Ветер
Почему поверхность Земли нагревается неравномерно? Какая связь между температурой воздуха и давлением?
1. Причина образования ветра. Воздух над земной поверхностью находится в непрерывном движении. Теплый воздух поднимается вверх, вместо него холодный воздух опускается вниз. Воздух перемещается из одного места в другое, перенося тепло и холод.
Перемещение воздуха в горизонтальном направлении над поверхностью Земли из одного места в другое называется ветром.
Главная причина возникновения ветра - это неравномерное распределение атмосферного давления над разными участками земной поверхности. Если в каком-либо участке поверхности Земли повышается давление, то оно смещается туда, где давление ниже, то есть дует ветер. В свою очередь, разница давлений вызвана неравномерным нагреванием поверхности Земли.
Летом на окраине рощи чувствуется прохладный ветерок, потому что днем над открытой местностью с малой растительностью воздух, быстро нагреваясь, поднимается вверх и рассеивается в разные стороны. Количество воздуха в этом месте уменьшается, давление падает.
Над рощей же, по сравнению с открытой местностью, воздух плотный, так как нагревается меньше. Здесь давление высокое. Теперь воздух над поверхностью Земли из места с большим давлением перемещается туда, где давление меньше. Про это мы говорим: дует ветер. Ветер называют по стороне горизонта, откуда он дует: северный ветер, северо-западный ветер, южный ветер и т.п.
Скорость (сила) ветра различная. Ее измеряют в метрах за 1 секунду.
2. Определение скорости и направления ветра. На метеорологических станциях за направлением и скоростью ветра наблюдают с помощью флюгера (по-немецки флюгелъ - крыло). Направление ветра показывает свободно вращающаяся стрелка флюгера (рис. 61) с раздвоенным крылом.
Рис. 61. Флюгер.
Под ним расположены 8 указательных палочек, соответствующих сторонам горизонта. На одной из палочек крепится буква С - север. На самой макушке флюгера крепится пластиночка, по которой определяют скорость ветра. При усилении ветра эта пластинка соответственно поднимается вдоль по дуге. Части дуги соответствуют определенной величине скорости ветра. Между палочками от 0-1 м/сек, у палочки 1-2 м/сек, между палочками 1-2-3 м/сек, у следующей палочки 2-4 м/сек и т. д. (смотри приложение 4).
Флюгер крепится на металлический шест высотой 10-12 м. Направление ветра можно определить и с помощью тряпочки, привязанной на шест. В данном случае, чтобы различить стороны горизонта, используют компас.
3.Местные ветры. В некоторых частях земного шара постоянно дуют местные ветры. Основными из них являются бризы и муссоны.
Бриз (в переводе с французского - легкий ветер) - местный слабый ветер, дующий на побережье. Этот ветер в связи с различным прогреванием воздуха над сушей и водой дважды меняет свое направление в течение суток. Днем суша нагревается быстрее, чем море. Соответственно, воздух над сушей нагревается больше, чем над поверхностью воды. Теплый воздух, поднимаясь вверх, рассеивается в разные стороны. Воздуха над сушей становится меньше и давление понижается. Прохладный и плотный воздух над водой из места с большим давлением перемещается к месту с меньшим давлением, то есть дует ветер. Это дневной бриз.
Ночью, наоборот, суша остывает быстрее, чем вода. Воздух над сушей более прохладный и плотный. Давление воздуха, по сравнению с дневным, наоборот - над сушей увеличивается, над морем понижается. Возникает ночной бриз, который дует с суши на море.
Бризы проникают в глубь суши и моря на несколько десятков километров. Они наблюдаются также на берегах крупных озер.
Муссон так же, как и бриз, постоянно дует между сушей и морем. Однако муссонные ветры меняют свое направление не в течение суток, как бриз, а в течение года (по-арабски маусим - сезон). Направление этих ветров меняется в зависимости от времени года. Зимой суша сильно охлаждается и над ней устанавливается высокое давление. А над морем в это время воздух теплый, давление низкое. Соответственно этому, зимой с суши на море дует холодный и сухой ветер. Летом, наоборот, над морем давление выше, чем над сушей. (Почему?) Поэтому с моря на сушу перемещается влажный воздух. Муссоны характерны для примыкающих к Тихому океану окраин материка Евразия.
4.Роза ветров. В результате подсчета данных наблюдений, среднемесячных и среднегодовых значений скорости и направления ветров, чертят карту и график ветров, что называется розой ветров. График наносят на карту или чертят отдельно. По нему явно видно преобладающее направление ветров относительно сторон горизонта (рис. 62). Для построения розы ветров используют таблицу повторности ветра различных направлений в течение какого-либо времени (месяц, сезон, год) в определенной местности. В таблице приводится число дней с ветрами в каждом направлении или процент повторности. Скажем, нужно начертить таблицу ветра в любом месяце. Для этого сначала подсчитывают, сколько дней в месяце дул ветер и с какого направления. На бумаге чертятся основные и промежуточные стороны горизонта. Вдоль каждой линии по выбранному масштабу (например, 1 день - 0,5 см) откладывают число дней. Точки, отмеченные на линиях, последовательно соединяют.
Рис. 62. Роза ветров.
5. Значение ветра. Человек издавна использует силу ветра. Благодаря парусным кораблям, гонимых ветром, были открыты материки и океаны всего земного шара. С помощью ветра закрутились ветряные мельницы. В настоящее время с помощью ветровых двигателей выкачивают воду из-под земли, получают электрический ток (рис. 63).
Рис. 63. Ветровой двигатель.
Ветер - неиссякаемый источник энергии. Его не зря называют «голубое топливо». Ученые подсчитали, что ветер может давать электроэнергии в три раза больше, чем электроэнергии, полученной при сжигании всего угля в мире за год. Ветер - главная движущая сила круговорота воды на поверхности Земли. Влагу, поднимающуюся над океаном, ветер приносит на сушу. Вместе с этим ветер наносит достаточно ощутимый вред. Каждый год в различных частях земного шара он вызывает разрушительные ураганы. Они разрушают дома, обрывают электропровода, останавливают транспортное сообщение, вызывают наводнения, погибает много людей. Чтобы предупредить такие бедствия, необходимо проводить предварительные исследовательские работы.
1. Как образуется ветер?
2. В чем сходство бриза и муссона? В чем различие?
3. Определите направление и скорость ветра с помощью флюгера на школьном дворе.
4. Используя итоги наблюдений в один из месяцев, начертите розу ветров. Определите связь осадков с направлением ветра.
5*. Разработайте проект по использованию силы ветра в вашей местности.