Ветер

Ветроуказатель — простейшее устройство для определения скорости и направления ветра, использующееся на аэродромах.

Ве́тер — поток воздуха в горизонтальном направлении. На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении; на других планетах он является потоком свойственным этим планетам атмосферных газов. Сильнейшие ветры Солнечной системы наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Солнечный ветер является потоком разряженных газов от звезды, а планетарный ветер является потоком газов, отвечающих за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Ветры как правило классифицируют по масштабам, скорости, видам сил, которые их вызывают, местам распространения и воздействию на окружающую среду.

В метеорологии ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению, откуда этот ветер дует. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Продолжительность ветра также сильно варьируется: некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры — муссоны — имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. Благодаря парусным суднам, которые плыли за счет ветра, впервые появилась возможность преодолевать большие расстояния по морям и океанам. Воздушные шары, которые тоже двигались с помощью ветра, впервые позволили отправляться в воздушные путешествия, а современные летательные аппараты используют ветер для увеличения подъемной силы и экономии топлива. Однако, ветры могут быть и небезопасными, так градиентные колебания ветра могут вызвать потерю контроля над самолетом, быстрые ветры, а также вызванные ими большие волны, на больших водоемах часто приводят к разрушению штучных построек, а в некоторых случаях ветры способны увеличивать масштабы пожара.

Панорама эоловых столбов в национальном парке Брайс каньон (Юта).

Ветры могут влиять и на формирование рельефа, вызывая эоловые отложения, которые формируют различные виды грунтов (например, лёсс) или эрозию. Они могут переносить пески и пыль из пустынь на большие расстояния. Ветры разносят семена растений и помогают передвижению летающих животных, которые приводят к расширению видов на новой территории. Связанные с ветром явления разнообразными способами влияют на живую природу.

Российский ГОСТ под ветром понимает поток воздуха, движущийся относительно земной поверхности со скоростью свыше 0,6 м/с .

Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него. Так, при охоте на животное с острым нюхом к нему подходят с подветренной стороны — во избежание распространения запаха от охотника в сторону животного.

Вертикальное движение воздуха называется восходящим или нисходящим потоком.

Причины

Ветер вызывается разницей в давлении между двумя разными воздушными областями. Если существует ненулевой барический градиент, то ветер движется с ускорением от зоны высокого давления в зону с низким давлением. На планете, которая вращается, к этому градиенту прибавляется сила Кориолиса. Таким образом, главными факторами, которые образуют циркуляцию атмосферы в глобальном масштабе, является разница в нагреве воздуха и солнечным ветром между экваториальными и полярными районами, которые вызывают разницу в температуре и, соответственно, плотности потоков воздуха, а в свою очередь и разницу в давлении (а также силы Кориолиса). В результате действия этих факторов, движение воздуха в средних широтах в приповерхностной области вплотную к ветру приводит к образованию геострофического ветра и его движению, направленного практически параллельно изобарам.

Важным фактором, который говорит о перемещениях воздуха, является его трение об поверхность, которая задерживает это движение и заставляет воздух двигаться в сторону зон с низким давлением. Кроме того, локальные барьеры и локальные градиенты температуры поверхности способны создавать местные ветры. Разница между реальным и геострофическим ветром называется агеострофическим ветром. Он отвечает за создание хаотичных вихревых процессов, таких как циклоны и антициклоны. В то время как направление приповерхностных в тропических и полярных районах определяется преимущественно эффектами глобальной циркуляции атмосферы, которые в умеренных широтах обычно слабые и циклоны вместе с антициклонами заменяют друг друга и изменяют свое направление каждые несколько дней.

Виды ветров

• Муссон — периодический ветер, несущий большое количество влаги, дующий зимой с суши на океан, летом — с океана на сушу. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе.
• Пассаты — постоянные ветры, дующие с довольно постоянной силой трёх-четырёх баллов; направление их практически не меняется, лишь слегка отклоняясь.

Местные ветры:

• Бриз — тёплый ветер, дующий с берега на море ночью и с моря на берег днём; в первом случае называется береговым бризом, а во втором — морским.
• Бора — холодный резкий ветер, дующий с гор на побережье или долину.
• Фён — сильный тёплый и сухой ветер, дующий с гор на побережье или долину.
• Сирокко — итальянское название сильного южного или юго-западного ветра, зарождающегося в Сахаре.

Тропические ветры

Циркуляционные процессы, приводящие к ветрообразованию.

Пассатами называется приповерхностная часть ячейки Хадли — преимущественные приповерхностные ветры, которые дуют в тропических районах Земли в западном направлении, приближаясь к экватору, то есть северо-восточные ветры в Северном полушарии, а юго-восточные в Южном. Постоянное движение пассатов приводит к перемешиванию воздушных масс Земли, что может проявляться в больших масштабах: например, пассаты, дующие над Атлантическим океаном, способны переносить пыль из африканских пустынь до Вест-Индии и некоторых районов Северной Америки.

Муссоны являются сезонными ветрами, которые длятся несколько месяцев каждого года в тропических районах. Этот термин возник на территории Британской Индии и близлежащих стран как название сезонных ветров, которые дуют с Индийского океана и Аравийского моря на северо-восток, принося региону значительные количества осадков. Их движение в направлении полюсов вызвано образованием районов низкого давления в результате нагрева тропических районов в летние месяцы, то есть Азии, Африки и Северной Америки с мая по июль и в Австралии в декабре.

Пассаты и муссоны являются главными факторами, приводящими к образованию тропических циклонов над океанами Земли.

Западные ветры умеренного пояса

Карта Гольфстрима, созданная Бенджамином Франклином.

На умеренных широтах, то есть между 30 и 65 градусами северной и южной широты, доминируют западные ветры, приповерхностная часть ячейки Феррела (англ.), точнее юго-западные ветры в Северном полушарии и северо-западные в Южном полушарии. Эти ветры самые сильные зимой, когда давление около полюсов наименьшее, и самые слабые летом.

Вместе с пассатами преимущественные западные ветры позволяют воздушным суднам переплывать океаны. Также, из-за усиления этих ветров рядом с западным побережьем океанов обоих полушарий, они приводят к образованию сильных морских течений, которые переносят теплые тропические воды по направлению к полюсам. Доминирующие западные ветры вообще сильнейшие в Южном полушарии, где меньше суши, которая задерживает ветер, и особенно сильны в полосе «ревущих сороковых» (между 40 и 50 градусами южной широты).

Восточные ветры полярных районов

Восточные ветры полярных районов, приповерхностная часть полярных ячеек (англ.), преимущественно являются сухими ветрами, которые дуют от приполярных зон высокого давления и движутся к районам с низким давлением вдоль полярного фронта. Эти ветры обычно слабее и менее регулярные, чем западные ветры умеренных широт. Из-за малого количества солнечного тепла, воздух в полярных районах охлаждается и опускается вниз, создавая районы высокого давления и выталкивая приполярный воздух в направлении более высоких широт. Этот воздух в результате воздействия Кориолисовой силы поворачивается в сторону запада, образуя северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южном.

Морские и континентальные бризы

А: морской бриз (возникает в дневное время) и B: континентальный бриз (возникает ночью).

Важными эффектами образования преимущественных ветров в прибрежных районах является морской и континентальный бризы. Море (или меньший водоем) нагревается медленнее суши за счет большей теплоемкости воды. Более теплый (а поэтому и более легкий) воздух над сушей поднимается вверх, создавая зоны пониженного давления. В результате образуется перепад давления между сушей и морем, который обычно составляет 0,002 атм. Благодаря этому перепаду давления прохладный воздух над морем движется к суше, создавая прохладный морской бриз на побережье. Из-за отсутствия более сильных ветров, скорость морского бриза пропорциональна разнице температур. При наличии со стороны суши ветра со скоростью более 4 м/с, морской бриз обычно не образуется.

Ночью, благодаря меньшей теплоемкости, суша охлаждается быстрее моря, и морской бриз останавливается. Когда температура суши падает ниже температуры поверхности водоема, то возникает обратный перепад давления, вызывающий (в случае отсутствия сильного ветра со стороны моря) континентальный бриз, который дует с суши на море.

Глобальные эффекты ветрообразования

Карта пассатов и западных ветров умеренного пояса.

В большинстве районов Земли преобладают ветры, которые дуют в определенном направлении. Около полюсов обычно доминируют восточные ветры, а в умеренных широтах — западные, в то время как в тропиках превалируют снова восточные ветры. На границах между этими поясами (полярный фронт и субтропический хребет) находятся зоны покоя, где доминирующие ветры практически отсутствуют. В этих зонах движение ветра преимущественно вертикально, из-за чего возникают зоны повышенной влажности (рядом с полярным фронтом) или пустыни (вблизи субтропического хребта).

Локальные эффекты ветрообразования

Важнейшие местные ветры на Земле.

Локальные эффекты ветрообразования создаются в зависимости от локальных географических объектов. Одним из таких эффектов является перепад температур между не очень отдаленными друг от друга площадями, что могло быть вызвано разными коэффициентами поглощения солнечного света или различной теплоемкостью поверхности. Последний эффект сильнее всего проявляет себя между сушей и водой и вызывает бриз. Другой локальной причиной является наличие гор, которые выступают в роли барьера для воздуха.

Использование энергии ветра

Кинетическая энергия ветра используется для выработки электрической энергии с помощью аппаратов, называемых ветрогенераторами.

См. также

Сильный ветер с юга на реке Вуокса

• Шкала Бофорта
• Ветроэнергетика
• Микропорыв
• Солнечный ветер
• Горно-долинные ветры
• Ветры склонов
• Ледниковый ветер
• Штиль
• Шквалы
• Местные ветры
• Маломасштабные вихри

Ссылки

• Wind Atlases of the World  (англ.). — Списки атласов ветров и их исследований. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 12 ноября 2010.
• Names of Winds  (англ.). Golden Gate Weather Services. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 12 ноября 2010.