* Вода, входящая в состав воздуха, находится в нём в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. * Она попадает в воздух в основном за счёт испарения с поверхности океанов и суши, а также за счёт растений. * Испарению способствует температура, отчасти ветер. * Приземные слои воздуха, обогащенные водяным паром, поднимаются вверх. Поднимающегося воздуха становится холодным, происходит конденсация водяного пара, образуются облака. Испарение и конденсация воды в атмосфере
* Облака состоят из капель воды, или кристаллов льда, или тех и других. * Пока они малы и легки, их поддерживают восходящие потоки воздуха. * Укрупняясь, они выпадают на землю в виде осадков: дождя, снега, града и т. д. * Так происходит непрерывный круговорот воды между земной поверхностью и атмосферой. Круговорот воды между земной поверхностью и атмосферой
*
* Чем больше относительная влажность воздуха, чем ближе воздух к состоянию насыщения, тем вероятнее выпадение осадков. * Поднимаясь вверх и охлаждаясь, такой воздух быстрее достигает температуры, при которой его относительная влажность становится равной 100%. Образуются облака. * Облачность измеряют в баллах по 10-балльной системе. * Например, 0 баллов – небо ясное, 3 балла – 30 % неба покрыто облаками, 10 баллов – все небо закрыто облаками. Облачность
* Количество выпадающих осадков зависит прежде всего от абсолютного влагосодержания воздуха. * Например, при одинаковой годовой величине относительной влажности воздуха на экваторе и в приполярных районах (около 70– 80%) осадков на экваторе выпадает 2000 мм/год и более (абсолютная влажность воздуха – 25–30 мм), а в приполярных районах около 100– 200 мм (абсолютная влажность 1–3 мм). * Для измерения количества выпавших осадков применяются дождемеры и осадкомеры. Осадкомер Дождемер
По характеру выпадения различают: * ливневые осадки (они интенсивны, непродолжительны, захватывают небольшую площадь); * обложные осадки (средней интенсивности, равномерны, длительны – могут продолжаться сутками, захватывают большие площади); * моросящие осадки (мелкокапельные, дают мало осадков). Характер выпадения осадков очень важен. От него зависит, сбегают ли воды по поверхности, размывая почвы, или же просачиваются в грунт и пополняют запасы подземных вод.
По происхождению различают: * Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивный нагрев и испарение, но летом происходят и в умеренном поясе. * Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и разными физическими свойствами, выпадают из более тёплого воздуха, типичны для умеренного и холодного поясов. * Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких. Они обильны, если воздух идет со стороны тёплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью. Типы осадков по происхождению: 1 – конвективные, 2 – фронтальные, 3 – орографические
* Выделяют несколько основных типов годового хода осадков. * Экваториальный тип – осадки выпадают довольно равномерно весь год, сухих месяцев нет, отмечаются два небольших максимума – в апреле и октябре – и два небольших минимума – в июле и январе. * Муссонный тип – максимум осадков летом, минимум зимой. Свойственен субэкваториальным широтам, а также восточным побережьям материков в субтропических и умеренных широтах. Общее количество осадков при этом постепенно уменьшается от субэкваториального к умеренному поясу. Типы годового хода осадков: 1 - экваториальный, 2 – муссонный, 3 – средиземноморский, 4 – континентальный умеренных широт, 5 – морской умеренных широт.
* Средиземноморский тип – максимум осадков зимой, минимум летом. Наблюдается в субтропических широтах на западных побережьях и внутри материков. Годовое количество осадков постепенно уменьшается к центру континентов. * Континентальный тип осадков умеренных широт – летом осадков в два-три раза больше, чем зимой. По мере возрастания континентальности климата в глубь материков общее количество осадков уменьшается, а разница летних и зимних осадков увеличивается. * Морской тип умеренных широт – осадки распределяются равномерно в течение года с небольшим максимумом в осенне-зимнее время. Их количество больше, чем в предыдущем типе.
Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков за определенный период времени (например, за год), называются изогиетами. Географическое распространение осадков по земной поверхности зависит от совокупного действия ряда условий: * температуры, * испарения, * влажности воздуха, * облачности, * атмосферного давления, * распределения суши и моря, * господствующих ветров и др.
Годовое количество осадков на Земле
* Атмосферные осадки распределяются зонально. * В экваториальной зоне выпадает наибольшее количество осадков – 1000–2000 мм и более, так как там весь год высокие температуры» большое испарение и господствуют восходящие токи воздуха. * В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300–500 мм, а во внутренних пустынных областях материков – их менее 100 мм. Это результат преобладающего высокого давления с нисходящими токами воздуха, нагревающимися при этом и удаляющимися от состояния насыщения. * Здесь лишь на восточных побережьях материков, омываемых тёплыми течениями значительны осадки, особенно летом.
* В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500–1000 м, особенно на западных побережьях материков, перед горами, так как так весь год преобладают западные ветры со стороны океанов с тёплыми течениями. * В полярных районах осадков всего 100–200 мм ввиду малого содержания влаги в воздухе из-за низких температур, несмотря на большую облачность. * Максимум годового количества осадков приходится на предгорья Гималаев. В Северной Индии, в Черрапунджи, выпадает мм/год. * Второе наиболее влажное место на Земле – Гавайские острова (до мм/год). * Минимальное количество осадков – в тропических пустынях в Сахаре (Асуан) – 1 мм/год.
* Для оценки условий увлажнения надо учитывать не только выпадающие осадки, но и испаряемость – максимально возможное испарение, которое определяется температурой. * Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения (К) – отношением осадков к испаряемости за один и тот же период, выражается оно дробью или в процентах.
Увлажнение тоже зонально. Обычно выделяются зоны избыточного увлажнения (К>1), нормального увлажнения (К около 1), недостаточного увлажнения (К
* Воздух, окружающий Землю, имеет массу и поэтому оказывает давление. * За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба высотой 76 см сечением в 1 см 2 на уровне моря на широте 45° при температуре О°С. * Оно равно 760 мм, или 1013 мб. * В системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па). * Один паскаль – это давление силой в 1 Ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м 2 ; 1мб=100 Па. Атмосферное давление и ртутный столб
* Для измерения давления используют ртутный чашечный барометр на стационарах или металлический барометр-анероид – в полевых условиях. * С поднятием вверх давление уменьшается (в нижней тропосфере примерно на 1 мм ртутного столба на каждые 10,5 м) так как уменьшается столб воздуха. * Это позволяет с помощью барометра- высотомера определять высоту места. Чашечный барометр Барометр- анероид
* Атмосферное давление непрерывно изменяется. * Главной причиной изменения давления является изменение температуры воздуха: при повышении температуры давление уменьшается и наоборот. * Это обусловлено тем, что при нагревании воздух расширяется, происходит увеличение его объёма и в верхних слоях наблюдается перетекание воздуха от более нагретого участка к менее нагретому, что и приводит к уменьшению давления у земной поверхности.
* Линии, соединяющие точки с одинаковым давлением у земной поверхности, называются изобарами. * Они могут быть замкнутые и незамкнутые. * Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре имеет название барический минимум, или циклон. * Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре имеет название барический максимум, или антициклон.
Карта атмосферного давления Мира (январь)
В распределении давления на земной поверхности проявляется зональность. Общая планетарная схема распределения давления такова: * вдоль экватора протягивается пояс пониженного давления; * к северу и к югу от него на 30–40° широтах – пояса повышенного давления; * далее на 60–70° с. и ю. широты пояса пониженного давления; * в приполярных районах – области повышенного давления. Схема распределения давления ветров на земном шаре
* Реальная картина распределения давления гораздо сложнее. * Это касается прежде всего субтропических и умеренных – субполярных широт. * Экваториальный пояс пониженного давления сохраняется весь год, только его середина смещается вслед за Солнцем то в северное (июль), то в южное (январь) полушарие. * Существуют весь год и барические максимумы в полярных областях – над Антарктидой и Гренландией. * В течение всего года барические максимумы существуют и над океанами: Северо- Атлантический, Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно- Тихоокеанский и Южно-Индийский.
* В северном полушарии умеренных и субполярных широтах, где чередуются материки и океаны, давление над ними различное, особенно зимой. * Над охлажденными материками давление высокое, здесь возникают сезонные барические максимумы: Азиатский с центром над Монголией и Севера- Американский (Канадский). * Над незамерзающими океанами с тёплыми течениями зимой ярко выражены барические минимумы – Исландский и Алеутский. * Летом во всем поясе давление пониженное.
Карта атмосферного давления Мира (июль)
* Неравномерное распределение давления у земной поверхности вызывает перемещение воздуха. * Движение масс воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. * Ветер всегда дует из области повышенного давления в область пониженного давления. * Он обладает скоростью и направлением. * Скорость ветра измеряется в метрах в секунду. Чем больше разница в давлении, тем ветер сильнее. * Скорость ветра (м/с) определяется с помощью прибора анемометра. * Для характеристики скорости ветра применяется шкала Бофорта, где сила ветра оценивается в баллах: от 0 до 12. Балльность можно определять визуально. Например, ноль баллов – штиль, 7 баллов – сильный ветер, он качает стволы небольших деревьев, 12 баллов – ураган, производящий разрушение построек. Сила ветра обязательно учитывается при строительстве, особенно высотных сооружений, например телебашен.
* Направление ветра зависит прежде всего от расположения барических максимумов и минимумов. * Но на направление ветра оказывает влияние и отклоняющая сила вращения Земли: вправо – в северном полушарии, влево – в южном. Отклонение увеличивается от экватора к полюсам и сильнее при больших скоростях ветра. * Наглядное представление о преобладании метров различных направлений в данном пункте за определенный промежуток времени (месяц, сезон, год) даёт диаграмма «роза ветров» «Роза ветров»
Ветры, наблюдаемые у земной поверхности, очень разнообразны. Их обычно делят на три группы: * местные ветры, вызванные местными условиями (температурой, орографией); * ветры циклонов и антициклонов; * ветры, являющиеся частью общей циркуляции атмосферы. К местным ветрам термического происхождения относятся бризы. Это ветры по берегам морей, озёр, крупных рек, которые дважды в сутки меняют направление на противоположное из-за различного нагревания суши и воды. Они охватывают слой воздуха в сотни метров и проникают в глубь суши (моря) на несколько километров. Бризы
* В циклонах ветры дуют от края к центру, где наиболее низкое давление. * При этом в северном полушарии они отклоняются вправо и образуют круговые поднимающиеся потоки воздуха диаметром до 1000–2000 км против часовой стрелки. * В южном полушарии они отклоняются влево и соответственно по часовой стрелке. * В антициклонах ветры дуют от центра, где наиболее высокое давление, к краю. * В результате отклонения возникают такие же крупные круговые опускающиеся потоки воздуха по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном Циклоны (1) и антициклоны (2) (в северном полушарии)
* Основными «ветроразделами» Земли являются субтропические пояса высокого давления. От них воздушные массы оттекают как к экватору, образуя пассаты, так и в сторону умеренных широт, образуя западные ветры. * Таким образом, пассаты – ветры экваториальных периферий субтропических барических максимумов, дующие от тропиков к экватору. * Им свойственно постоянное направление: преимущественно северо- восточное в северном полушарии и юго- восточное – в южном. * Над океаном они дуют весь год, так как океанические субтропические максимумы постоянны, над сушей – лишь зимой. Пассаты
* В умеренных широтах господствующими являются западные ветры. * Здесь также характерна встреча тёплых воздушных масс со стороны тропиков и холодных – из полярных областей, постоянно возникают фронтальные циклоны и антициклоны, в которых и осуществляется перенос воздуха с запада на восток. * Кроме того, на восточных побережьях материков в умеренных и субтропических широтах северного полушария, где ослабевают западные ветры по мере удаления от океанических субтропических максимумов, имеет место муссонная циркуляция. * Муссоны – воздушные потоки сезонного характера, меняющие направление зимой и летом на противоположное.
* Во внетропических широтах муссоны вызваны различным нагреванием суши и моря в один и тот же сезон года. * Они выражены в основном в северном полушарии. * Зимний северо-западный муссон дует с охлажденной суши (из Азиатского и Канадского максимумов) в сторону тёплого незамерзающего океана (Алеутский и Исландский минимумы). * Летний юго-восточный муссон дует со стороны океана (из Северо-Тихоокеанского и Северо-Атлантического максимумов) на нагретую сушу. * Летний муссон, таким образом, является «нарушителем» западных ветров, господствующих в умеренном поясе.
Муссонные области Мира
* Другое происхождение имеют тропические (экваториальные) муссоны. * Э кваториальн ый пояс пониженного давления перемещается вслед за Солнцем. В июле он располагается на 15–25° северной широты. * Поэтому юго-восточный пассат южного полушария пересекает экватор и устремляется к барической депрессии, отклоняясь при этом в северном полушарии вправо и приобретая юго-западное направление. Это и есть летний экваториальный муссон северного полушария. * В январе пояс пониженного давления смещается в южное полушарие примерно на 5 о ю. ш. Туда устремляется северо- восточный пассат северного полушария, изменяющий свое направление в южном полушарии на северо-западное. Этот ветер для северного полушария является зимним тропическим муссоном, а для южного – летним экваториальным муссоном.
* Тропические (экваториальные) муссоны – результат различий в нагреве северного и южного полушарий. * Поскольку контрасты подстилающей поверхности, максимальны между Южной Азией и Индийским океаном, именно в этих регионах они получили наиболее широкое распространение. * Преобладающими ветрами полярных областей являются северо-восточные ветры в северном полушарии и юго-восточные – и южном.