Так как наша Земля имеет шарообразную форму, различные участки ее поверхности нагреваются неравномерно. Это приводит к формированию различных областей атмосферного давления, в распределении которых выявляется строгая закономерность - широтная зональность.
На экваторе воздух нагревается от Земли. Являясь смесью газов, при нагревании он расширяется, становится легким и поднимается вверх. Восходящие токи воздуха формируют на экваторе у земной поверхности область низкого давления. В верхней тропосфере воздух оттекает в сторону полюсов. В полярных широтах, плохо прогретых Солнцем, холодный воздух опускается и образует у полюсов области повышенного давления.
Так как ветер движется из мест с высоким давлением в места с низким давлением, воздушные массы от полюсов должны двигаться обратно к экватору. Такая простая циркуляция воздуха могла бы существовать на невращающейся планете. На Земле атмосферная циркуляция значительно сложнее. Вследствие вращения нашей планеты вокруг собственной оси воздух, идущий от экватора, постепенно отклоняется к востоку в Северном полушарии и не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у параллелей 30° в обоих полушариях. При этом здесь формируется область высокого давления. На 60° широтах Северного и Южного полушария воздух, прогреваясь, поднимается вверх, образуя у земной поверхности область низкого давления. В тропосфере этот воздух оттекает в сторону полюсов и ЗСР широт, где нисходящие токи воздуха формируют у земной поверхности области высокого давления.
Таким образом, в результате неравномерного нагрева Земли и влияния отклоняющей силы вращения Земли вокруг собственной оси на планете формируются пояса атмосферного давления: низкого - экваториальные и умеренные широты; высокого - тропические и приполярные широты. Но необходимо помнить, что эти пояса могут смещаться. На это, во-первых, влияют различия в нагреве материков и океанов. В умеренных широтах зимой над сушей воздух холоднее, чем над океаном (суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает), поэтому давление над сушей выше, чем над океаном. Летом океан нагревается медленнее, и над сушей давление ниже, чем над океаном. В тропических широтах, где суша весь год теплее океана, такое смещение областей давления может и не наблюдаться. Во-вторых, смещение областей давления связано со смещением температур в Северном и Южном полушариях. Летом области давления смещены к северу, зимой - к югу. Это объясняется наклоном земной оси к плоскости ее орбиты.
Пояса атмосферного давления википедия
Поиск по сайту:
Климатические пояса
На Земле в зависимости от преобладающего типа климата различают такие климатические пояса: два полярных (арктический и антарктический), два умеренных, два тропических, один экваториальный и переходные – два субэкваториальных, два субтропических, два субполярных.
Экваториальный пояс распространяется на бассейны рек Амазонки и Конго, берега Гвинейского залива, Зондские острова. Круглогодично солнце занимает высокое положение, благодаря чему земная поверхность сильно нагревается. Среднегодовые температуры в этом климатическом поясе колеблются от 25 до 28 °C. При этом для этой территории характерна высокая влажность (70-90%). Годовое количество осадков обычно составляет более 2000 мм, причем на протяжении года они распределяются равномерно. Благодаря постоянной жаркой погоде и высокой влажности, создаются предпосылки для развития пышной растительности – экваториальных джунглей.
Субэкваториальные пояса охватывают огромную территорию, в частности Центральную Африку севернее и восточнее бассейнов реки Конго, Бразильское нагорье в Южной Америке, полуострова Индостан и Индокитай, Северную Австралию. Характерной чертой климата данного пояса является перемена типов воздушных масс в течение сезонов года: в летний период вся территория охвачена экваториальными массами, в зимний – тропическими. Соответственно различают два сезона: летний влажный и зимний тропический. На большей части территории пояса находятся редколесья и саванны.
Тропический пояс находится с двух сторон от тропиков на море и на суше. Тут круглогодично преобладают тропические воздушные массы. При наличии высокого атмосферного давления и незначительной облачности он характеризуется высокими температурами. Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца составляет более 30 °C. Осадков здесь выпадает крайне мало (меньше 200 мм). Именно в данном поясе находятся самые обширные пустыни мира – Сахара, пустыня Аравийского полуострова, Западно-Австралийская.
Субтропический пояс проходит между 25° и 40° северной и южной широты. Климат здесь характеризуется сменой типов воздушных масс соответственно сезонам года. Так, летом господствует тропический воздух, зимой – воздушные массы умеренных широт. Данный пояс подразделяется еще на три климатических региона: западный, восточный и центральный. Для лета западного региона характерна ясная и засушливая погода, для зимы — теплая и влажная. Это так называемый средиземноморский климат. В центральном и восточном регионах климат несколько отличается.
Умеренный пояс распространяется к северу и югу от субтропического и достигает полярных кругов. В Южном полушарии он характеризуется океаническим типом климата, в Северном делится на три климатических региона: западный, центральный и восточный. В западном регионе и Южном полушарии господствует влажный морской воздух. Годовые амплитуды температур небольшие. Распределение осадков на протяжении года равномерное. Понижение температуры зимой наблюдается, благодаря перемещению арктических (антарктических) воздушных масс. В восточном регионе климат муссонный. В центральном регионе накапливаются континентальные воздушные массы умеренных широт, характерны резкие перепады температур в течение года. Переходные субарктический и субантарктический пояса простираются севернее умеренных поясов двух полушарий. Они характеризуются сменой воздушных масс в соответствии со сменами сезонов года. Лето короткое и холодное, зима длинная, снежная, с морозами, метелями.
Арктический и антарктический пояса лежат в полярных областях. Климат здесь формируется при высоком атмосферном давлении холодными воздушными массами. Характерной особенностью данных поясов являются полярные ночи и дни длительностью до полугода. Ледяной покров не тает и покрывает Антарктиду и Гренландию.
Похожие материалы:
1. Атмосфера
2. Облака
5. Температура воздуха
Экваториальный пояс - географический пояс Земли, расположенный по обе стороны от экватора от 5°-8° с. ш.
до 4°-11° ю. ш., между субэкваториальными поясами.
Характеристики экваториального пояса:
- Преобладание в течение всего года экваториальных воздушных масс.
- Постоянно высокие температуры (на равнинах 24°-28 °C).
- Слабые неустойчивые ветры. Характерно наличие полосы пониженного давления с постоянным притоком в неё пассатов и тенденцией к общим восходящим движениям воздуха и быстрой трансформацией тропического воздуха во влажный экваториальный (относительная влажность 80-95 %).
- Обильные в течение всего года осадки (1500-3000 мм, местами до 10 000 мм).
- Постоянно жаркий и влажный экваториальный климат, обусловленный большим притоком солнечной радиации. Климатические сезоны не выражены или выражены слабо. Пониженное давление, обильные тропические дожди, высокая температура, но без засушливых периодов создают условия для произрастания влажноэкваториальных лесов и возделывания ценных тропических культур (саговая и кокосовая пальмы, бананы, ананасы, какао).
- Преобладают густые многоярусные леса с исключительным разнообразием флоры и фауны. Животный мир экваториальных лесов богат и разнообразен. Многие животные обитают на деревьях. Многочисленны различные обезьяны. Разнообразны птицы, насекомые, термиты. К наземным обитателям относят мелких копытных (африканский оленёк и др.).
Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.
Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:
- Бар (1 Ба=100000 Па);
- миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
- килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см 2 =98066 Па);
- техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).
Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.
В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа - жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.
Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.
Влияние атмосферного давления на погоду
Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).
Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.
Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.
Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.
Повышенное и пониженное атмосферное давление
В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.
Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10 21 г, а 1 м 3 воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.
На каждого из нас давит столб воздуха в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному.
Таким образом, внутреннее и внешнее давление уравновешиваются.
Барометр
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.
Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (рис. 1).
Рис. 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала
Нормальное атмосферное давление
За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.
Опыт Торричелли
Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.
Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).
Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.
Рис. 2. Опыт Торричелли
1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.
Повышенное и пониженное атмосферное давление
Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше - пониженным.
Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для нее — 748 мм рт. ст.
Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.
На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).
В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.
У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°.
В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое.
Общая схема распределения атмосферного давления такова (рис. 3): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70° широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления.
В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский.
Рис. 3. Общая схема распределения атмосферного давления
Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.
В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.
Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами (от греч. isos — равный и baros — тяжесть, вес).
Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом .
На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.
