баричне поле
У кожній точці атмосфери існує певний тиск, який утворює поле тиску - баричне поле
Повітряні течії (вітер) в атмосфері виникають виключно внаслідок нерівномірного розподілу атмосферного тиску по земній поверхні
Для наочного уявлення про загальний розподіл тиску в атмосфері служать ізобаричної поверхні, у всіх точках яких тиск однаково
Ізобари, які представляють на картах розподілу тиску на земній поверхні - лінії перетину изобарических поверхонь з поверхнею рівня моря
ПОЛЕ АТМОСФЕРНОГО ТИСКУ У земної поверхні
баричний градієнт
Баричний градієнт - вектор, що характеризує ступінь зміни атмосферного тиску в просторі
ГОРИЗОНТАЛЬНИЙ І ВЕРТИКАЛЬНИЙ баричний градієнт
Горизонтальний баричний градієнт (G) спрямований по нормалі до ізобар в бік зменшення тиску
Практично G визначається падінням тиску в гектопаскалях на відстані, що дорівнює 100 км (або 1 градус меридіана)
Вертикальний баричний градієнт - зміна тиску на 100 м висоти
Замість вертикального баричного градієнта нерідко користуються зворотного йому величиною - барической щаблем
Барична щабель - відстань по вертикалі в метрах, на якому атмосферний тиск змінюється на 1 гПа
СИЛА баричний градієнт
Наслідком баричного градієнта є сила, яка направлена від більш високого тиску до більш низького, ця сила називається «силою баричного градієнта», саме вона повідомляє прискорення атмосферному повітрю
СИЛИ, з'являється у зв'язку з РУХОМ МАСИ ПОВІТРЯ
При почався рух повітряної маси виникають сили, що діють на повітряну масу і впливають на характер її руху (сили реакції)
До цих сил реакції відносяться:
- сила обертання землі
(Коріолісова)
- відцентрова сила
- сила тертя
Сила Коріоліса
У 1838 р Коріоліса було показано, що будь-який рух в системі координат, пов'язаної з яким-небудь обертовим тілом, відчуває додаткове прискорення, так зване поворотний прискорення
Це прискорення таке, наче воно викликано деякої додаткової (фіктивної) силою, званої відхиляє силою обертання Землі або силою Коріоліса (К)
Сила До завжди діє у напрямку перпендикулярному руху повітряної маси в Північній півкулі - вправо (по відношенню до руху), в Південному - вліво
Сила Коріоліса
коріолісову СИЛА
У загальному випадку коріолісова сила, що діє на 1 м3 повітря (на масу ρ), дорівнює
К = 2ρ (з х w),
де ρ - щільність повітря, з - швидкість руху повітряної частинки відносно земної поверх-ності, w - кутова швидкість добового обертання Землі, (з х w) - векторний добуток векторів з і w (вектор w спрямований уздовж осі обертання Землі, позитивний напрямок до Північного полюса)
ВІДЦЕНТРОВА СИЛА
При русі маси повітря по криволінійному шляху завжди виникає відцентрова сила F
Відцентрова сила спрямована по радіусу кривизни траєкторії від центру
Величина F дорівнює:
де v - лінійна швидкість частинки повітря, r - радіус кривизни траєкторії частинки
Траєкторії часток повітря в повітряних течіях мають дуже малу кривизну порядка1 / 100 ÷
1/1000 км-1. При таких умовах величина F в 10 ÷ 100 разів менше сили Коріоліса
СИЛА ТЕРТЯ
На рухому масу повітря діє сила тертя R, що гальмує поступальний рух частинок
Сила тертя викликається. з одного боку, задер-жива впливом твердої земної поверх-ності на рухомий повітря, з іншого боку, «в'язкістю» самого повітря (внутрішнє тертя)
Спочатку силу тертя вважали спрямованої в бік, прямо протилежний руху, і пропорційної швидкості руху: R = k v,
де k-коефіцієнт тертя, v - швидкість руху
Насправді, напрямок сили тертя в повітр-них течіях відхилено в сторону від напрямку руху на кут рівний приблизно 35º
Усталений рух БЕЗ ТЕРТЯ
Сталим або стаціонарним рухом називається такий рух, коли в кожній точці простору величина і напрямок швидкості не змінюються з часом
Найпростіший випадок стаціонарних рухів - рух без тертя. Подібні умови в атмосфері мають місце на висоті понад 600 - 1000 м, сила тертя тут стає настільки малою, що нею можна знехтувати
При відсутності тертя усталене руху повітря відбувається уздовж ізобар і називається градієнтним вітром
геострофічний вітер
Метод найшвидшого вітер в разі прямолінійних изобар називається геострофічних вітром
Геострофічний вітер спрямований уздовж ізобар вправо від сили баричного град-та в Північній півкулі, вліво - в Південному
Швидкість геострофічного вітру пропор-нальних градієнту тиску, причому коефіцієнт пропорційності залежить від географічної широти:
v = (4,8 / sin φ) ∙ G,
де v - швидкість геострофічного вітру (м / с), φ - географічна широта, G - горизонтальний баричний градієнт
Градієнтні ВІТЕР В антициклону. G - СИЛА баричний градієнт, А - сила обертання Землі,, С - ВІДЦЕНТРОВА СИЛА, V- ШВИДКІСТЬ ВІТРУ
ТЕРМІЧНИЙ ВІТЕР
Термічний вітер (ТБ) - векторний приріст геострофічного вітру від одного рівня до іншого, вищого, залежить від середнього горизонтального градієнта температури в шарі між цими рівнями
ТВ пропорційний середньому горизонтальному градієнту температури і направлений по изотерме, так, що низькі температури залишаються зліва в Північній півкулі, праворуч - в Південному
ЗМІНА ШВИДКОСТІ І НАПРЯМКИ ВІТРУ З ВИСОТОЮ В ПРИКОРДОННОМУ ШАРІ
Зміни швидкості і напрямку вітру з висотою в цьому шарі можна уявити годографом, т. Е. Кривій, що з'єднує кінці векторів, що зображують вітер на різних висотах і проведених з одного початку. Ця крива називається спіраллю Екмана.
Баричного ЗАКОН ВІТРУ
Баричний закон вітру (закон Бейс-Балло) - зв'язок між вітром і горизонтальним розподілом атмосферного тиску:
Вітер відхиляється від баричного градієнта в північній півкулі вправо, у південному - вліво, причому кут відхилення близький до прямого у вільній атмосфері і менше прямого біля поверхні землі
Іншими словами. якщо встати спиною до вітру в північній півкулі, то низький тиск буде зліва і трохи попереду, високе - справа і кілька позаду в південній півкулі - навпаки
РОЗА ВІТРІВ
Роза вітрів - діаграма, що представляє режим вітрів в даному місці (зазвичай за багаторічними даними для місяця, сезону або року)
Це гурток, від центру якого розходяться промені за основними румбам (напрямками) горизонту.
Всередині гуртка вказується повторюваність штилів
Довжини променів пропорційні повторюваності вітрів даного напрямку
Якщо штилі не враховуються - гурток замінюють точкою
Кінці променів з'єднують ламаною лінією