Почему дует теплый и холодный ветер. Почему дует ветер
Подобно некоторым другим планетам Солнечной системы Земля окружена слоем газов. Этот слой называется атмосферой. Земная атмосфера состоит в основном из азота и кислорода.
Отдельные молекулы газов постоянно с высокой скоростью перемещаются в различных направлениях. Все вместе они прочно привязаны к Земле, силой ее гравитации.
Что такое ветер?
Ветер - это совместное перемещение в одном на правлении больших масс молекул атмосферных газов. Ручеек таких движущихся синхронно молекул может свистеть, обдувая высокое здание, и срывать с прохожих шляпы, но если молекул целая река, да еще шириной в несколько километров, то такой ветер может облететь вокруг всей планеты.
В закрытом помещении, где воздух едва движется, можно даже забыть о его существовании. Но если выставить руку за окно движущегося автомобиля, то становится ясно, что воздух существует, и хотя он невидим, но оказывает ощутимое давление. Действительно, мы постоянно испытываем на себе давление воздуха, который кажется эфемерным и невесомым. Но на самом деле вся атмосфера Земли весит ни много ни мало 5 квадриллионов тонн.
Ветры случаются от того, что атмосферное давление в разных участках атмосферы несколько различается. Почему разница в давлении вызывает ветер? Представьте себе плотину. Высота уровня воды с одной ее стороны 6 метров, с другой - 3. Если открыть шлюзы плотины, то вода быстро потечет в ту сторону, где уровень воды 3 метра, и будет течь, пока уровни воды не сравняются. Нечто подобное происходит и с воздухом.
Материалы по теме:
Почему Луна меняет форму? Фазы Луны
Давление в разных участках атмосферы различно, потому что эти участки имеют неодинаковую температуру. В теплом воздухе молекулы движутся быстрее и стремятся разлететься в разные стороны, поэтому теплый воздух более разрежен, вес его снижается, и уменьшается создаваемое им давление. В холодном воздухе молекулы собираются в более тесные скопления, вес такого воздуха больше, а значит, и давление выше, чем у теплого воздуха.
Людям важно уметь определять направление ветра. Ведь перемена ветра несёт перемену погоды. Например, северный ветер во многие области нашей страны приносит похолодание, южный – потепление, ветер с моря несёт влагу, из засушливых областей дуют сухие ветры.
Называют ветер по той стороне горизонта, откуда он дует. Если ветер подул с северо – запада, то говорят, что он северо – западный, если с юго – запада – юго – западный.
Зная стороны горизонта и умея ориентироваться на местности, вы можете определить, откуда дует ветер. Направление ветра можно узнать по развевающемуся флажку, по направлению дыма, идущего из труб.. Но более точно это можно сделать с помощью флюгера.
Флюгер – прибор, стрелка которого свободно вращается на вертикально установленном стержне. Острый конец стрелки всегда направлен против ветра. Ниже стрелки прикреплены неподвижно восемь стерженьков – указателей основных и промежуточных сторон горизонта.
Флюгер изобрели несколько тысяч лет назад. Во многих городах стало обычаем украшать шпили высоких зданий флюгером.
Почему дует ветер?
Представь, что мы сейчас не в комнате, а на лесной поляне. Сидим мы с тобой у костра и смотрим, как охватывает огонь сухие ветки, как с треском взмывают ввысь искры. Отчего искры летят вверх? Может, их что – то подталкивает? Только что?
Давай понаблюдаем за костром. Когда костёр горит жарко, без дыма, то можно увидеть, как над ним, устремляясь вверх, струится горячий воздух. Вот он – то несёт к небу искры.
А может, ты видел, как дрожит воздух над асфальтом? Так происходит потому, что солнце накаляет асфальт, а асфальт нагревает воздух. Тёплый воздух легче холодного, вот он и поднимается вверх, а кажется, что он дрожит.
Солнце греет не только твой двор, но и твоё село или город, поля и леса. С каждым летним днём становится всё теплее и теплее. И воздух над землёй делается всё теплее и легче. Поднимаются высоко в небо тёплые воздушные потоки.
А в это же время где – то на Земле стоит холодная погода. И воздух там холоднее, а значит тяжелее. Массы холодного воздуха двигаются туда, где теплее, тёплый воздух как бы освобождает им место. Вот получается ветер.
А что заставляет ветер летать с места на место, иногда за тысячи километров? Солнце! Оно греет землю неравномерно: всегда где – то теплее, где – то холоднее. А если бы во всём мире была одинаковая температура, не было бы на Земле ни ветерка.
Какая от ветра польза?
Пролетел ветер над городом. Унёс с собой пыль и копоть – дышать стало легче. Полетел дальше – тучи разогнал, дороги высушил. Раскалённой земле прохладу принёс. Небо облаками затянул, и пошёл дождь сильный – сильный. Напоил сухую землю водой, и всё зазеленело.
Ветер к морю прилетел, дунул, паруса надул, лодки погнал. Раньше он и корабли двигал, потому что корабли тогда были парусными. Нет ветра – они и плыть не могут: сидят люди у моря и ждут погоды. Ветер и теперь кораблям помогает. С попутным ветром они быстрее плывут.
Ветер выполняет ещё одну незаметную, но очень важную работу. Чтобы на месте цветков выросли плоды, цветочная пыльца должна с одного цветка перелететь на другой. Эту пыльцу на многие цветы переносят пчёлы. Но чаще это делает ветер. Ветерок подует, и пыльца летит с одного цветка на другой.
И плоды с семенами ветер тоже переносит. Ты же видел, как летают плоды берёзы, клёна, вяза? Ветер помогает им переселиться на новые места, где для молодых растений больше света, тепла, пищи.
Какие злые ветры летают над землёй?
Сверкает молния, грохочет гром. Ветер – смерч по волнам носится, как змея извивается. Вдруг ринулся из косматой тучи вниз, хобот вытянул, воду в море винтом завертел. Тучу с морем столкнул, водяным столбом закружил. С рёвом помчался дальше.
Смерч и на земле из пыли, песка столбы скручивает, всё, что на пути встречает, в себя втягивает. А перестаёт кружить, всё назад на землю падает.
Злой ветер – смерч, а иногда смешные дела делает. Падают раз с неба лягушки. Люди удивляются. Что такое? А это смерч над болотом пролетел – с грязью, с водой лягушек до туч подбросил. Вот теперь они вместе с дождём и падают. И не только лягушки, но и рыбы, апельсины с неба падают!
Есть и другие страшные и злые ветры, например буран, суховей, ураган. Зимой буран снег кружит, дороги заметает, деревья валит. Летом горячий, будто из печки вырвался, ветер – суховей пго степи носится. Траву, деревья, землю – всё, как огнём, палит.
Ураганы – это гигантские воздушные вихри. Обычно они сопровождаются проливными дождями, приводящими к наводнениям. Шквальные бури возникают в тёплое время года. Они сопровождаются сильными грозами и ливнями. Такие явления возможны в любой местности. Часто они даже имеют собственные названия: новороссийская бора. Всё это вызывает большие разрушения, приводит к человеческим жертвам.
Это нечто загадочное. Мы никогда его не видим, но мы всегда его чувствуем. Так почему же дует ветер? Узнайте в статье!
Ветер — это движение воздушных масс. Несмотря на то что мы не видим воздуха, мы знаем, что он состоит из молекул различных видов газов, в основном азота и кислорода. Ветер — это явление, при котором множество молекул движется в одном направлении.
Откуда же он берется? Ветер вызван различиями давления в атмосфере Земли: воздух из области с высоким давлением будет двигаться в сторону области с низким. Сильный ветер возникает, когда воздух перемещается между областями с огромными различиями в уровнях давления. Собственно, этот факт во многом объясняет, почему ветер дует с моря на сушу.
Образование ветра
Ветер — это движение воздуха у поверхности Земли. Он может быть нежным дуновением или сильным штормом. Самый сильный ветер случается во время явлений, называемых торнадо, циклонами и ураганами. Его вызывают изменения в температуре воздуха, суши и воды. Когда воздух двигается параллельно теплой поверхности, он нагревается и поднимается — это оставляет место для более прохладных масс. Воздух, «втекающий» в эти пустые пространства, — ветер. Его называют по направлению, из которого он исходит, а не по направлению, в котором он дует.
Бризы: береговые и морские
Береговые и морские бризы — это ветровые и погодные явления, характерные для прибрежных районов. Береговой бриз — это ветерок, дующий от суши к водоему. Морской бриз — это ветер, дующий с воды на землю. Почему дует ветер с моря и наоборот? Береговые и морские бризы возникают из-за существенной разницы температур наземной и водной поверхностей. Они могут простираться на глубину до 160 км или проявляться в виде локальных явлений, которые быстро ослабевают уже в первых нескольких километрах вдоль береговой линии.
С научной точки зрения...
Модели наземного и морского бриза могут сильно влиять на распределение тумана, вызывать накопление или рассеивание загрязнений по внутренним районам. Текущие исследования принципов циркуляции наземного и морского бриза также включают в себя попытки моделирования схем движения ветра, ведь это влияет на потребности в энергии (например, требования к нагреву и охлаждению) в пострадавших районах. Ветер также оказывает воздействие на зависящие от погодных условий операции (например, с воздушным судном).
Поскольку вода имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем пески или другие материалы земной коры, при определенном количестве солнечного облучения (инсоляции) ее температура будет расти медленнее, чем на суше. Независимо от температурной шкалы, в дневное время температура суши может колебаться в пределах десятков градусов, в то время как у воды изменяется менее чем на половину градуса. И наоборот, высокая теплоемкость предотвращает быстрые изменения температуры жидкости ночью, и, таким образом, в то время как температура суши может упасть на десятки градусов, у воды она остается относительно стабильной. Кроме того, более низкая теплоемкость материалов земной коры часто позволяет им остывать быстрее моря.
Физика моря и суши
Итак, почему дует сильный ветер? Воздух над соответствующими поверхностями земли и воды нагревается или охлаждается в зависимости от проводимости этих поверхностей. В течение дня более высокая температура земли приводит к возникновению более теплых и, следовательно, менее плотных и более легких воздушных масс над побережьем по сравнению с такими, прилегающими к поверхности воды. По мере того как теплый воздух поднимается (явление конвекции), более холодный воздух движется по направлению к пустотам. Вот почему дует ветер с моря, и в течение дня обычно бывает прохладный морской бриз, идущий от океана к берегу.
В зависимости от разницы температур и количества поднятого воздуха, морской бриз может иметь иметь порывы со скоростью от 17 до 25 км в час. Чем больше разница температур между сушей и морем, тем сильнее ветер земли и морской бриз.
Почему дует ветер с моря
После захода солнца воздушная масса над прибрежной землей быстро теряет тепло, в то время как над водой она обычно не слишком отличается от ее дневной температуры. Когда воздушная масса над землей становится прохладней, чем воздушная масса над водой, наземный ветер начинает дуть от земли до моря.
Возбуждение теплого влажного воздуха из океана часто приводит к возникновению над береговой линией дневных облаков. Кроме этого, нередко движение воздушных масс и морские бризы используются туристами для полетов на дельтапланах. Несмотря на то что наземные и морские бризы преобладают на морском побережье, они также часто регистрируются вблизи крупных водоемов. Береговые и морские бризы приводят к повышению уровня влажности, возникновению осадков и умеренным температурам в прибрежных районах.
Объяснение для детей: почему дует ветер
Морские бризы чаще всего наблюдаются в жаркие летние дни из-за неравных скоростей нагрева земли и воды. В течение дня поверхность суши нагревается быстрее поверхности моря. Поэтому часть атмосферы над землей теплее, чем над океаном.
Теперь вспомним, что теплый воздух легче, чем более холодный. В результате он поднимается. В результате этого процесса более прохладный воздух над океаном занимает место у поверхности земли, чтобы заменить восходящие теплые массы.
Тем не менее стоит знать о том, что ветер формируется не только в результате различий в температуре. Глобальные движения атмосферы возникают в результате вращения Земли. Эти ветры группируют пассаты и муссоны. Пассаты происходят вблизи экватора и двигаются либо с севера, либо с юга к экватору. В средних широтах Земли, между 35 и 65 градусами, преобладают западные ветры. Они дуют с запада на восток, а также в сторону полюсов. Полярные ветры дуют вблизи северных и южных полюсов. Они движутся с полюсов на восток или на запад соответственно.
Наш мир полон загадок и интересных вещей. Разгадать их — задача человечества. Впереди нас ждут еще большие открытия, а пока мы уже точно знаем ответ на вопрос о том, как и почему дует ветер, а также какими факторами обусловлено его образование. Это дает возможность прогнозировать изменения погодных условий.
Более трёхсот лет назад Галлей, известный главным образом благодаря открытой им комете, предложил объяснять возникновение ветра действием архимедовой силы при перепаде температуры: тёплый и лёгкий воздух поднимается, тяжёлый и холодный - опускается.
Международная группа исследователей, в которую вошли сотрудники Петербургского института ядерной физики, предложила принципиально новый физический механизм образования ветра в земной атмосфере.
Потоки газов возникают при перепадах (градиентах) давления. Давление воздуха уменьшается с высотой, образуя вертикальный градиент давления, однако он не создаёт ветра. Работу, производимую при движении воздуха этим градиентом давления, в точности компенсирует противоположная по знаку работа силы тяжести, и воздух находится в равновесном состоянии.
Влажный воздух, поднимаясь, охлаждается, и водяной пар конденсируется. Поэтому давление водяного пара с высотой падает быстрее, чем этого требует условие равновесия. При этом работа, совершаемая градиентом давления над влажным воздухом при его подъёме, в несколько раз превышает работу силы тяжести, действующей на водяной пар. Именно эта разница и создаёт ветер в земной атмосфере. Неравновесное вертикальное распределение водяного пара можно сравнить со сжатой пружиной, которая распрямляется при подъёме влажного воздуха, приводя его в движение. Поэтому конденсационная мощность, связанная с вертикальным подъёмом воздуха, в соответствии с законом сохранения энергии переводится в мощность горизонтальных ветров.
Мощность атмосферной циркуляции определяется локальной скоростью конденсации и, следовательно, осадками. Количественная оценка мощности глобальной циркуляции воздуха, полученная на основе новой теории, прекрасно совпала с накопленными данными наблюдений (о мощности ветровой циркуляции можно независимо судить по наблюдаемым горизонтальным градиентам давления и скоростям ветра).
В области конденсации возникает зона пониженного давления, затягивающая воздух из прилегающих областей. На суше такие устойчивые зоны пониженного давления создаются обширными лесами: влага сохраняется в лесной почве, испаряется с поверхности почвы и листьев и конденсируется над пологом леса. При этом возникает ветер, приносящий влагу с океана.
Новая теория вызвала бурную дискуссию в научном сообществе. Статья, отправленная в журнал Atmospheric Chemistry and Physics («Атмосферная химия и физика»), находилась на рецензировании более двух с половиной лет. В итоге редакционная коллегия журнала , снабдив её комментарием редактора (полный текст статьи : стр. 1039–1056, комментарий редактора можно прочитать на стр. 1054). В нём подчёркивается, что публикацию «совершенно нового взгляда на движущую силу атмосферной динамики» следует рассматривать как «призыв к дальнейшему развитию» представленных авторами положений.
Большинство детей в определенный период своего развития становятся «почемучками». Поток вопросов от них не прекращается даже во время еды, и мамы и папы, а также бабушки и дедушки иногда просто теряются и не знают, как ответить на то или иное «Почему?..».
Некоторые малыши придумывают разные вопросы просто на ходу, а на каждый ответ, который приготовили для них родители, у них уже есть около пяти новых вопросов на эту или другую тему. К слову, чаще всего все эти «Почему?..» дети задают мамам и папам в самый неподходящий для этого момент времени.
Объяснить ребенку сложный физический или биологический процесс так, чтобы он понял, бывает очень непросто. Например, вот как ответить крохе, или почему все время дует ветер? Если начать теряться, придумывая различные объяснения, ребенок очень быстро «засыплет» вас еще большим количеством вопросов. Далее мы предлагаем вам небольшой рассказ для детей, из которого они смогут легко понять, почему дует ветер.
Как объяснить ребенку, почему дует ветер?
Прежде, чем начать свое повествование, объясните ребенку, а еще лучше продемонстрируйте вот такой – если маминым феном нагреть воздушный шарик, то он еще больше надуется и начнет подниматься вверх. Если же после этого его засунуть в холодильник или вынести на улицу зимой, он вновь уменьшится в размерах и опустится вниз.
Почему так происходит? Да потому, что воздух, нагреваясь, становится легче, а когда он охлаждается – тяжелеет. Далее малышу будет проще объяснить, что ветер – это тот же воздух. А дует он потому, что воздух из теплых стран поднимается вверх, а холодный северный ветер сразу же летит занять его место. Ветер – это и есть постоянные, нескончаемые перемещения теплого и холодного воздуха.
Для более доступного понимания можно также провести аналогию с водой. Каждый ребенок хотя бы раз видел, как течет вода в реке. А ветер – это и есть точно такие же реки, только воздушные, которые постоянно текут вокруг всего Земного шара.