Пояси атмосферного тиску

Основною причиною виникнення в тропосфері різних областей тиску є різниця температур на поверхні Землі, яка залежить від кута падіння сонячних променів. Тож біля екватора — пояс (область) постійного низького тиску, а в районах полюсів — високого. Розглянемо рух повітря залежно від цієї закономірності. В екваторіальних широтах повітря нагріте, легке і піднімається до верхніх шарів тропосфери, спричиняючи пояс низького тиску. Поступово охолоджуючись, воно стискається й утворює (у верхньому шарі) область високого тиску. Відомо, що горизонтальні рухи повітря (вітер) виникають у напрямку від областей високого тиску до низького. Відповідно в приземному шарі повітря рухається до екватора з півдня і з півночі), а у верхньому — від екватора на південь і північ. У 30-х широтах обох півкуль у верхньому шарі тропосфери повітря охолоджується і опускається до поверхні Землі, утворюючи області високого тиску. Далі воно поширюється до екватора і 60-х широт обох півкуль, де стикається з повітрям, що рухається від полюсів. У районі їх зіткнення теплі повітряні маси починають підніматися, а в приземному шарі формуються області низького тиску. 

Таким чином, над поверхнею Землі виникають колові рухи повітря — вертикальні та горизонтальні. Вони відповідають розподілу поясів (областей) високого й низького тиску в тропосфері. 

Від переміщення повітря безпосередньо залежать інші атмосферні явища: температура, опади, хмарність, вологість тощо. 

Постійні вітри

Якщо є області постійного високого й низького тиску, то між ними утворюються постійні вітри, такі як пасати, західні вітри помірних широт та північно-східні і південно-східні вітри. 

Пасати (від голландського — постійні) — вітри, що дмуть від областей високого тиску (30° пн. ш. і пд. ш.) до області низького тиску (тобто екватора). Повітря, нагріте над екватором, піднімається і рухається до полюсів. Та оскільки земна куля обертається, на повітряну течію починає діяти сила обертання Землі. Чим далі від екватора, тим відхиляюча сила обертання Землі стає більшою, і повітря починає рухатись у Північній півкулі не на північ, а на північний схід. І коло 30° північної і південної широти повітря у верхній частині тропосфери вже йде з заходу на схід. Одже, під впливом обертання Землі навколо своєї осі вони відхиляються й утворюють північно-східний пасат у Північній півкулі та південно-східний — у Південній. Над океаном їх швидкість становить 10 — 12 м/с, над суходолом — 5 — 7 м/с. З давніх часів вітри допомагали мореплавцям на вітрильниках долати простори океанів. Скупчення повітря у верхніх шарах тропосфери на 30° північної і південної широти та його опускання приводять тут до зростання атмосферного тиску біля поверхні Землі та утворення величезних антициклонів. На південь від смуги найвищого тиску, тобто на південь від 30° широти у Північній півкулі, повітря переміщується в південному напрямі, тобто до екватора, де атмосферний тиск нижчий. У Південній півкулі також виникають аналогічні течії повітря в нижніх шарах атмосфери від пояса високого тиску (30° пд. ш.) в бік екватора і до помірних широт. Отже, пасати — це постійні вітри біля поверхні Землі від 30° північної і південної широти в напрямі до екватора. Вітри у верхніх шарах атмосфери від екватора до 30° північної і південної широти називаються антипасатами. Пасати і антипасати утворюють повітряне колесо, по якому підтримується безперервний кругообіг повітря між екватором і тропіками.

Західні вітри помірних широт дмуть від поясів високого тиску в 30-х широтах до 60-х широт обох півкуль. Західний напрямок пов'язаний з обертанням Землі навколо своєї осі. Зверніть увагу: у Північній півкулі західні вітри відхиляються праворуч, у Південній — ліворуч. На суходолі вони спричиняють погіршення погоди, хмарність та опади. 

Північно-східні і південно-східні вітри дмуть від полюсів (областей високого тиску) до 60-х широт обох півкуль. Північно-східні вітри поширені в Північній півкулі, а південно-східні — у Південній. Вони зумовлюють різке зниження температури і зменшують кількість опадів. 

Ще існують сезонні й місцеві вітри — бризи та мусони.

Бризи — це вітри з добовим періодом, які дмуть по берегах морів і великих озер. Денний бриз дме з моря (озера) на нагріте узбережжя, нічний — з охолодженого узбережжя на море (озеро). Вертикальна потужність бризового шару — декілька сот метрів, його розміщення вглиб берегової лінії — кілометри і десятки кілометрів. Бризи добре помітні в стійку літню погоду (в антициклонах). Вони спостерігаються на берегах Білого, Чорного, Азовського, Каспійського морів, Ладозького, Онезького озер, Севана, Іссик-Кулю та ін. Особливо яскраво бризи виявляються в тропіках.

Мусони — це рух повітря в нижній частині тропосфери над певними регіонами Землі з різкою зміною його напрямку від зими до літа на протилежний або близький до протилежного; напрям руху повітря при мусонах протягом сезону дуже стійкий. Оскільки зимові мусони частіше всього направлені з суші на океан (континентальні мусони), а літні - з океану на сушу (океанічні мусони), то одночасно зі зміною мусонів проходить зміна сухої малохмарної зимової погоди на вологу дощову літню. Мусони визначають основні особливості мусонного клімату. Мусонний клімат — клімат регіонів, у яких атмосферна циркуляція має характер мусонів і відрізняється різко вираженим річним ходом опадів — з дуже сухою зимою (континентальний мусон) і дощовим літом (океанічний мусон). На західних окраїнах материків у субтропічних широтах, де зимовий мусон спрямований з океану, а літній з материка, розподіл опадів за сезонами зворотній; клімат цих районів прийнято називати середземноморським.

Є тропічні і нетропічні мусони. Тропічні мусони — це мусони тропічних широт, найбільш характерно виражені в басейні Індійського океану, включаючи південь Азії, центральні райони Африки, північ Австралії. Літній тропічний мусон, як правило, океанічний, супроводжується значними опадами; зимовий континентальний створює малохмарну, суху погоду. Літній тропічний мусон на півдні Азії має переважно південно-західний напрям, зимовий — північно-східний.

Нетропічні мусони — це мусони нетропічних (помірних і полярних) широт, з добре вираженим переважанням одного напрямку вітру взимку і протилежного або близького до протилежного напрямку влітку. Вони пов'язані з сезонно змінним розподілом баричних систем над даним районом, що, в свою чергу, залежить від сильнішого охолодження взимку і нагрівання влітку материків у порівнянні з океанами. Особливо характерні нетропічні мусони Далекому Сходу (Східний Китай, Корейський півострів, Японія), менше — північній окраїні Євразії і деяким іншим регіонам.

Циклони та антикицлони

У тропосфері утворюються величезні вихори діаметром у сотні й тисячі кілометрів — циклони та антициклони. Виникнення цих потужних вихорів пов'язане з відхиляючою силою обертання Землі та змінами атмосферного тиску. 

Циклон (у перекладі з грецької — той, що кружляє) — вихороподібний рух повітря з низьким тиском у центрі. У Північній півкулі повітря рухається до центра проти годинникової стрілки (у Південній — навпаки). З наближенням до центра циклону швидкість вітру і кількість опадів зростають. Зокрема в Україні погода значною мірою залежить від діяльності циклонів. Під час тропічних циклонів бувають ураганні вітри. Вони завдають великої шкоди країнам, які розташовані на узбережжях океанів та островах. Так, у 1998 р. ураган «Пакуліна» спричинив великі руйнування в Мексиці, а в 2005 р. ураган «Катріна» — у Сполучених Штатах Америки. 

Антициклон на противагу циклону в центрі має високий тиск. Повітря в ньому рухається від центра до окраїн за годинниковою стрілкою (у Південній півкулі — навпаки). У центрі — низхідні потоки повітря, спостерігається безхмарна і сонячна погода. Влітку спекотно, взимку — морози. 

Повітряні маси та їх переміщення

Вертикальне та горизонтальне переміщення повітря в межах атмосфери (насамперед у тропосфері) називають циркуляцією атмосфери. Ти вже ознайомився з деякими особливостями такої циркуляції: сезонні й постійні вітри, циклони та антициклони. 

Повітряні маси - величезні об'єми повітря у тропосфері з подібними властивостями (температурою, вмістом вологи й пилу) і напрямком руху. Залежно від району утворення виділяють такі їх типи: екваторіальні, тропічні, помірні та арктичні Підчас переміщення вони змінюються, водночас зазнає змін і погода. Наведемо коротку характеристику основних типів повітряних мас. 

Екваторіальні (ЕПМ) — формуються над екватором. Вони теплі, вологі впродовж року. 

Тропічні (ТПМ) — у районах тропіків обох півкуль, так само теплі, але сухі цілорічно. В Україну, зокрема, надходять із Середземномор'я. 

Помірні (ППМ) — пов'язані з помірним тепловим поясом (в обох півкулях Землі). Температури різняться за порами року, вологість середня. 

Арктичні або антарктичні (АПМ) — формуються у високих широтах обох півкуль, для них характерні низькі температури й незначна вологість.

Помірні й тропічні повітряні маси, залежно від формування над суходолом чи океаном, поділяють на континентальні та морські. Морські мають більшу вологість та нижчі температури влітку і вищі температури взимку. Для континентальних властиві сухість повітря впродовж року, високі температури влітку і низькі — взимку. 

Атмосферні фронти

Між повітряними масами завжди є перехідна зона в декілька десятків кілометрів, яку називають атмосферним фронтом. Якщо переважає холодне повітря, то такий фронт називають холодним. Наразі очікують похолодання. Якщо насувається тепле повітря — відповідно теплий фронт приносить потепління, опади. Холодне повітря завжди залишається нижче від теплого. Тепле повітря піднімається вгору, конденсується водяна пара і випадають дощі, град, сніг. Тобто можна визначити, який саме атмосферний фронт насувається: якщо опади й похолодання — холодний, опади й потепління — теплий.