Что такое ветер и как он образуется
. Как измеряют скорость и какие виды бывают
Ветром называют движение воздуха, стремящегося из зоны высокого атмосферного давления в более низкую. В некоторых частях планеты ветры дуют почти постоянно, в других чаще бывает полный штиль. Есть ветры, которые могут менять свое направление в зависимости от сезона или времени суток. Рассказываем, как возникает ветер, какой скорости он может достигать и какие ветра считаются местными.
Что такое ветер
В земной экосистеме ветер — это глобальный уравниватель атмосферного давления; созидатель и разрушитель
Ветер — это движение воздуха, которое возникает относительно земной поверхности, в определенном направлении и с разной скоростью [1]. Его невозможно увидеть, подержать в руках или остановить. Но люди, как и все, что есть на планете, ощущают его силу — от легких дуновений до разрушительных порывов. С точки зрения метеорологии, ветер — это естественное явление, которое возникает благодаря тому, что у земли есть атмосфера. Некоторые ветры отличаются постоянством, другие возникают сезонно.
Что делает ветер:
- Влияет на климат и рельеф земли. Ветер переносит тепло, влагу и прохладу на сотни километров, что прямо отражается на погоде в конкретном регионе. Он также влияет на рельеф, выдувая рыхлый грунт. Так образуются дюны и барханы.
- Помогает флоре и фауне. Ветер переносит семена многих растений. Так различные виды флоры мигрируют по планете и селятся в новых местах, что способствует биоразнообразию. Кроме того, многие животные во время охоты ориентируются на запахи, которые переносит ветер.
- Служит источником энергии. С древности мореплаватели использовали силу ветра для путешествий под парусом. Благодаря ему работали зерновые мельницы. В наши дни ветер — один из источников чистой возобновляемой энергии. Для преобразования кинетической силы ветра в электрическую используют специальные ветряные турбины.
- Несет разрушения. Сильный штормовой или ураганный ветер способен оставить после себя катастрофический урон. В большинстве случаев люди научились прогнозировать приход сильных ветров, но полностью обезопасить себя от них человечество не в силах.
- Раздувает пожары. Ветер переносит большие массы воздуха, богатого кислородом. Если где-то возник пожар и подул ветер, то площадь возгорания стремительно возрастает. Тушить пожар при дующем ветре сложнее всего.
Почему дует ветер
Ветер дует из-за того, что поверхность Земли прогревается неравномерно. Это определяет разницу атмосферного давления [2]. Самый яркий пример — экватор и полюса, на которые солнечные лучи падают под разным углом. Локально на возникновение ветров влияют особенности рельефа: горы, большие озера и море, степи.
Горячий воздух менее плотный, он всегда стремится вверх, а остывая, опускается вниз. В частности, разогретые на экваторе воздушные массы мигрируют к полюсам, то есть в область пониженного давления. Глобально более холодный и плотный воздух движется над поверхностью Земли к экватору. Граница между этими областями называется фронтом, в нем зарождаются различные метеоявления: циклоны и антициклоны с разной погодой [3].
Еще один пример — морской бриз [4]. Он возникает от разницы температур суши и воды. Нагретый днем над землей воздух расширяется и движется вверх. Его место занимает более прохладный и плотный с моря. С сумерками ситуация меняется: прогретая за день вода долго сохраняет тепло, а суша остывает быстрее. Это заставляет ветер менять направление: в темное время суток бриз дует в сторону моря [5].
Направления ветра
Направление ветра указывают по сторонам света (горизонта), от которых он дует: южный, северный, восточный и западный. Отдельно используют детализацию, например, юго-восточный или северо-западный. Таким образом, упоминание в прогнозе погоды, что ветер южный, означает, что он дует с юга. На направление ветра влияют несколько сил [6]:
- Градиент давления — уравнивает давление, вынуждая воздух перемещаться из зоны высокого давления в область с низкими значениями.
- Сила Кориолиса — возникает от вращения Земли и заставляет движущиеся линейно объекты отклоняться вправо или влево в разных полушариях.
- Трение — поверхность Земли неоднородная, от чего ветер может замедляться, а также сходиться и расходиться в разных слоях.
Определяют направление ветра флюгером. Это механизм из подвижных элементов с указанием сторон света. На одном конце флюгера монтируют широкую пластину — ветер толкает ее, разворачивая стрелу флюгера по направлению своего движения.
В метеорологии также используют розы ветров — векторные диаграммы, на которых показаны основные направления ветра для конкретной местности. Составляют их по результатам многолетних наблюдений. В привязке к конкретной локации роза ветров может быть годовой, сезонной или для отдельного месяца. Эти данные в дальнейшем учитывают, например, при строительстве аэродромов [7].
Скорость ветра
Скорость ветра увеличивается пропорционально разнице в давлении
Скорость ветра измеряют анемометром, выражая значение в метрах в секунду (м/c) [8]. Замеры проводят на расстоянии не менее 10 м над землей. В прогнозах погоды отражают максимальную среднюю скорость при порывах или без них. Дополнительно приводят качественную оценку по общепринятой шкале Бофорта [9]:
- 0 баллов. Штиль: 0–0,2 м/c;
- 1 балл. Тихий: 0,3–1,5 м/c;
- 2 балла. Легкий: 1,6–3,3 м/c;
- 3 балла. Слабый: 3,4–5,4 м/c;
- 4 балла. Умеренный: 5,5–7,9 м/c;
- 5 баллов. Свежий: 8,0–10,7 м/c;
- 6 баллов. Сильный: 10,8–13,8 м/c;
- 7 баллов. Крепкий: 13,9–17,1 м/c;
- 8 баллов. Очень крепкий: 17,2–20,7 м/c;
- 9 баллов. Шторм: 20,8–24,4 м/c;
- 10 баллов. Сильный шторм: 24,5–28,4 м/c;
- 11 баллов. Жесткий шторм: 28,5–32,6 м/c;
- 12 баллов. Ураган: более 32,6 м/c.
Для скорости ветра характерна сезонность, которая отличается в разных регионах. Например, в европейской части России она достигает максимумов зимой, а в Восточной Сибири в это же время года скорость ветра минимальна. Самые сильные ветры в нашей стране дуют на островах, преимущественно в холодное время года.
Виды ветра
Храм Аполлона в городе Коринф, 23 апреля 2024 года
Ветры делят на глобальные, они же постоянные, сезонные и местные. Первые отличаются постоянством направления и скорости. Сезонные характерны для одного времени года или даже времени суток, местные — это особенность локальной зоны, например конкретных гор или моря.
Постоянные
Постоянные ветры дуют всегда и являются частью глобальной циркуляции атмосферы. Выделяют три типа таких ветров [10]:
- Пассаты. Это северо-восточные ветры в тропиках для Северного полушария и юго-восточные для Южного [11]. Пассаты из обоих полушарий сходятся в межтропической зоне конвергенции (МЗК), образуя облака. Они очень предсказуемые, именно благодаря им в древние времена мореплаватели прокладывали маршруты через Атлантику и Тихий океан. Интересный факт: слово пассат переводится как «путь» или ветер, благоприятствующий передвижению (с испанского pasada).
- Западные. Преобладающие ветры в средних широтах. Они оказывают значительное влияние на океанические течения, особенно в Южном полушарии. Одно из самых мощных называется течение Западных Ветров, которое опоясывает всю землю, пересекая Атлантику, Индийский и Тихий океаны [12].
- Восточные. Еще одно название таких ветров — полярные. Они спускаются с Южного и Северного полюсов, двигаясь в сторону экватора. Отличаются холодным и плотным воздухом [13].
Сезонные (переменные)
Схема бризовой циркуляции атмосферы
Сезонными, или переменными, ветрами называют воздушные массы, направление которых переменчиво. Траектория может меняться в зависимости от времени года или даже времени суток. Основные из таких ветров — муссоны и бриз.
- Муссоны. Охватывает районы, в которых проживают более половины населения Земли [14]. Отличаются кардинальной сменой направления в зависимости от сезона — зимы и лета (до 180 градусов). Летом муссоны дуют с океана, зимой — с суши. Летний муссон приносит влагу в засушливые регионы. Но иногда он превращается в штормы и бури, приводя к наводнениям и разрушениям.
- Бриз. Ветер, возникающий у побережья морей или больших озер, с выраженной сменой направления в течение суток. При свете солнца бриз дует с моря, с приходом темноты — с суши. Направление морского бриза перпендикулярно берегу, а расстояние, на которое он может проникнуть на сушу, колеблется в пределах 20–40 км от берега.
Местные
Это непериодические ветры, возникновение которых определяет рельеф и география конкретной местности. Но иногда они выходят за свой привычный ареал — например, африканский сирокко. Именно он время от времени приносит в Южную Европу красную и белую пыль из Сахары, а также удушающую жару.
Вот примеры некоторых местных ветров [15]:
- Бора. Холодный и сильный ветер, который движется к воде, сталкивается с возвышенностью, обтекает ее и с силой обрушивается в сторону моря.
- Сарма. Ветер, который возникает у берегов Байкала. Его провоцирует переход арктического воздуха через горные хребты вокруг озера. Скорость сармы превышает 15 м/c, с порывами до 50 м/c [16].
- Фен. Сухой теплый ветер, который характерен для горной местности и может очень быстро повысить температуру, например, над Альпами.
- Мистраль. Случается только на средиземноморском побережье Франции. Холодный и очень сильный ветер. Скорость часто превышает 18 м/c.
- Бизе. Схож с мистралем, но возникает в горных районах Швейцарии.
- Хамсин. Горячий и сухой ветер в Северной Африке и на Аравийском полуострове. Дует хамсин с юга или юго-востока в конце зимы и начале весны. Его температура может превышать 40°C.
