Планета Земля и ее атмосфера. Земля как планета. Форма и размеры. Гравитационное поле. Магнитное поле., страница 28

Для скорости 200 м/с эта формула дает широту φ₀ = 24°. Она, однако, не учитывает гидродинамических, некориолисовых сил. На самом деле этот поворот в системе тропической циркуляции земной атмосферы происходит примерно к широте 30°. Там все потоки от экватора сливаются в два, южный и северный, струйных потока, два высотных ветра, дующих с запада па восток. Их называют еще циркумполярными, т. е, окружающими полюса, вихрями. На рисунке 2.5-6.24 изображена их реальная карта. Эти вихри опоясывают земной шар.

Можно заметить, что, пересекая океаны, особенно Тихий, струйные течения отодвигаются в более высокие широты. Напротив, над сушей они проходят ближе к экватору. Причина этого явления качественно ясна: тропическая конвекция над океанами интенсивнее. Во-первых, альбедо океана меньше, чем альбедо суши, поэтому над водными просторами плотность поглощаемой солнечной энергии выше. Во-вторых, воздух над океанами влажный. Плотность влажного воздуха меньше, чем сухого, при одинаковых условиях, так как молекулярная масса паров воды меньше, чем средняя молекулярная масса воздуха. Благодаря этому тропические конвективные потоки поднимаются над океаном выше, чем над сушей, и придают большую скорость отходящим от экватора воздушным массам.

Средняя высота, на которой располагаются струйные потоки, равна 9 км, давление на этой высоте равно 2_*10^-4 Па, одной пятой давления у поверхности. Скорость у центре струйных потоков 30…35 м/с, сто с лишним километров в час. На облет вокруг Земли струйному потоку требуется 8…10 дней в зависимости от времени года. Шары - зонды, наполненные гелием, иногда несколько десятков раз облетают Землю прежде, чем их вынесет из циркумполярного вихря. Это, правда, относится к Южному полушарию. А в Северном попытка кругосветного путешествия на воздушном шаре «Жюль Верн», предпринятая в 1981 году двумя американцами, не удалась. Помешали Гималаи — высочайший горный массив мира, находящийся как раз на широте струйного течения.

Широты, на которых располагаются циркумполярные вихри, естественно, зависят от времени года: весной и осенью они расположены почти симметрично; летом (Северного полушария), они смещаются на север — наш вихрь до φ = 50 °, южный — до 25 ° южной широты; зимой, наоборот, — северный струйный поток опускается ближе к экватору, а южный перемещается к 45° южной широты. И в течение одного сезона положение циркумполярного вихря не остается постоянным. Часто он образует изгибы, называемые меандрами, которые медленно перемещаются вдоль него. Это явление есть одна из главных причин сильных погодных вариаций.

При конвективном подъеме массы воздуха переходят в высокие разреженные слои атмосферы. При расширении происходит их охлаждение. На высоте, где температура падает ниже точки росы, воздух оказывается насыщен водяными парами – происходит конденсация воды, образуются облака. Земля постоянно окружена облачным поясом вблизи экватора. Именно там конвекция, вертикальный подъем влажного воздуха, наиболее интенсивна, и небо над экватором почти всегда в облаках.

Поднявшийся над тропиками на высоту 17 км воздух охлаждается до температуры минус 75 градусов Цельсия и становится очень сухим — почти вся влага его осталась в облаках, на высотах 1…5 км. При дальнейшем движении от экватора и в струйных потоках этот воздух теряет энергию на тепловое излучение в космос, одновременно опускаясь вниз и теряя скорость. Воздушные массы конвективного потока запасаются у экватора огромной внутренней энергией. Та часть ее, которая расходуется на подъем, выделяется обратно при опускании. Путь от экватора до широт циркумполярного вихря воздух проходит очень быстро, примерно за сутки. За это время много энергии в космос он отдать не успевает, поэтому температура его, когда он вновь опускается к поверхности, высока, около 30°С. Температура у экватора почти такай же, только там воздух влажный — и его внутренняя энергия, поэтому, больше.