Движение воздуха

Движение воздуха обусловлено перепадами давления в атмосфере. Причиной перепадов является в основном неравномерное распределение солнечной энергии. Уже при разнице в 2,5 мм рт. ст. начинается перемещение воздуха. Главные формы движения воздушных масс - это ветер и воздушные потоки. 

Ветер представляет собой движение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении из области высокого давления в область низкого давления под действием гравитационных сил. Его скорость пропорциональна величине градиента давления, т.е. скорости изменения давления по горизонтали на заданном высотном уровне. Как и при течении воды, чем больше («круче») градиент, тем больше скорость. Сила и направление ветра могут изменяться за счет трения, турбулентности, вихревых движений, вращения Земли, центробежной силы. 

Воздушные потоки. Воздушными потоками называют в основном вертикальное перемещение воздуха. Примером могут служить конвекционный подъем теплого влажного воздуха и нисходящий поток холодного сухого воздуха. Ветры, стекающиеся со всех сторон в область низкого давления, в конце концов образуют единый восходящий воздушный поток. Поднимающийся воздух вследствие расширения охлаждается, а опускающийся благодаря сжатию нагревается. 

Результаты перемещения воздушных масс. Описанные формы движения воздуха распределяют по Земле тепло и влагу. Особую роль в распределении тепла играет водяной пар, содержащийся в воздухе. Количество тепла, необходимое для испарения воды, меняется обратно пропорционально температуре. На испарение 1 г воды при температуре 100°С требуется около 540 кал, а при температуре 0°С - около 600 кал. Следовательно, водяной пар переносит значительное количество тепла в латентном (скрытом) состоянии. Если влажный воздух затем охлаждается и водяной пар конденсируется, латентное тепло испарения выделяется. Таким образом, перемещение влажного воздуха способствует переносу тепла от места к месту и обеспечивает влагу для дождя.

Господствующие ветры. Циркуляция воздуха в атмосфере происходит по определенной схеме. Из-за хорошо выраженной разницы в температуре и давлении между экватором и полюсами действует сложная конвекционная система. Она включает 1) штилевую полосу на экваторе - зону низкого давления, которая возникла в результате чрезвычайно сильного нагревания и для которой характерны штиль или слабые ветры, восходящий поток влажного воздуха и частые грозы; 2) северо-восточные пассаты в северном полушарии и юго-восточные пассаты - в южном, дующие почти непрерывно; 3) субтропические зоны высокого давления с нисходящими потоками сухого воздуха около 30° северной и южной широты («конские широты»); 4) господствующие западные ветры в средних широтах; 5) полярные восточные холодные ветры, расходящиеся по спирали от полярных областей высокого давления, и 6) блуждающие пояса циклонических ураганов по краям поднимающихся масс холодного полярного воздуха (полярные фронты). На эти господствующие ветры и барические пояса влияет, кроме того, разница между сушей и морем, рельеф суши, смена времен года и местные факторы. Экваториальная штилевая зона, зоны пассатов и субтропические области высокого давления смещаются к северу и югу на несколько градусов по долготе в соответствии с годовым движением Солнца. Господствующие ветры оказывают большое влияние на климат. Они являются причиной выпадения сильных тропических ливней на наветренной стороне в горах и с подветренной стороны в пустынях. В средних широтах ветры приносят неустойчивую погоду. Кроме того, они вызывают образование океанических течений - дрифтового течения вдоль экватора к западу и огромных круговращений воды в Северной и Южной Атлантике и в северной и южной частях Тихого океана. 

Ветры меньшего масштаба. Кроме перемещения огромных масс воздуха в нем происходят многообразные движения меньшего масштаба. К ним относятся береговые и морские бризы, горные и долинные ветры, муссоны, ураганы и тайфуны, грозовые шквалы, торнадо, ветер чинук. Эти различные штормовые и низовые ветры иногда вызывают необычайно высокие приливы и прямо или косвенно участвуют в переносе тепла и влаги, в образовании волн, прибрежных течений, в транспортировке обломочного материала.