Повітряні маси. Поняття про циклони та антициклони

Вчені помітили, що повітря тропосфери змінюється не тільки з висотою. Воно набуває різних властивостей залежно від того, над якою поверхнею знаходиться. Наприклад, над екватором повітря жарке і вологе. Над снігами і льодами Арктики воно холодне, сухе і прозоре. Над тепловими водами Атлантичного океану воно тепле і вологе, а над розпеченими пустелями влітку – сухе, гаряче, запилене. В результаті всю тропосферу складають ніби окремі рухливі частини – повітряні маси з різними властивостями: температурою, вологістю, запиленістю. За розмірами вони величезні – завбільшки з частину океану або материка. Вони переміщуються в різних напрямках, стикаються, витісняють одна одну.

Отже, в різних районах планети маси повітря можуть бути теплими або холодними, вологими або сухими, прозорими або запиленими. Таких властивостей повітря набуває, якщо тривалий час перебуває над певною поверхнею.

Залежно від району утворення розрізняють екваторіальні, тропічні, помірні (в обох півкулях) і арктичні (антарктичні) повітряні маси. За їх назвами легко визначити їх властивості. Над територію України панують помірні, але приходять і арктичні та тропічні повітряні маси.

Якщо повітряна маса сформувалася над океаном, вона буде відрізнятися від тієї, що утворилася над континентом. Влітку вода океану холодніша за суходіл, а взимку тепліша. Тому морська повітряна маса влітку – холодна, а взимку – тепла в порівнянні з континентальним повітрям. Повітряні маси, крім екваторіальних, можуть бути і вологими (морськими), і сухими (континентальними).

Отже, причиною формування різноманітних повітряних мас є нерівномірне нагрівання земної поверхні Сонцем і різні властивості її в різних теплових поясах.

Переміщення і зміна повітряних мас. Утворені повітряні маси неминуче починають переміщуватися. Ви вже знаєте, що причиною їх руху є нерівномірне нагрівання поверхні і, як наслідок, різниця в атмосферному тиску. Переміщення мас повітря є основною причиною швидких змін погоди. Це воно жарку сонячну погоду влітку може раптом змінити на прохолодну і дощову, а взимку після відлиги принести сильні морози. Коли настає похолодання, кажуть про прихід холодної повітряної маси. А потепління означає прихід теплої повітряної маси.

Повітряні маси свої властивості зберігають тривалий час. Проте, просуваючись усе далі й далі над земної поверхні, вони змінюються: втрачають або поповнюють вологу або тепло. Так, помірне морське вологе повітря, рухаючись над суходолом поступово нагрівається і висушується, перетворюючись на континентальне.

Циклони і антициклони. Слово “циклон” ми часто чуємо у повідомленнях про погоду. В перекладі з грецької воно означає “той, що кружляє”. Сама назва вказує на круговий рух повітря, що виникає на межі двох повітряних мас. Циклон – це величезний атмосферний вихор діаметром 3 000 км з низьким тиском у центрі. Тому повітря рухається від країв вихору до центру. Але під дією відхиляючої сили обертання Землі вітер у циклоні починає відхилятися, огинаючи область низького тиску проти годинникової стрілки в Північній і за годинниковою стрілкою в Південній півкулі. Це нагадує гігантський повітряну дзиґу, яка протягом одного-двох тижнів переміщується зі швидкістю 40 км/год. Проходження циклону супроводжується вітряною, хмарною з опадами погодою. Влітку він несе похолодання, взимку – потепління. На погоду в Україні впливають циклони, що зароджуються над північною частиною Атлантичного океану. Щорічно їх у нас буває понад 40.

Особливими є тропічні циклони. Вони зароджуються в тропічних широтах над теплими ділянками океану (з температурою води +28 ⁰С). У тропічному циклоні скупчуються хмари, лютують зливи, грози, штормові вітри. Але цікаво, що в самому центрі циклону тихо. Там утворюється область прояснення діаметром 30 км, яку називають оком бурі. Тропічні циклони в Азії називають тайфунами, Австралії – вілі-вілі, Америці – ураганами (буревіями). Вони приносять великі руйнування, зливи, наганяють воду на узбережжя, спричиняючи повені. Щорічно на Землі виникає близько 120 тропічних циклонів. З ХХ ст. їм стали давати імена. Ураган “Катріна”, що виник біля південно-східного узбережжя США у 2005 р., був одним із найжорстокіших за останній час. Він завдав страшних руйнувань. Незважаючи на застережливі заходи, загинуло багато людей.

Антициклони – інші атмосферні вихори, що утворюються в одній повітряній масі. У їх центрі – тиск високий. Тому вітер спрямований від центру до його країв. Унаслідок дії обертання Землі вітри відхиляються за годинниковою стрілкою в Північній півкулі і проти годинникової стрілки в Південній. Влітку антициклони приносять малохмарну, теплу і навіть спекотну погоду, взимку – ясну, суху і морозну.

Значення переміщення повітря. Атмосфера не є чимось застиглим, вона рухома. Переміщення повітря в ній здійснюється за рахунок поєднання горизонтальних і вертикальних рухів. Не випадково атмосферу називають повітряним океаном, де є повітряні течії – вітри. Працьовитість вітрів, їх невичерпна енергія відомі давно. Вони переносять тепло і вологу з одних широт у інші, з океанів у глиб материків. Завдяки загальному рухові повітря тепло і волога на Землі перерозподіляються. Якби не було переміщення повітря, то на екваторі було б значно спекотніше (десь на 13 ⁰С), а біля полюсів набагато холодніше. Вітер – могутня сила, що здійснює руйнування, переніс і відкладення в інших місцях частинок порід.

Люди й собі з давніх-давен навчилася використовувати рух повітря. Вітер працював у вітряках, де мололи зерно на муку, на вітрильних суднах, якими долали моря і річки. Нині за допомогою вітряних двигунів отримують електроенергію.

Погода та клімат.

Температура повітря, напрямок вітру, атмосферний тиск, хмарність, опади – це основні елементи погоди. Всі вони тісно пов’язані й взаємообумовлені. Тому зміна одного з них приводить до зміни інших. Так, температура повітря впливає на вологість і розподіл атмосферного тиску, тиск – на вітри, вітри – на опади. У свою чергу, опади, хмарність, вітер впливають на температуру повітря. Взаємодія всіх цих елементів і процесів обумовлює певний стан атмосфери.

Отже, коли говорять про погоду, то мають на увазі стан нижнього шару атмосфери в даному місці у певний час (або за який-небудь проміжок часу – за добу, місяць, сезон).

Зміна погоди. Основною властивістю погоди є мінливість. Погода змінюється у часі – протягом року, сезону і навіть доби. Про це свідчать щоденні повідомлення про погоду.

І дійсно, погода рідко залишається незмінною довго. Тільки у нашій місцевості протягом одного дня вона може мінятися кілька разів: вранці, наприклад, було прохолодно, вдень стало тепліше і пройшов дощ, увечері зникли хмари і стих вітер, вночі випала роса. Першим вісником зміни погоди є зміна атмосферного тиску, напрямку і швидкості вітру. Зміна цих елементів і явищ погоди часто негативно позначається на самопочутті деяких людей. Якщо протягом кількох днів зберігається однакова погода, то її називають стійкою.

Основною причиною зміни погоди є нерівномірне нагрівання поверхні Землі, що зумовлює переміщення повітряних мас. Переміщуючись, вони приносять потепління або похолодання, вітряну або безвітряну, хмарну або безхмарну, з опадами або без опадів погоду. Наприклад, на більшу частину України “погода приходить із заходу” – із заходу приходить повітряна маса з північної частини Атлантичного океану. Влітку вона приносить не тільки в Україну, а й на більшу частину Східноєвропейської рівнини хмарну прохолодну погоду. При вторгненні повітряних мас з Арктики і влітку, і взимку настає похолодання.

Типи погоди. Характеризуючи погоду як жарку, теплу, холодну, морозну, ми говоримо про тип погоди. Тип погоди – це узагальнена характеристика погоди, що включає відомості про середньодобові показники температури, стан хмарності, опади, наявність або відсутність вітру.

Так, у різних районах Землі майже постійно спостерігається один і той самий тип погоди: на екваторі – спекотна з рясними дощами, у тропіках – спекотна і суха, в полярних районах – морозна і суха. В наших помірних широтах влітку погода тепла, іноді спекотна; взимку – холодна, морозна, з температурою нижче 0 ⁰С; навесні і восени температури переходять від від’ємних до додатних. Ці ознаки погоди є характерними, або типовими.

У будь-якій місцевості бувають різні погод, які змінюють одна одну протягом року. При цьому погода одного року ніколи не повторює точнісінько погоду попередніх років. Наприклад, березень цього року може бути дещо теплішим і менш дощовим, ніж березень минулого року. Але, незважаючи на відхилення, погода кожного року повторюється в загальних рисах. Так проявляється багаторічний режим погоди – “порядок” її зміни протягом року. Для України, наприклад, характерна зміна чотирьох пір року і відповідно зміна погод – від жарких влітку до морозних взимку. І в цьому різноманітті зима завжди є найхолоднішою порою року, а літо – найтеплішою. І як би не змінювалася погода, впевнено можна сказати, що ніколи взимку у нас не буде жарко, а влітку – морозно. Таке можливе лише у казці про дванадцять братів-місяців, які міняли пори року. Сукупність характерних для даної місцевості типів погод, що повторюються з року в рік, називають кліматом.

Якщо погоду можна описати, спостерігаючи за нею протягом доби чи місяця, то охарактеризувати клімат місцевості можна, маючи відомості про погоду за тривалий час – десятки років. Для цього необхідно узагальнити багаторічні спостереження за температурою, тиском, вологістю повітря та іншими елементами погоди. Зазвичай у характеристику включають і відомості про найвищі і найнижчі температури, найбільшу і найменшу кількість опадів за весь час спостережень.

Кліматотвірні чинники. До формування клімату у будь-якому куточку земної кулі причетні Сонце, повітряні маси і земна (підстильна) поверхня. Від кількості сонячної енергії, яку отримує земна поверхня, залежить нагрівання повітря. Повітряні маси з певними властивостями визначають клімат тих місць, куди надходять. Підстильна поверхня (вода чи суходіл, рівнинна чи гориста, піщана, вкрита рослинністю або льодом) може по-різному впливати і на прихід сонячної енергії, і на переміщення повітряних мас. Кількість сонячної радіації, повітряні маси, підстильну поверхню називаютькліматотвірними чинниками.

Формування клімату місцевості. Особливості клімату місцевості залежать від багатьох умов. Від географічної широти залежить кут падіння сонячних променів і, відповідно, кількість сонячної енергії, яку отримує земна поверхня. Ви вже знаєте, що кут падіння променів зменшується з віддаленням від екватора. Чим менший кут падіння, тим менше нагрівається поверхня, а від неї і повітря, тим холоднішим буде клімат. На екваторі сонячні промені протягом всього року падають опівдні на земну поверхню майже прямовисно (під кутом 90⁰). Тому температура повітря там висока (понад 20⁰С) і клімат відповідно жаркий. З віддаленням від екватора промені падають з деяким нахилом – кут їх падіння стає меншим. Вони менше нагрівають суходіл і море. Внаслідок цього менше нагрівається повітря, і клімат стає холоднішим – помірним. У полярних районах сонячні промені падають під таким малим кутом, що ніби ковзають поверхнею, а тому нагрівають її слабо. Тому зими там холодні, суворі, а літо коротке і прохолодне. Крім того, льоди і сніг, які поширені на великих просторах, відбивають сонячне проміння. Клімат у цих районах дуже холодний. Отже, внаслідок розподілу сонячного тепла за різними широтними зонами клімат змінюється від екватора до полюсів, тобто зонально.

Клімат місцевості залежить від віддаленості від океанів і морів. На одній і тій самій широті, незважаючи на отримання однакової кількості сонячної енергії, місцевість має різні температури повітря і кількість опадів, а отже, різний клімат. Це пояснюється впливом океанів і морів. Взимку повітря над океаном тепліше, ніж над суходолом. Тому повітряні маси, що надходять взимку з океану, здійснюють отеплювальний вплив, пом’якшуюючи зиму. З віддаленням від океану вплив теплих морських повітряних мас слабне, тому зима стає холоднішою. В глибині материка їх вплив майже не відчутний. Влітку ж суходіл тепліший за океан, тому в приморських районах літо прохолодніше, ніж у віддалених від океану районах.

Клімат океанів, островів, західних узбереж материків у помірних широтах з прохолодним літом і теплою зимою (амплітуда коливань температури повітря невелика), великою кількістю опадів, що випадають цілий рік, називають морським. Наприклад, на клімат Європи у помірних широтах великий вплив здійснює Атлантичний океан, з якого постійно із західними вітрами надходять повітряні маси. З віддаленням від океанів у глиб континентів частіше буває безхмарна сонячна погода. Літо стає жарким, а зима морозною (збільшується амплітуда коливання температури), менше випадає опадів (вологі повітряні маси не доходять). Такий клімат називають континентальним. Розрізняють клімати помірно континентальний, континентальний, різко континентальний. В Україні сформувався помірно континентальний клімат. На узбережжях морів і океанів, де панують вітри мусони, які роблять літо вологим, прохолодним, а зиму – сухою, сформувався мусонний клімат.

На клімат місцевості впливає висота над рівнем моря. Ви вже знаєте, що з підняттям у гори температура повітря знижується. Тому на одній і тій самій широті холоднішим буде клімат у горах, порівняно з рівнинами. Наприклад, в Африці в екваторіальних широтах, де жаркий і вологий клімат, височіє гора Кіліманджаро, на вершині якої протягом усього року лежить сніг.

Для формування клімату місцевості має значення і рельєф. Він впливає на переміщення повітряних мас: сприяє або перешкоджає їх просуванню. Над великими рівнинами повітряні маси вільно поширюються на тисячі кілометрів. Наприклад, на просторах Східноєвропейської рівнини ніщо не перешкоджає вільному переміщенню з півночі холодних арктичних повітряних мас. Дихання Арктики відчутне аж в Україні. Натомість гори стають перешкодою на шляху повітряних мас. Наприклад, Гімалаї гігантською стіною заступають дорогу вологим повітряним масам, що надходять з Індійського океану, і не дають просуватися на північ. Піднімаючись схилами гір, повітря охолоджуються і з нього випадають опади. Тому біля підніжжя і на південних навітряних схилах клімат жаркий і дуже вологий (понад 10 000 мм опадів на рік). А далі на північ клімат стає холодним і сухим (200 мм опадів на рік).

Океанічні течії через повітряні маси впливають на клімат узбереж. Клімат узбереж, що омиваються теплими течіями, тепліший і м’якший, ніж у внутрішніх районах, що розташовані на тих самих широтах. Узбережжя, що омиваються холодними течіями, навпаки, мають холодніший і сухіший клімат. Прикладом може слугувати клімат Скандинавського півострова, на який здійснює отеплювальний влив тепла Північноатлантична течія. На півострові ростуть хвойні ліси. Натомість більша частина острова Гренландія, що лежить приблизно на тих самих широтах, цілий рік вкрита льодом. Холодні течії крім того підсилюють сухість клімату. Вони охолоджують нижні шари повітря і воно, як відомо, стає більш щільним і важким, не піднімається і не створює хмари та опади. Від теплих течій повітря нагрівається і зволожується. З підняттям угору воно стає перенасиченим, утворюються хмари, випадають опади.

Отже, вся земна поверхня взаємодіє з атмосферою через обмін теплом і вологою. І їх кількість може сильно відрізнятися залежно від характеру земної поверхні.