Все с детства знакомы с таким природным явлением, как ветер. Почему дует и откуда он возникает, рассказывают детям на уроках природоведения. Люди же могут увидеть, как он качает деревья и траву, гонит по небу облака, раскручивает пропеллер, или почувствовать его лёгкий, резкий, тёплый или холодный поток и как меняет своё направление.
Что такое ветер
Ветер представляет собой воздушный поток, который движется в конкретном направлении. На разных планетах он может двигаться по-разному. На планете Земля это движение обычно происходит в горизонтальном направлении. Он оказывает влияние на те или иные явления природы, а также на погоду. Порывы ветра переносят семена растений, частички пыли, а также помогают передвижению летающих насекомых и птиц.
Обычно воздушные потоки классифицируют в зависимости от их скорости, причин возникновения, а также по месту распространения. Классификация по продолжительности и силе ветра будет иметь следующую картину:
- Порывами называют очень сильные, но быстрые перемещения потоков воздуха (они могут длиться всего несколько секунд).
- Если сильный ветер дует более продолжительное время (например, в течение минуты) он носит название шквал.
- Более сильные ветры — это шторм, ураган, буря или тайфун.
- Небольшой по силе, но дующий в течение долгого времени (от нескольких часов до нескольких суток) поток воздуха на морском побережье называется бриз.
Циркуляция воздуха состоит из двух типов ветров: муссонов и пассатов, которые входят в категорию глобальных ветров. Муссоны обычно продолжаются в течение нескольких месяцев, поскольку они вызваны сезонными колебаниями температуры.
Пассатами называют массы воздуха, которые всё время перемещаются. Это обусловлено тем, что разные широты имеют разную температуру.
Происхождение воздушного потока
Дело в том, что поток воздуха состоит из молекул газов, которые находятся в атмосфере. Эти молекулы все вместе передвигаются в каком-то определённом направлении. Например, в закрытом помещении воздушные массы почти не перемещаются. Но если открыть форточку, особенно зимой, когда на улице очень холодно, можно увидеть, как холодный воздух с улицы, заходя в комнату, превращается в пар, колышет занавески. Ещё лучше можно почувствовать атмосферный поток, если выставить руку в окно при движении автомобиля. Тогда кожей можно почувствовать движение воздушного потока, а также его силу.
Перемещение потока воздуха происходит из-за того, что различные участки атмосферы имеют неодинаковое давление. Чтобы было более понятно, можно привести пример с плотиной. Например, высота водяного столба, с одной стороны, составляет 2 м, а с другой стороны — 7. Когда шлюз откроют, вода потечёт в то место, где её меньше.
Похожая картина происходит и с потоками воздуха. Разные атмосферные массы имеют неодинаковое давление. Это связано с разницами температур. Когда воздух тёплый, молекулы движутся быстрее. Частички разлетаются по разным сторонам друг от друга. Именно поэтому тёплый воздух имеет меньший вес и он более разряжен, поэтому давление, которое возникает в тёплом воздухе, постепенно снижается.
Когда температура низкая, молекулы, наоборот, находятся ближе друг к другу. Они образуют скопления. В результате такой воздух весит гораздо больше. Происходит повышение давления. Как и в примере с потоками воды, у воздуха тоже есть свойство перетекать из одной области в другую, поэтому он переходит из области повышенного давления в зону, где давление пониженное. Именно по этой причине дует ветер.
Перемещение воздуха около воды
Легко объясняется, почему ветер обычно дует со стороны моря. В тёплый день, когда ярко светит солнце, его лучи нагревают не только берег, но и воду. Однако вода прогревается медленнее, чем почва. Это происходит в результате того, что тёплый слой воды с её поверхности начинает смешиваться со слоями, которые находятся глубже и поэтому более холодные.
Камни и песок на берегу нагреваются быстрее. Воздух возле берега является более разряженным и его давление ниже, поэтому воздушные потоки идут от водоёма к береговой линии. На берегу они нагреваются и поднимаются в более высокие слои атмосферы, а на их место приходят новые, более холодные воздушные массы. Таким образом циркулирует воздух.
Значение для человека и планеты
Следует сказать и роли ветра в жизни человека и всей планеты Земля.
- Энергию ветра используют для обеспечения работы различных механизмов (мельниц, ветрогенераторов и др.).
- Благодаря движению ветра у судов, идущих под парусами, появилась возможность передвигаться по морям и океанам, а воздушные шары смогли подняться в небо.
- Большое значение имеют ветры для современных самолётов и вертолётов, поскольку они дают возможность экономить горючее, а также увеличивают их подъёмную силу.
- Прохлада в жаркий день очень приятна, а существует она только благодаря ветру.
- Ветер переносит семена растений, а также способствует их опылению.
- Благодаря воздушным массам, происходит перемещение кучево-дождевых облаков и осадки выпадают не только там, где есть вода, но и в засушливых районах.
Помимо видимой пользы от ветра, он может приносить человеку и вред. Вот несколько причин:
- Колебание ветров может представлять опасность для пилота, поскольку он может потерять контроль над управлением воздушным судном.
- Ветер, возникающий над поверхностью воды, может вызвать сильные волны, что, в свою очередь, может привести к наводнению и разрушению жилых домов или хозяйственных построек, которые расположены близко к водоёму.
- Ещё одна негативная функция ветра связана с тем, что он может стать причиной сильного пожара, раздув небольшой огонь.
- Сильный ветер способен принести очень большие разрушения как в антропогенной зоне, так и в природной.
Глобальные явления
Каждому району планеты свойственны определённые воздушные потоки, которые имеют своё направление движения. В районах северного и южного полюса обычно преобладают ветры, дующие в восточном направлении. А вот западные ветры обычно свойственны умеренным широтам. Для тропиков также характерно восточное направление ветра.
В субтропиках преобладает область затишья, как и в Заполярье. Поскольку в отличие от всей остальной площади земной поверхности, воздух в этих зонах движется вертикально, а не горизонтально. Именно по этой причине для субтропиков характерно наличие зон, обладающих высокой влажностью. В тропической части, ближе к экватору, начинают дуть пассаты в западном направлении.
Благодаря тому, что воздушные потоки находятся в постоянном движении, атмосферные массы на Земле перемешиваются. Это явление можно наблюдать в очень крупных масштабах. Например, пассаты, движущиеся над Атлантикой, могут переносить пыль из пустынь Африки в районы, находящиеся в Северной Америке.
Локальные эффекты формирования
На формирование воздушных потоков оказывают дополнительное влияние различные географические объекты. К таким эффектам относится перепад температур между участками суши. Он может быть вызван различными коэффициентами поглощения света либо тем, что различные поверхности имеют разную теплоёмкость.
Важным фактором является такой географический объект, как горные системы. Поскольку они представляют собой своеобразный барьер, которые преграждает путь движению потоков воздуха. Горы сами очень часто могут вызывать образование ветра. Над взгорьями воздух обычно сильнее прогревается, чем над низменностями. Именно это формирует области с пониженным давлением над хребтами гор, что приводит к образованию ветра. Подобный эффект довольно часто вызывает появление движущихся атмосферных масс в горах.
Таким образом, причина возникновения ветра состоит в том, что различные участки атмосферы имеют разное давление воздуха. Ещё одна причина, влияющая на возникновение и распространение потоков воздуха — поверхность земного шара неровная, она имеет горы, равнины, моря: все эти географические объекты также оказывают влияние на движение потоков воздуха.