[18] Очевидно, число ячеек зависит от скорости вращения Земли: чем выше скорость, тем эффективнее действует сила Кориолиса, тем большее число ячеек циркуляции должно получиться. В частности, при нулевой угловой скорости наши рассуждения привели к одной ячейке вместо трех. Было бы интересно определить, при какой угловой скорости вращения происходят изменения в схеме циркуляции? Это особенно важно для истории климата, поскольку скорость вращения Земли постепенно уменьшается, и считается, что в отдаленные эпохи она превышала современное значение по крайней мере в 2 раза.
[19] Обратите внимание на то, что во всех трех ячейках циркуляции ветры у поверхности Земли и у верхней границы тропосферы дуют в различных направлениях.
[20] Говоря о движении воздуха, имеет смысл сразу указать на причины, инициирующие такое движение. Причин две: разница в давлении воздуха вызывает горизонтальные движения, разница в плотности – вертикальные. Различия в давлении и плотности, в свою очередь, возникают в результате неравномерного нагрева воздуха в различных областях атмосферы. Детальное рассмотрение сил, действующих на воздух, проводится в разд. 14.
[21] Когда теплый воздух движется на север, а холодный на юг, между ними образуется пограничная область – фронт (см. ниже). Положение фронта оказывается неустойчивым относительно слабых возмущений его. В результате на фронте возникают волны. Теплый воздух образует длинный воздушный «язык», который вклинивается в область, занятую холодным воздухом. При этом на фронте возникает ситуация, когда части обеих воздушных масс вращаются вокруг друг друга, образуя циклон. Постепенно теплый воздух вытесняется вверх, а холодный продолжает двигаться к югу. Подобная стабилизация расположения холодного и теплого воздуха высвобождает энергию, необходимую для развития движений в циклоне.
[22] Скорость и направление ветра не постоянны во всей воздушной массе. Более того, они изменяются во времени, причем такие изменения происходят по-разному в различных точках пространства. Получается, что ветер дует как бы отдельными толчками, с интервалами более слабого ветра или затишьем, непрерывно меняется направление и величина скорости ветра. Эта особенность ветра называется порывистостью. По мере поднятия над поверхностью Земли порывистость ветра уменьшается. Она наблюдается обычно до высот 2 000 – 2 500 м. Порывистость зависит от рельефа и строения земной поверхности. Она также возрастает по мере увеличения скорости ветра. Очевидно, что порывистость ветра обусловлена турбулентным характером движения воздуха. В дневные часы она усиливается, потому что к динамической турбулентности примешивается турбулентность термическая, вызванная конвективными вертикальными движениями воздуха.
[23] Как определить расстояние до грозы? Нужно использовать разную скорость распространения в воздухе света и звука от молнии. Первый распространяется практически мгновенно, второй – со скоростью около 330 м/с.
[24] Это определение сформулировано российскими учеными А.С. Мониным и Ю.А. Шишковым и приведено в статье «Климат как проблема физики», опубликованной в журнале «Успехи физических наук»[40]. Это же определение дается в справочнике «Атмосфера» [16]. С учетом современных представлений о физических процессах, «управляющих» климатом, в систему, названную в определении, следует добавить также и космос, имея в виду возможное влияние космических тел и полей на климат Земли.
[25] На самом деле это утверждение справедливо только приближенно. См. подробнее разд. 3.
[26] Это весьма небольшие изменения. В частности, угол наклона земной оси колеблется в пределах 21о51’ – 24о36’ с периодом 40 000 лет [3], а цикл изменения эксцентриситета земной орбиты от почти круговой до заметно эллипсоидальной и обратно занимает около 100 000 лет. И, наконец, сезон наибольшего приближения Земли к Солнцу также меняется с периодом около 21 000 лет.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.