если разность давления двух соседних территорий большая – скорость ветра будет возрастать. В среднем у поверхности Земли многолетняя скорость ветра достигает,$ 4-9$ м/с, иногда бывает, $15$ м/с. Штормовые ветры дуют со скоростью, до $30$ м/с, с порывами до $60$ м/с. Тропические ураганы доходят до $65$ м/с, а в порывах достигают – $120$ м/с.
Помимо метров в секунду, километров в час скорость ветра измеряют ещё в баллах по шкале Бофорта от $0-13$. От скорости ветра зависит его сила , которая показывает динамическое давление воздушного потока на какую-либо поверхность. Измеряется сила ветра в килограммах на квадратный метр.
Сторона горизонта , с которой дует ветер, определяет его направление. Для обозначения его направления используется восемь основных румбов, т.е. четыре основных стороны горизонта и четыре промежуточных. Направление ветра будет связано с давлением и отклоняющей силой Кориолиса. По своему происхождению, значению и характеру ветры очень разнообразны.
Для умеренных широт характерны ветры западных направлений, потому что там господствует западный перенос воздушных масс – это северо-западные, западные и юго-западные ветры. В Северном и Южном полушариях данная область занимает обширные пространства. Ветры полярных областей дуют от полюсов на умеренные широты, т.е. к областям низкого давления. В Арктике северо-восточные ветры дуют по ходу часовой стрелки, а в Антарктике дуют юго-восточные ветры против хода часовой стрелки. Антарктические ветры отличаются большей скоростью и устойчивостью. В тропических широтах господствуют пассаты.
Постоянные ветры
Замечание 2
Постоянные ветры дуют в течение года в одном направлении из областей высокого в области низкого атмосферного давления. К ним относятся – пассаты, западные ветры, Арктические и Антарктические ветры.
Определение 2
Пассаты – это постоянные ветры тропических широт, дующие от 30 параллелей в сторону экватора.
Название этому постоянному ветру дали испанцы, назвав его «Viento de pasada», что означает «ветер, благоприятствующий переезду». Пассаты дуют со скоростью, $5-6$ м/с, и охватывают слой воздуха высотой $15-16$ км. С ними связаны мощные океанские течения – в Атлантическом океане Антильское течение и Бразильское, в Тихом океане Минданао и Восточно-Австралийское, Мозамбикское течение в Индийском океане. Область планеты, продуваемая пассатами, имеет своеобразный климат – в основном там преобладает малооблачная теплая погода с небольшим количеством осадков. На суше этот климат способствует формированию пустынь и полупустынь. В Северном полушарии пассаты направлены с северо-востока, а в Южном полушарии с юго-востока на экватор.
Определение 3
Западные ветры – это постоянные ветры умеренных широт, дующие от тропиков на 60-е параллели.
Тропический воздух нормализует температуру умеренных широт и делает её благоприятной для жизни людей. Умеренные широты являются местом встречи теплых и холодных воздушных масс. Теплые воздушные массы идут из тропиков, а холодные поступают из полярных областей. В результате их контакта образуются циклоны и антициклоны . Сам умеренный пояс является областью пониженного давления, поэтому сюда приходят довольно сильные воздушные массы. Здесь господствует западный перенос воздушных масс, половина их образуется на севере, а другая половина образуется на востоке и все они дуют в одном западном направлении. В целом западные ветры смягчают погоду – лето будет прохладное с возможным дождем. Зима будет сопровождаться оттепелями и сильными снегопадами. Северный ветер принесет холод, а с южным ветром придет тепло. Менее предсказуем восточный ветер – он может быть как теплым, так и холодным, но большого количества осадков ни летом, ни зимой не будет.
Полярный тип климата образует два пояса – арктический и антарктический . Полярные воздушные массы будут для этой области планеты постоянными в течение круглого года. Арктический полярный ветер достаточно сильный дует на умеренные широты по ходу часовой стрелки. Дует он только в южном направлении и приходит на северное побережье Евразии, Северной Америки. Вместе с этим ветром приходит резкое похолодание. В Южном полушарии полярный ветер называется Антарктическим и дует только на север против хода часовой стрелки, продвигаясь к умеренным широтам. Ветер очень сильный и холодный.
Сезонные ветры
Определение 4
Сезонными называются периодические ветры, направление которых изменяется по полугодиям.
Одним из таких ветров являются муссоны .
Определение 5
Муссоны – это ветры, меняющие свое направление в зависимости от времени года.
Муссоны устойчивы и охватывают огромные площади. Их устойчивость связана с распределением атмосферного давления в течение каждого сезона. Причиной возникновения муссонов является различное нагревание суши и воды в течение года, а это означает, что есть зимний муссон и летний . Когда весной и осенью происходит смена муссонов, устойчивость режима ветра нарушается. Зимний муссон дует с суши на море, потому что в этот период материк холодный, значит, давление над ним будет высокое. Летом, когда суша прогревается, давление становится ниже и влажный воздух с океана перемещается на сушу - это летний муссон . Сухая малооблачная зимняя погода меняется летом на дождливую погоду.
В разных районах планеты характер циркуляции атмосферы будет разный. Это определяет различия в причинах и характере муссонов, поэтому различают внетропические и тропические муссоны.
Внетропические муссоны характерны для умеренных и полярных широт. Результатом их образования является разное давление над сушей и морем по сезонам года. Как правило, внетропические муссоны образуются на Дальнем Востоке, Северо-Восточном Китае, Корее.
Муссоны тропических широт обусловлены тем, что по сезонам года Северное и Южное полушария нагреваются и охлаждаются по-разному. Это приводит к тому, что по сезонам года зоны атмосферного давления относительно экватора смещаются в то полушарие, в котором в данное время лето и пассаты проникают именно туда. Режим пассатов заменяется для тропиков зимним муссоном. Подобной смене способствует западное течение воздуха в зоне низкого атмосферного давления на экваторе, которая смещается вместе с другими зонами. Тропические муссоны устойчивы в северной части Индийского океана.
На побережьях морей и океанов образуются ветры, получившие название бризы . Эти ветры имеют местное значение и днем дуют с моря на сушу, а ночью меняют свое направление на противоположное – с суши на море. В результате различают дневной и ночной бриз. Суша в дневное время нагревается быстрее, чем вода и над ней устанавливается низкое атмосферное давление. Над водой в этот же период давление будет выше, потому что она нагревается значительно медленнее. В результате воздух с моря начинает перемещаться на сушу. Ночью пониженное давление отмечается над водой, потому что она не успела еще охладиться, и воздух будет перемещаться с суши на море.
Береговой бриз незадолго до полудня сменится на морской, а вечером морской бриз станет береговым. Бризы могут образоваться по берегам больших озер, крупных водохранилищ, рек. От береговой линии они проникают на сушу на десятки километров и особенно часты в летний период при ясной и тихой погоде.
Что противоположно меняют свое направление два раза в год. Зимний муссон имеет направление с суши на море, летний - с моря на сушу. Характерные районы муссонов - восточные побережья материков, а также тропические широты северного полушария.
Наибольшей устойчивостью и скоростью ветра муссоны обладают в некоторых районах тропиков (особенно в экваториальной Африке , странах Южной и Юго-Восточной Азии и в Южном полушарии вплоть до северных частей Мадагаскара и Австралии). В слабой форме и на ограниченных территориях муссон появляются и в субтропических широтах (в частности, на юге Средиземного моря и в Северной Африке , в области Мексиканского залива , на востоке Азии , в Южной Америке, на юге Африки и Австралии). муссон отмечаются и в некоторых районах средних и высоких широт (например, на Дальнем Востоке, на юге Аляски, по северной окраине Евразии). В ряде мест намечается лишь тенденция к образованию муссона, например имеет место сезонная смена преобладающих направлений ветра, но последние характеризуются меньшей сезонной устойчивостью.
Муссонные воздушные течения, и все проявления общей циркуляции атмосферы, обусловлены расположением и взаимодействием областей низкого и высокого атмосферного давления (циклонов и антициклонов). Специфика заключается в том, что при муссонах взаимное расположение этих областей сохраняется длительное время (в течение целого сезона года), нарушения этого расположения соответствуют перебоям муссона. В тех районах Земли, где циклоны и антициклоны характеризуются быстрым перемещением и частой сменой, муссоны не возникают. Вертикальная мощность муссонных течений в тропиках составляет летом 5-7 км, зимой - 2-4 км, выше наблюдается общий перенос воздуха, свойственный соответствующим широтам (восточный - в тропиках, западный - в более высоких широтах).
Основной причиной муссона сезонные перемещения областей атмосферного давления и ветра, связанные с изменениями в поступлении солнечной радиации и, как следствие этого, - с различиями теплового режима на поверхности Земли. С января до июля области пониженного атмосферного давления вблизи экватора и полюсов, а также две зоны субтропических антициклонов в каждом полушарии смещаются к северу, а с июля до января - к югу. Вместе с этими планетарными зонами атмосферного давления перемещаются и связанные с ними зоны ветров, также имеющие глобальные размеры, - экваториальная зона западных ветров, восточные переносы в тропиках (пассаты), западные ветры умеренных широт. Муссоны наблюдаются в тех местах Земли, которые в течение одного из сезонов расположены внутри одной такой зоны, а в противоположную сезон года - внутри соседней и где, кроме того, режим ветра в течение сезона достаточно устойчив. Таким образом, распределение муссонов целом обусловлен законами географической зональности.
Другая причина образования муссонов - неравномерное нагревание (и охлаждение) моря и крупных массивов суши. Например, над территорией Азии зимой имеется тенденция к большей повторяемости антициклонов, а летом - циклонов, в противоположность водам, примыкающих океанов. Благодаря наличию огромного материка на севере экваториальные западные ветры в бассейне Индийского океана летом проникают далеко в Южную Азию, формируя летний юго-западный муссон Зимой эти ветры уступают место северо-восточный пассат (зимний муссон). В внетропичних широтах, благодаря устойчивым зимним антициклона и пожилым циклонам над Азией, муссоны наблюдаются и на Дальнем Востоке России (летний - южный и юго-восточный, зимний - северный и южный) и на северной окраине Евразии (летом преобладание северо-восточного, зимой - южного и юго-западного ветров).
Предлагаем отправиться в не совсем обычное путешествие. Последуем сегодня за ветрами времен года. «Маусим» – по арабски – сезон, время года, именно оттуда произошло слово «муссон». Ветра времен года, которые дуют с противоположных направлений зимой и летом.
Давайте сначала рассмотрим ситуацию летом : солнца много и оно нагревает в большей мере сушу. Но почему? Все не так сложно, во первых, вода обладает тем свойством, что ее сложно нагреть и сложно остудить. Вода, из всех веществ, труднее всего поддается нагреванию, поэтому говорят, что ее теплоемкость равна единице. Объемная же теплоемкость воздуха равна 0,000307, т.е., чтоб нагреть воздух надо приложить в 3257 раз меньше теплоты, чем этого потребуется для воды. И наоборот, остудить воздух в 3257 раз легче, чем воду.
Плюс к этому, вода, в отличие от суши, еще и прозрачна, а значит солнечные лучи проникают в толщу воды и прогревают ее, а не только поверхностные слои.
Итак, мы остановились на том, что летом солнце нагревает сушу сильнее, чем океан. Поэтому, над сушей воздух разогрет и поднимается вверх оставляя после себя область низкого давления. Над океаном же воздух холоднее и, поэтому, расположен ближе к земле, и тут возникает область высокого давления. Вот почти и все!!! Свято место пусто не бывает и холодный воздух направляется из океана на сушу, чтоб заполнить «пустое» пространство. Или, другими словами, высокое давление выдавливает воздух в области с более низким давлением.
А почему летом воздух влажный? Здесь тоже все просто, он же пришел из океана, а там полно воды 🙂 Летом под действием солнца она испаряется и насыщает воздух.
Теперь рассмотрим, что происходит зимой . Здесь солнца уже мало и оно не играет важной роли. Но опять, все происходит благодаря удивительным свойствам воды рассмотренным ранее. За долгое лето, вода впитала в себя много тепла, и зимой начинает медленно его отдавать, воздух же над сушей остывает почти сразу как уходит солнце. Поэтому, теперь, весь воздух что над океаном нагревается благодаря теплу накопленному в воде, а воздух над сушей без солнца остывает.
И снова там где воздух теплый там давление низкое, там где он холодный давление высокое. И ветер дует с области высокого давления в область низкого давления. Т.е. в нашем случае, зимой муссонные ветра дуют с суши в океан, и думаю понятно почему они сухие:-).
Для лучшего понимания, смотрите также видео: «Почему дует ветер?»
Области муссонного климата.
Летние муссоны приходят с моря и приносят с собой дождь и сырость, зимой ветер дует с суши и дарит сухую и ясную погоду.
Индия – классическая территория муссонов. Издавна это природное явление известно мореплавателям, ведь правильная смена ветров была очень важна для судоходства.
Что для нас значит весна? Пробуждение природы, возрождение. Начало дождливого летнего муссона несет такое же значение на материке Индии. Многие поэты воспевали в своих произведениях этот сезон. Южно-азиатский муссон захватывает кроме Индии также Индокитай, а затем и Китай.
И, наконец, австралийские муссоны охватывают северную часть Австралии и Малайский архипелаг. Вот такие территории страны муссонов.
Современная российская физическая карта мира с морскими течениями. В том числе, можете найти и муссонное течение огибающее Индию.
А теперь, предлагаем познакомиться с влажными и переменно-влажными муссонными лесами.
Постоянно влажные леса . Огромная влажность и всегда жаркая температура воздуха. Растительный и животный мир очень богат. Эти леса – непроходимые джунгли, наличие нескольких ярусов растений, которые никогда не сбрасывают листья. Животные обычно небольших размеров, так как крупные особи с трудом могли бы пробираться сквозь труднопроходимые участки. Для человека эти леса тоже представляют сложность. Даже и сегодня можно найти места, нетронутые и неисследованные нами.
Переменно влажные леса . Осадки идут не круглый год, а только в сезон дождей. Растениям приходится сбрасывать листья, чтобы уберечься от избыточного испарения. Животным приходится тоже приспосабливаться, поэтому разнообразие флоры и фауны здесь уступает постоянно влажным лесам.
К сожалению, этим лесам всё больше и больше угрожает наша цивилизация. А восстановление прежнегоих вида требует очень много времени. Поэтому стоит еще раз задуматься о том, как сохранить это чудесное великолепие природы.
И наконец, предлагаю посмотреть видео-фильм: BBC: Мир природы. Муссон / Natural World. Monsoon.