Про воздушные массы и воздушные шарики
Продолжаем "ликбез" по метеорологии, начатый в посте "Детские вопросы о погоде". Сегодня нам предстоит поговорить о воздушных массах. Дело в том, что для того чтобы разобраться, что такое "циклон", "антициклон" и "атмосферный фронт", нужно усвоить сначала это понятие.
Итак, что же такое "воздушная масса"? Мне кажется, термин интуитивно понятен. Воздух, долго находясь над определёнными районами, приобретает определённые свойства. Например, над морем он становится морским воздухом. С поверхности моря постоянно происходит испарение, поэтому морской воздух влажный. Если воздух долго находится над сушей, он становится сухим: влага, находящаяся в нём, постепенно выпадает на землю, а солнце его нагревает, и от этого влажность уменьшается.
Очень важное свойство воды, которое определило климат Земли и появление на ней жизни - то, что вода обладает большой теплоёмкостью. Это значит, что нужно затратить много энергии, чтобы воду нагреть, а при остывании вода много тепла отдаёт. Если бы на Земле не было воды, климат был бы слишком экстремальным, почти как на Луне. Океаны сглаживают колебания температуры воздуха: летом они накапливают тепло, полученное от солнца, а зимой постепенно отдают. Поэтому летом морской воздух практически всегда холоднее континентального, а зимой, наоборот, теплее.
Кроме океанов и суши, разные воздушные массы формируются над разными широтами Земли. Тут разность свойств определяется тем, что на разных широтах солнце светит разное время и под разным углом к горизонту, и из-за этого по-разному нагревает поверхность Земли и воздух. В наших районах по этому признаку различают четыре типа воздушных масс: АВМ - арктическая, СУВМ - северная умеренная, ЮУВМ - южная умеренная и ТВМ - тропическая.
На самом деле, разделение довольно условное: атмосфера находится в постоянном движении, и "рафинированных" воздушных масс не бывает. Важно то, откуда пришёл воздух и какая у него предыстория: где побывал, с кем встречался. От этого зависит, какая у него будет температура и влажность.
Но это ещё не всё! Так как атмосфера - это газообразная оболочка Земли, то воздушные массы нельзя представить контейнерами, между которыми находятся непроницаемые стенки. Воздух всё время куда-то движется, как по горизонтали, так и по вертикали. На разных высотах ветры дуют с разной силой и часто в разные стороны. Поэтому если проанализировать столб воздуха, который сейчас над нами, то на высоте, скажем, 1 км может быть воздух, который сутки назад был над Ригой, на высоте 2 км - над Берлином, а воздух на высоте 10 км вообще сутки назад был над Парижем!
Так что в атмосфере постоянно происходит соприкосновение воздуха из разных мест и с разными свойствами. И тут как раз самое время вспомнить предыдущий пост и ответ на детский вопрос "почему идёт дождь". Тогда мы выяснили, что для этого необходимы вертикальные движения воздуха. Если воздух поднимается вверх, то при определённой интенсивности этого процесса появляются облака и осадки. Если же он движется вниз, то, наоборот, облака расходятся, и небо проясняется. Осталось понять, при каких условиях это происходит, и можно предсказывать погоду :)
А для того чтобы это понять, возьмём опять детский пример - воздушный шарик. Почему он летит вверх? Потому что наполнен гелием, который легче воздуха. А кто-нибудь задумывался, до какой высоты он может подняться? Многие считают, что он улетит в стратосферу, и даже на Луну :) Но это не так: с высотой плотность воздуха быстро уменьшается, и очень быстро шарик уже не будет легче воздуха. Думаю, вряд ли воздушные шарики могут подняться выше, чем на несколько сотен метров.
Другой пример - большой воздушный шар. Все знают, что он летит вверх, если включить специальную горелку, то есть нагреть воздух в шаре. Тёплый воздух становится легче, и шар поднимается. Этот пример показывает, что воздух поднимается вверх тогда, когда он легче окружающего воздуха. А так как состав воздуха однородный, то легче - это значит теплее.
В общем, получается, что для вертикальных движений воздуха нужна разница температур. Как же может получиться эта разница? Самый простой случай - конвекция. Летним днём солнце нагревает землю, от неё нагревается воздух, и вот он уже становится теплее и летит вверх. Результат конвекции - кучевые облака, которые я очень люблю, и потому на страницах этого журнала можно найти множество их фотографий. То, насколько большими получатся эти облака, и будут ли из них осадки и грозы, зависит от влажности воздуха, интенсивности солнечного прогрева, но главное - от так называемой устойчивости воздушной массы.
Устойчивость - это то, насколько высоко вверх может подняться воздух, нагретый у земли. А это зависит от распределения температуры по высотам. Для того чтобы воздух продолжал движение вверх, надо, чтобы он всё ещё оставался теплее окружающего воздуха на этой высоте. Как такое может быть? Довольно легко, если вспомнить, что на разной высоте воздух пришёл из разных мест. Вблизи земли может быть тёплая воздушная масса, а наверху - более холодная. Вот тогда энергия неустойчивости будет большой, а восходящие движения - сильными.
А если, наоборот, у земли холодный воздух, а наверху - тёплый, то такая воздушная масса будет устойчивой. И облаков либо не будет вообще, либо будут кучевые плоские - так называемые "облака хорошей погоды". Они означают, что конвекция есть, но только до определённой, небольшой высоты.
Бывает и так, что в одном слое воздух поднимается, а в другом - опускается. Атмосфера - очень подвижная субстанция, и этим определяется многообразие форм облаков, и вообще многообразие погоды. И то, что её так трудно предсказывать :)
Так вот, условия, когда тепло наверху, а холод внизу складываются чаще в антициклоне, а наоборот - в циклоне. Именно поэтому циклоны и приносят плохую погоду, а антициклоны - хорошую. Атмосферное давление тут играет косвенную роль. Дождь идёт не из-за низкого давления, а из-за того, что при этом складывается такая ситуация, при которой внизу более тёплый воздух, который поднимается вверх и охлаждается до точки росы.
А откуда берутся циклоны и кто воюет на атмосферных фронтах, мы подробно рассмотрим в следующий раз :)
Вопросы, впечатления, пожелания?
Итак, что же такое "воздушная масса"? Мне кажется, термин интуитивно понятен. Воздух, долго находясь над определёнными районами, приобретает определённые свойства. Например, над морем он становится морским воздухом. С поверхности моря постоянно происходит испарение, поэтому морской воздух влажный. Если воздух долго находится над сушей, он становится сухим: влага, находящаяся в нём, постепенно выпадает на землю, а солнце его нагревает, и от этого влажность уменьшается.
Очень важное свойство воды, которое определило климат Земли и появление на ней жизни - то, что вода обладает большой теплоёмкостью. Это значит, что нужно затратить много энергии, чтобы воду нагреть, а при остывании вода много тепла отдаёт. Если бы на Земле не было воды, климат был бы слишком экстремальным, почти как на Луне. Океаны сглаживают колебания температуры воздуха: летом они накапливают тепло, полученное от солнца, а зимой постепенно отдают. Поэтому летом морской воздух практически всегда холоднее континентального, а зимой, наоборот, теплее.
Кроме океанов и суши, разные воздушные массы формируются над разными широтами Земли. Тут разность свойств определяется тем, что на разных широтах солнце светит разное время и под разным углом к горизонту, и из-за этого по-разному нагревает поверхность Земли и воздух. В наших районах по этому признаку различают четыре типа воздушных масс: АВМ - арктическая, СУВМ - северная умеренная, ЮУВМ - южная умеренная и ТВМ - тропическая.
На самом деле, разделение довольно условное: атмосфера находится в постоянном движении, и "рафинированных" воздушных масс не бывает. Важно то, откуда пришёл воздух и какая у него предыстория: где побывал, с кем встречался. От этого зависит, какая у него будет температура и влажность.
Но это ещё не всё! Так как атмосфера - это газообразная оболочка Земли, то воздушные массы нельзя представить контейнерами, между которыми находятся непроницаемые стенки. Воздух всё время куда-то движется, как по горизонтали, так и по вертикали. На разных высотах ветры дуют с разной силой и часто в разные стороны. Поэтому если проанализировать столб воздуха, который сейчас над нами, то на высоте, скажем, 1 км может быть воздух, который сутки назад был над Ригой, на высоте 2 км - над Берлином, а воздух на высоте 10 км вообще сутки назад был над Парижем!
Так что в атмосфере постоянно происходит соприкосновение воздуха из разных мест и с разными свойствами. И тут как раз самое время вспомнить предыдущий пост и ответ на детский вопрос "почему идёт дождь". Тогда мы выяснили, что для этого необходимы вертикальные движения воздуха. Если воздух поднимается вверх, то при определённой интенсивности этого процесса появляются облака и осадки. Если же он движется вниз, то, наоборот, облака расходятся, и небо проясняется. Осталось понять, при каких условиях это происходит, и можно предсказывать погоду :)
А для того чтобы это понять, возьмём опять детский пример - воздушный шарик. Почему он летит вверх? Потому что наполнен гелием, который легче воздуха. А кто-нибудь задумывался, до какой высоты он может подняться? Многие считают, что он улетит в стратосферу, и даже на Луну :) Но это не так: с высотой плотность воздуха быстро уменьшается, и очень быстро шарик уже не будет легче воздуха. Думаю, вряд ли воздушные шарики могут подняться выше, чем на несколько сотен метров.
Другой пример - большой воздушный шар. Все знают, что он летит вверх, если включить специальную горелку, то есть нагреть воздух в шаре. Тёплый воздух становится легче, и шар поднимается. Этот пример показывает, что воздух поднимается вверх тогда, когда он легче окружающего воздуха. А так как состав воздуха однородный, то легче - это значит теплее.
В общем, получается, что для вертикальных движений воздуха нужна разница температур. Как же может получиться эта разница? Самый простой случай - конвекция. Летним днём солнце нагревает землю, от неё нагревается воздух, и вот он уже становится теплее и летит вверх. Результат конвекции - кучевые облака, которые я очень люблю, и потому на страницах этого журнала можно найти множество их фотографий. То, насколько большими получатся эти облака, и будут ли из них осадки и грозы, зависит от влажности воздуха, интенсивности солнечного прогрева, но главное - от так называемой устойчивости воздушной массы.
Устойчивость - это то, насколько высоко вверх может подняться воздух, нагретый у земли. А это зависит от распределения температуры по высотам. Для того чтобы воздух продолжал движение вверх, надо, чтобы он всё ещё оставался теплее окружающего воздуха на этой высоте. Как такое может быть? Довольно легко, если вспомнить, что на разной высоте воздух пришёл из разных мест. Вблизи земли может быть тёплая воздушная масса, а наверху - более холодная. Вот тогда энергия неустойчивости будет большой, а восходящие движения - сильными.
А если, наоборот, у земли холодный воздух, а наверху - тёплый, то такая воздушная масса будет устойчивой. И облаков либо не будет вообще, либо будут кучевые плоские - так называемые "облака хорошей погоды". Они означают, что конвекция есть, но только до определённой, небольшой высоты.
Бывает и так, что в одном слое воздух поднимается, а в другом - опускается. Атмосфера - очень подвижная субстанция, и этим определяется многообразие форм облаков, и вообще многообразие погоды. И то, что её так трудно предсказывать :)
Так вот, условия, когда тепло наверху, а холод внизу складываются чаще в антициклоне, а наоборот - в циклоне. Именно поэтому циклоны и приносят плохую погоду, а антициклоны - хорошую. Атмосферное давление тут играет косвенную роль. Дождь идёт не из-за низкого давления, а из-за того, что при этом складывается такая ситуация, при которой внизу более тёплый воздух, который поднимается вверх и охлаждается до точки росы.
А откуда берутся циклоны и кто воюет на атмосферных фронтах, мы подробно рассмотрим в следующий раз :)
Вопросы, впечатления, пожелания?