Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
25.01.2014 14:56 - ПЛАНЕТАРНА ЦИРКУЛАЦИЯ
Автор: budha2 Категория: Други   
Прочетен: 903 Коментари: 0 Гласове:
0



image                                                                                    Снабдяването с енергия за цялото движение, както и за промените в свойствата на атмосферата идва от Слънцето. Лъчите му нагряват атмосферата или стоплят повърхността на Земята, която обратно нагрява атмосферата отдолу нагоре. Повърхността на Земята и атмосферата непрекъснато обменят енергия в двете посоки, а Слънцето им набавя оная енергия, която е загубена в пространството чрез излъчване.
Механизмът, който причинява атмосферната циркулация, е варирането на слънчевото греене в зависимост от времето и мястото. От написаното до тук става ясно, че атмосферата е в непрекъснато вертикално и хоризонтално движение.
                                                                                                   Най-простият модел за нейната циркулация би изглеждала по следния начин - Енергията от Слънцето нагрява земната повърхност, от там и въздуха, граничещ с нея, който се разширява и става по-лек. Силата на гравитацията на по-студения и по-тежък въздух, намиращ се във височина от повърхността, упражнява налягане върху по-топлият въздух, като го кара да се издига нагоре. Постъпилият студен въздух до земната повърхност от своя страна също се нагрява и процеса се повтаря. Ако нагряването е достатъчно, процесът ще бъде непрекъснат и ще се създаде постоянна циркулация.

В действителност това не е така, защото въртенето на Земята около своята ос създава допълнителни сили.
Най-голям ефект, причинен от въртенето на Земята е, Силата на Кориолис или силата на девиация. Тази сила действа перпендикулярно на посоката на движение на всяка частица или движещото се тяло и е насочена надясно в северното полукълбо и наляво под Екватора, независимо в каква посока се движи частицата.
image
Колкото по-голяма е скоростта на движещата се частица, толкова по-голяма е странично действащата върху нея сила. В покой частицата не изпитва никаква сила, но щом скоростта започне да нараства, в същата степен пропорционално започва да нараства и страничното отклонение (Fкориолис ~ V).

Най-простият начин да се представи причината за тази сила е наличието на въртящ се диск, където частицата е в точка А и се движи към центъра на диска. Ако не съществува триене, движението на частицата (означено чрез вектора V) ще запази ориентацията си в пространството. След известен период от време ситуацията се променя. Частицата се движи към точка В и продължава да се движи в първоначалното си направление по отношение на наблюдател, който не е върху диска, но за наблюдател от точка А ще изглежда, че частицата се е завъртяла надясно по причина на някаква друга сила. Този процес продължава по същия начин, докато дискът се върти и частицата се движи.
Силата на девиация действа непрекъснато и надясно, независимо от посоката на придвижване на частицата.
Ако вместо този въртящ диск се разглежда Земята от Северния полюс, ще се види какъв е ефектът от тази сила, приложен към движещите се въздушни маси. На Екватора векторът на скоростта ще бъде насочен успоредно на оста на въртене на Земята и следователно не изпитва Кориолисовия ефект.
!!!Силата на девиация е максимална на полюсите и прогресивно намалява до нула на екватора.
image
Земята извършва една обиколка около своята ос за 24 часа. В същата посока се върти и въздуха с линейна скорост зависеща от географската ширина. Например скоростта на въртене на Земята на Екватора е 1670км/ч, а на 60° градуса геогр. ширина е 830км/ч, от което следва че линейната скорост на Земята на 60° е два пъти по-малка.
Ако въздушната маса се движи по меридиана от Екватора към полюса, тя ще пресича паралели чийто радиус постепенно намалява.
С други думи въздухът, намиращ се по на север от Екватора (за Северното полукълбо), запазвайки своята скорост, ще започне да изпреварва земната повърхност в движението си на изток (Земята се върти от запад на изток) и ще започне да завива надясно.
При движение от полюса към Екватора отклонението е също на запад, тоест надясно, защото въздуха ще изостава от меридиана, от който е тръгнал. В Южното полукълбо по същите причини въздухът завива на ляво.
Това явление е описано за пръв път от френският физик Кориолис (1792г. - 1843г.) през ХIX век, и е установено че:
ФИЗИЧЕН ЗАКОН НА КОРИОЛИС:
!!!Cилата на Кориолис е насочена винаги под прав ъгъл към скоростта на движение, като променя посоката на движението на въздушната маса, без да го ускорява или забавя.
image 
Основавайки се върху тези наблюдения, може да се направи и работен модел на атмосферната циркулация.
Тясната ивица около Eкватора е мястото, където земната повърхност се нагрява най-силно от Слънцето, и огромен обем от въздух се издига и се отправя или на север или на юг поради натрупване във височина.
Течащия на север на голяма височина вятър завива надясно, докато достигне 30° ширина и се движи забележимо на изток.
Непрекъснатото изтичане на въздух в зоната на тропиците създава налягане и едновременно падане на долу на излишната въздушна маса. Когато достигне до земната повърхност, тя се разделя и известна част започва да се движи на север, а друга на юг.
Движещият се на юг въздух отново завива на дясно и поражда един от най-устойчивите ветрове в атмосферата - тропическите пасати.
Въздуха, движещ се на север, също завива на дясно и създава преобладаващите в средните ширини западни ветрове. Тук потока е хидродинамично неустойчив и в него се образуват вълни с големи амплитуди. Те пренасят студения въздух от високите към ниските ширини и обратно - топлият въздух към високите ширини.
Много често тези вълни близо до земята губят устойчивостта си и се формират вихровите циркулационни системи на подвижните циклони и антициклони.
Известна част от първоначалната маса над 30° ширина продължава на север, охлажда се и се свива, като пада в района около Северния полюс. Този въздух се движи надолу по полярните области, охлажда се още повече и достигайки до духащите на запад ветрове в района на 60° ширини, се обръща на запад.
Бивайки по-лек, топлият (често влажен) западен вятър се изкачва над студеният източен и спомага за запълването на пространството над полюса.
Непрекъснатото създаване на налягане над полярните области е причина за внезапно откъсване на студени полярни вълни, който могат да достигат до тропиците. Подобни процеси се развиват и в Южното полукълбо, като движенията там са с обратен знак.
image
И още едно важно уточнение:
Тези разделителни географски ширини - 0°; 30°; 60°; 90°, сформират три циркулационни клетки:
а) клетки на Хедли (0° - 30°)
б) клетки на Фeрел (30° - 60°)
в) полярни клетки на Хедли (60° - 90°)                                   Над Северния полюс има зона на повишено налягане, която се стреми да изтласка от себе си въздуха. Така, от по-големи към по-малки географски ширини се спускат тези полярни въздушни маси, които взаимодействат с въздушните маси от умерените ширини и така около 60° г.ш. се сформира една почти квазистационарна област на ниско налягане. Много известни са Исландския минимум и зоната на ниско налягане около Аляска. Тоест, както можете да видите и от картинката, част от въздуха, носен от доминиращите западни ветрове (30° - 60°), отива отвъд полярния кръг и там запълва пространството във високата атмосфера над полюсите. Със зелено се виждат и преобладаващите студени С-И ветрове, които, изпитвайки отново силата на девиация, имат тенденция да се откланят на изток.                                                         В зоната на образуване на пасатите - клетката на Хедли, става един доста опростен механизъм за обмен на енергия. Въздухът се награвя над горещите зони около Екватора, при което се издига, отива на север или юг и, падайки надолу, се връща обратно. Именно последното завръщане представя пасатите или търговските ветрове. А какво да кажем за зоните на умерените ширини... Е, на пръв поглед там също би трябвало да има опростен механизъм, но на практика не е така. Хидродинамичният неустойчив поток в тези зони е основно обусловен от наличието на тропични въздушни маси на юг и на полярни въздушни маси на север. При взаимодействието им имаме гранични зони с много различни показатели, което веднага създава други физични процеси.Раждането на тропичните циклони, се свързва именно с неустойчивост в клетките на Хедли, появява се "източна вълна" и тя се развива...                  



Гласувай:
0



Следващ постинг
Предишен постинг

Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: budha2
Категория: Други
Прочетен: 8684190
Постинги: 4190
Коментари: 1130
Гласове: 1577
Календар
«  Март, 2024  
ПВСЧПСН
123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031