Происхождение погоды. Часть 2

В предыдущей статье «Происхождение погоды» мы с вами поговорили о том какие бывают структуры и циркуляции атмосферы, какое бывает строение атмосферы и даже узнали какие бывают облака в разных структурах атмосферы. Теперь мы с вами обсудим химический состав атмосферы, причины движения атмосферного воздуха, а также понятие "атмосферное давление": что это такое и с чем его едят.

Химический состав атмосферы остается почти неизменным вплоть до высоты примерно в 85 км, то есть до верхней границы мезосферы. Основные составляющие воздуха:

1) Азот — 78,09%
2) Кислород — 20,95%
3) Аргон — 0,94%
4) Углекислый газ — 0,03%

а также незначительные количества неона, гелия, метана, криптона, водорода, оксида азота и ксенона. Концентрация паров воды меняется от 0 до 4%, и влажность воздуха, как будет описано ниже, имеет большое значение для формирования погоды.

Так область, в которой все эти газы, будучи равномерно перемешаны, и составляют воздух, называется гомосферой, а на высотах более 85 км начинается гетеросфера, где газы разделяются на слои пропорционально своей плотности, так что самые легкие из них (водород и гелий) поднимаются выше всего и могут уходить из атмосферы в открытый космос.

Циркуляция атмосферы и перемена погоды в конечном свете обусловлены количеством тепла, приходящего от Солнца, и различием температур между областями, получающими наибольшую долю тепла и менее прогреваемыми. Ветры и океанические течения переносят тепло из самых мест (преимущественно из тропических областей) к полюсам. Неравномерный прогрев планеты обусловливает разность значений атмосферного давления, вызывающую появление ветров, которые, в свою очередь, приводят в движение водные массы, хотя, разумеется, направление и скорость течений зависят также от глубины, рельефа океанического дна, формы и размеров подводных горных образований.

Атмосферное давление — исключительный по важности фактор, наиболее сильно влияющий на погоду, дающий возможность предсказать ее изменения. В каждой точке атмосферы давление воздуха создается весом вышележащего воздушного столба, поэтому с высотой давление уменьшается. Поскольку воздух легко сжимается, его плотность наиболее велика у поверхности земли. На давление и плотность влияет также температура воздуха: нагретые молекулы газа движутся с большей скоростью, и если в закрытом объеме это приводит к росту давления, то атмосфере, напротив, воздушная масса расширяется и давление падает. Охлаждение, очевидно, приводит к сжатию воздуха, и его давление увеличивается. По этим причинам неравномерный прогрев атмосферы в разных участках планеты создается различие давлений. В разные времена года распределение областей высокого и низкого давления, разумеется, различно: на картинках показано среднее атмосферное давление в разных частях земного шара в январе и в июле.

На этой иллюстрации области высокого и низкого давления отмечены различными цветами, тогда как на синоптических картах (о них будет рассказано позже) строятся изобары — линии, соединяющие точки с равным значением атмосферного давления.

Самые резкие различия между зимним и летним распределением давления наблюдаются над Сибирью, где повышенное давление зимой (Сибирский максимум) сменяется пониженным — летом; а также над северными областями Атлантического и Тихого океанов, где зимой давление, напротив, снижается (соответственно — Исландский и Алеутский минимумы). Мы еще обратимся к ним немного позже.

Различие давлений в разных областях Земли, характеризующееся их градиентом, приводит в движение воздух, покидающий области повышенного давления и устремляющийся туда, где оно ниже. Так возникают ветры, направление и сила которых зависит от времени года и меняется с течением лет.

Следующие темы: 1) Общая циркуляция атмосферы; 2) Области циркуляции; 3) Ветры и эффект Кориолиса.

Подготовил: Вячеслав Першуков
Автор: Сторм Данлоп