Можно разрезать носом яхты морские волны, но без ветра в парусах они будут бесполезны, и идти придется только на моторе. Что скучно, долго и абсолютно не захватывает дух. То ли дело перекидывать паруса с одного края лодки на другой, чтобы поймать нужный поток ветра для изменения галса. Или стоять за штурвалом, пока море оплевывает тебя брызгами соленой воды. Без ветра этого у него бы не получилось.
Еще в детстве мы бежали, распахнув руки и благословляя радость мира этим смеющимся крестом. В ладони ударял ветер и шевелил пальцами, которые, казалось, превратились в крылья. Хотелось поскорее взлететь и унестись птицей на любимую детскую площадку, но ничего не получалось. Поэтому летать приходилось по асфальту. Впрочем, никого из нас это не расстраивало.
Как уже мог догадаться читатель, сегодня мы поговорим о ветрах - их происхождении, физике, свойствах и классификации. Приступим.
Ветер - это поток воздуха, движущийся в горизонтальном направлении около земли. Он возникает в результате неравномерно разложенного по тарелкам атмосферного давления: оттуда, где воздушной похлебки больше (т. е. атмосферное давление выше), она перетекает туда, где ее меньше (т. е. в зону более низкого давления) при ненулевом барическом градиенте (вектор, характеризующий степень изменения давления сплошной среды). Природа стремится каждой зоне дать одинаковое количество еды, и этим обуславливаются многие явления, в т. ч. ветер. Поскольку плотность воздуха в разных точках постоянно меняется, направление ветра тоже снижается плотности воздуха и уменьшается и сила трения. А неровности рельефа могут как притормозить потоки воздуха, так и стать ветрообразователями. Помимо этого градиента на вращающейся планете фактором образования ветров является сила Кориолиса (инерционная сила, действующая на сплошную среду при вращении объекта). При идеальном балансе этих факторов возникает геострофический ветер - теоретический ветер, который движется параллельно изобарам (линии величин атмосферного давления) в масштабах целой планеты.
На поверхности всей планеты дуют постоянные ветры определенного направления. Возле полюсов обычно дуют восточные (т. е. идущие с востока на запад) ветры. В умеренных широтах это западные ветры, а в тропических зонах опять первенство берут восточные ветры. На границе этих территорий - полярном фронте и субропическом хребте - располагаются зоны затишья, где ветер - это редкий и слабый гость. Там воздух движется в основном вертикально, что объясняет его высокую влажность вблизи полярных фронтов и засушливые зоны возле субтропических.
Субтропический преобладающий ветер делится на 2 подвида: пассаты и муссоны. Пассаты дуют в западном направлении приближаясь к экватору, т. е. в северном полушарии это северо-восточные ветры, в южном - юго-восточные. Эти места называют ячейками Хэдли. Пассаты переносят воздух в очень больших масштабах, буксируя, например, пыль и песок из пустынь Африки до некоторых районов Вест-Индии и Северной Америки.
Муссоны же, в отличие от пассатов, являются преобладающими ветрами только в течение нескольких месяцев в тропических районах, т. е. пассаты - это ветра периодические. Они очень влажные, несущие обильные осадки, и дуют в направлении полюсов в летние месяцы (в декабре в Австралии). Они вызваны нагревом районов Африки, Азии и Северной Америки в это время года.
В умеренных широтах Северного полушария, т. е. между 35 и 65 ̊широты, преобладают юго-западные, в Южном - северо-западные ветры. И те, и другие движутся в сторону полюсов. Эти же территории носят название ячеек Феррела. Эти ветры сильнее всего зимой, когда в полярных широтах преобладает низкое давление, и слабее всего летом. Благодаря этим ветрам у западных побережий всех материков формируются сильные океанические течения, переносящие теплую воду к холодным полюсам. Гольфстрим - яркий тому пример.
В приполярных ячейках преобладающие сухие восточные ветры дуют в направлении низкого давления в приполярном фронте. Они слабее и менее регулярны, чем западание ветры умеренных широт. Высокое давление воздуха в северных широтах объясняется тем, что холодный воздух там опускается вниз, создавая зону высокого атмосферного давления. В результате эффекта Кориолиса эти ветры здесь дуют на запад.
Но ветры плещутся не только в огромных мисках своего преобладания. В разных районах планеты существуют также локальные ветры, возникающие за счет локальных географических объектов. Другой фактор их образования - это перепад температур между не очень отдаленными друг от друга территориями, который вызывается различными коэффициентами поглощения солнечного света и разной теплоемкостью поверхности (количество получаемой/отдаваемой теплоты в процессе нагревания/остывания среды на 1К). Такими локальными факторами являются моря и горы.
В прибрежных районах образуются освежающие морские и континентальные бризы. Лоханка моря нагревается в микроволновке солнечного света медленней, чем суша из-за своей большей теплоемкости. Теплый, а, значит, и более легкий воздух над сушей поднимается вверх, образуя область низкого давления, которую стремится накормить морской воздух. Перепад между ним и воздухом над сушей составляет 0,002 атм. Это ветер и зовется бризом, он всегда прохладен и позволяет не свариться заживо в прибрежных городках. При отсутствии сильных ветров скорость морского бриза пропорциональна перепаду температур. Чем он больше - тем сильнее бриз. Ночью же ветер дует в обратном направлении - с суши на море, что объясняется тем же механизмом, ведь море остывает медленней, чем суша. Это уже континентальный теплый бриз.
Горы же - это фокусники с множеством влияний на ветер в каждой из многочисленных рук. Они могут как являться причиной ветрообразования, так и служить барьером для него. На взгорьях воздух нагревается сильнее, чем на той же высоте в низменностях, что приводит к образованию зон с низким давлением над горами. Воздух немедленно становится заправским скалолазом и летит вверх. Это горно-долинные ветры - преобладающие ветры на пресеченной местности. Высокое трения в областях с преобладающим параллельным долине ветром ведет к его отклонению, что приводит к образованию высотного струйного течения.
На движение ветра также сильно влияет перепад высот в горах. При наличии в горах перевала происходит увеличение скорости ветра в результате эффекта Бернулли (закон, согласно которому если давление жидкости/газа вдоль линии тока увеличивается, то их скорость уменьшается, и наоборот). В результате этой неравномерности движения воздуха оно становится турбулентным, т. е. нелинейным. В Центральной Америке этот эффект называется папагайо, панамский ветер на Панамском перешейке, теуано на перешейке Теуантепек; в Европе подобные ветры называются бора, трамонтана и мистраль.
Еще один эффект, возникающий при переползании ветром через горы - это подветренные волны, т. е. стоячие движения воздуха, возникающие позади горы. Возникает множество вихрей и вертикальных течений, воздух движется по синусоиде, то ложкой каши падая вниз, то снова забираясь наверх. На наветренных склонах гор, т. е. склонах, обращенных к ветру, выпадают обильные осадки, обусловленные адиабатным охлаждением (уменьшение давления на изолированную зону, связанное с изменением давления в ней; при адиабатном охлаждении воздух остывает за счет того, что его давление понижается за счет расширения газа, т. е. воздух охлаждается). С подветренной же стороны - стороны, обращенной против ветра - воздух становится сухим (т. к. вся жидкость ранее выпала осадками на наветренной стороне горы). Поэтому с подветренной стороны климат будет холодным и влажным, а с наветренной - теплым и даже засушливым. В разных регионах планеты такие ветры называются по-разному: фён для ветров, спускающихся в Альпах, гальни (halny) в Польше и Словакии, В Аргентине - зонда, на острове Ява - коембанг (koembang), в Новой Зеландии - "норвест арк" (Nor"west arch), на великих равнинах в США -чинук, в Калифорнии - Санта-Анна или сандаунер.
Ветер так быстр, что за ним не угнаться. Не успеем мы поймать за удаляющийся хвост информацию о кратковременных процессах ветрообразования, о скоростях ветра, о классификации ветров по их силе, о значении в природе и в жизни человека. Но ничего, периодический повторяющийся ветер статей еще придет к нам на следующей неделе. А сейчас предлагаю впустить ветер уже в головы и немного отдохнуть от этого урагана информации. Поэтому до новых встреч, уважаемый читатель!