Область пониженного давления в атмосфере с минимумом

Циклон. Область пониженного давления в атмосфере

Циклон — это древнегреческое слово, которое в переводе означает вращающийся . Циклоном называют огромный пласт воздушной массы, который превращается в громадный вихрь. Внутри циклона всегда царит пониженное атмосферное давление.

Почему образуются циклоны

Эти атмосферные вихри образуются в результате вращения Земли. Планета вращается и на ее поверхности возникают ситуации, когда встречаются два воздушных потока с разной температурой. Например, один зародился в знойных пустынях Африки, а другой прилетел со снежных вершин Гималаев.

Два воздушных потока при столкновении начинают сворачиваться в виде спирали. При этом воздух движется с краев, где давление высокое, к самому центру, где давление существенно понижается. В самом центре циклона оно достигает своего минимума. Поэтому в центре воздух как будто выбрасывается вверх, что приводит к образованию сильных восходящих потоков.

По направлению движения в этой воздушной спирали можно определить, в каком полушарии зародился циклон. Так, если воздушные потоки движутся по часовой стрелке, значит, циклон образовался в южном полушарии, а если против — то на севере.

А вот на полюсах Земли и на экваторе циклоны не образуются.

Появившись, циклон развивается в течение нескольких суток. Сначала он становится более глубоким, спираль закручивается все туже, а давление внутри падает все ниже. Но постепенно воздушные потоки наполняются и циклон затухает.

Исключение составляют те, которые объединяются с себе подобными. В этом случае они образуют одну мощную, малоподвижную область, в которой царит низкое атмосферно давление. Такие называют центральными циклонами.

Виды циклонов

(вид тропического циклона на синоптической карте )

По тому, в каком климатическом поясе зародился тот или иной циклон, принято выделять два вида: тропические и внетропические.

Внетропические циклоны зарождаются в умеренных широтах или в районе полярных кругов. Они всегда достигают громадных размеров, а их диаметр в самом начале редко когда бывает меньше 1 тысячи километров.

В этой категории особенно выделяются южные циклоны, которые появляются на Балканах, Черном или Средиземном морях. Такие несут в себе колоссальные запасы энергии. Именно они становятся причиной сильных ветров, ураганов и шквалов, мощнейших гроз.

Ежегодно зарождается свыше сотни внетропических циклонов. Некоторые из них настолько огромны, что могут покрывать сразу несколько областей России или почти всю Канаду.

Тропические циклоны. как понятно из названия, зарождаются в тропиках. Они гораздо меньше по размерам, их диаметр чаще исчисляется сотнями километров. Но они более мощные, так как приносят с собой штормовые ветры и ливневые осадки. В Америке такие циклоны называют ураганами, а самым мощным даже дают собственные имена. На Дальнем Востоке их называют тайфунами.

Именно тропические циклоны являются наиболее разрушительными. Однако именно они приносят долгожданные дожди в самые засушливые уголки тропиков и субтропиков.

Атмосферное давление

Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10 21 г, а 1 м 3 воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.

На каждого из нас давит столб воздуха в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному.

Таким образом, внутреннее и внешнее давление уравновешиваются.

Барометр

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.

Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (рис. 1).

Рис. 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала

Нормальное атмосферное давление

За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45 и при температуре 0 С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.

Опыт Торричелли

Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.

Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).

Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.

Рис. 2. Опыт Торричелли

Это принято считать за одну атмосферу (атм.). В международной системе единиц (СИ) 1 атм. = 101 325 Паскалей (Па). Блез Паскаль (1623-1662) — французский ученый, в честь которого названа единица давления.

1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст. то оно считается повышенным, меньше — пониженным.

Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для нее — 748 мм рт. ст.

Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением температуры и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.

На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).

В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.

У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65 .

В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое.

Общая схема распределения атмосферного давления такова (рис. 3): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40 широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70 широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления.

В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский.

Рис. 3. Общая схема распределения атмосферного давления

Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.

В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.

Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами (от греч. isos — равный и baros — тяжесть, вес).

Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом .

На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.