Атмосферное давление

Вес атмосферы в миллион раз меньше веса Земли, однако давление, оказываемое атмосферой на земную поверхность, весьма значительно и составляет 1033,3 г на каждый кв. сантиметр поверхности на уровне океана. Это давление уравновешивается давлением столбика ртути высотой 760 мм, сечением 1 кв. см при температуре 0º, на том же уровне, на широте 45°. Давление 760 мм рт ст. принято считать нормальным атмосферным давлением. В настоящее время общепринятой единицей измерения давления является миллибар. 100 мб соответствует 750 мм рт. Ст.

С высотой давление убывает, т.к. мощность вышележащего слоя атмосферы становится меньше. Расстояние, на которое нужно подняться или опустится, для того, чтобы атмосферное давление изменилось на 1 мб, называют барометрической ступенью.

Наблюдения показывают, что давление во времени изменяется постоянно и в широких пределах. Колебания давления в одном месте могут иметь большую амплитуду.

Суточный ход давления отличается плавными колебаниями и имеет два максимума (в 10 и 22 часа по местному времени) и два минимума (в 4 и в 16 часов). Эти колебания давления особенно хорошо выражены в экваториальных и тропических широтах (3—4 мб), по направлению к полюсам амплитуда их уменьшается (до 0,3 мб).

Годовые амплитуды колебаний давления в направлении от низких широт к высоким увеличиваются. При этом над материками колебания более значительны, чем над океанами. Годовой ход давления также различен. Над материками максимум – лето, над океаном – зимой.

Распределение давления в слое атмосферы наглядно можно показать на рисунке с помощью поверхностей, проведенных через точки с одинаковым давлением и называемых изобарическими поверхностями. В области повышенного давления образуется система криволинейных изобарических поверхностей, обращенных выпуклостью вверх. В области пониженного давления – вниз.

Линии, образующиеся от пересечения изобарических поверхностей с поверхностью океана, называются изобарами. Изобары соединяют точки с одинаковым давлением.

Прямолинейные изобары возникают от пересечения поверхности параллельными изобарическими поверхностями по некоторым углом. Замкнутые изобары образуются при пересечении поверхности выпуклыми или вогнутыми чашеобразно изобарическими поверхностями. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре – барический минимум, то же с повышенным – барический максимум. Незамкнутая система изобар, соответствующая вытянутому языку пониженного давления – барическая ложбина, язык повышенного давления – барический гребень.

Густота расположения изобар зависит от изменения давления на единицу расстояния. Изменения давления в горизонтальном направлении характеризуется барическим градиентом – изменением давления на единицу расстояния в сторону убывающего давления, в направлении, перпендикулярном изобаре.

На карте среднего многолетнего распределения давления в январе видна зона пониженного давления на экваторе (экваториальная депрессия), внутри которой над материками (особенно в южном полушарии) выделяются замкнутые области с давлением ниже 1010 мб. К северу и югу от экваториальной депрессии располагаются зоны высокого давления, распадающиеся на замкнутые области, особенно хорошо выраженные над океанами в южном полушарии (Южно-Индийский, Южно-Тихоокеанский, Южно-Атлантичекий максимумы). Их разделяют области пониженного давления, возникающие над нагретыми материками. В северном полушарии барические максимумы, формирующиеся над океанами – Северо-Атлантический и Северо-Тихоокеанский – объединяются с обширным максимумом над Азией, распространяющимся на тропические, субтропические, умеренные и субполярные широты, и с максимумами над Северной Америкой в сплошную зону высокого давления. В умеренных и субполярных широтах северного полушария над океанами располагаются барические минимумы над материками – упомянутые выше области высокого давления. Над Арктикой давление повышенное, но замкнутая область повышенного давления выделяется только над Гренландией. В умеренных и субполярных широтах южного полушария – сплошная зона низкого давления. Над Антарктидой – устойчивый, барический максимум.

В июле экваториальная зона низкого давления смещается в северное полушарие. Над материками низкое давление распространяется далеко на север, в тропические и умеренные широты северного полушария, образуя обширные летние депрессии с центрами около 30º с.ш. Северо-Атлантический и Северо-Тихоокеанский максимумы также сдвигаются к северу и усиливаются. В умеренных и субполярных широтах северного полушария значительно ослабевающие депрессии над океанами объединяются с депрессиями над материками в сплошную зону низкого давления, к северу от которой давление очень незначительно повышается.

В южном полушарии в субтропических и тропических широтах высокое давление не ограничивается тремя максимумами над океанами, а распространяется и на охлаждающиеся материки, образуя зону высокого давления. В умеренных и субтропических широтах южного полушария, так же как в январе располагается зона низкого давления. Над Антарктидой – высокое давление.

Анализ карт изобар января и июля позволяет заметить выраженную весь год зональность в распределении давления, особенно отчетливо проявляющуюся над океанами. Весь год существует зона пониженного давления над экватором. В субтропических широтах в течение всего года сохраняется зона высокого давления, распадающаяся на отдельные максимумы над океанами. Отчетливо видны зона пониженного давления в умеренных широтах (сплошная в южном полушарии и разделяющаяся в северном) и зона высокого давления над полюсами. В зависимости от сезона зоны высокого и низкого давления над океаном смещаются к северу и югу.

Над материками области выс. И низк. Давления не только смещаются, но и изменяют по сезонам знак на обратный: на месте барического максимума возникает минимум, и наоборот. Например зимний максимум над Азией сменяется летним минимумом. Барические максимумы и минимумы оказывают очень большое влияние на воздушные течения, на погоду и климат, поэтому их называют центрами действия атмосферы.

Развитие атмосферных процессов над Европой, например, в огромной степени определяется влиянием таких центров, как потсоянные Азорский и Арктический максимумы, сезонный максимум над Азией, постоянный Исландский минимум и сезонный минимум над Азией.

Барические максимумы и минимумы нигде не сохраняются постоянно, давление непрерывно меняется, а карты показывают только преобладание давления в одном месте.

Ветер

Различия в давлении вызывают перемещение воздуха. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость ветра измеряется в метрах в сек. Сила ветра определяется давлением, оказываемым движущимся воздухом на предметы, и измеряется килограммами на 1 кв. м. Сила ветра зависит от его скорости: сила = скорость • 0,25 (коэффициент). Сила трения уменьшает скорость ветра примерно в два раза (что сказывается до высоты 1000 м).

В приземном слое атмосферы мощностью 100 м летом и 50 м зимой максимальная скорость ветра наблюдается в 13-14 часов, минимальная – в ночные часы. В более высоких слоях атмосферы суточный ход скорости ветра обратный.

Направление ветра определяется положением той точки горизонта, от которой он дует

Направление ветра изменяется вместе с изменениями в распределении давления. Наглядное представление о повторяемости ветров дают розы ветров.

Направление ветра зависит от направления барического градиента, оклоняющего действия вращения Земли, от трения.