Давайте уясним, какие силы действуют на атмосферный газ? Во-первых, сила земного притяжения, которая тем больше, чем больше масса частицы. Она направлена к центру Земли и не играет никакой роли при горизонтальных движениях воздуха.
Во-вторых, сила, обусловленная перепадами (градиентами) в давлении газа, которые вызываются или колебаниями температуры, или изменениями концентрации частиц.
Эта сила направлена в сторону с меньшим давлением как вверх по вертикали (поскольку давление уменьшается с высотой), так и по горизонтали — от сильно нагретых областей атмосферы к менее нагретым.
Кроме указанных сил на частицы атмосферного газа действуют еще, по крайней мере, две силы, играющие очень важную роль в динамике атмосферы. Одна из них — сила Кориолиса — возникает за счет того, что Земля вместе с атмосферой вращается вокруг собственной оси.
Действие ее проявляется в движении воздушных и водных масс (морских течений), причем тогда, когда воздух движется с севера на юг, или наоборот, или под каким-либо острым углом к меридиану.
Если тело направляется строго перпендикулярно меридиану, то вращение Земли не сказывается на его движении и его траектория остается прямолинейной.
Находясь на Земле, мы не можем определить, что она вращается, и только наблюдаем результат этого вращения. Так, находясь в северном полушарии и глядя вслед ветру, мы увидим, что он все время поворачивает вправо, а в южном — влево.
Поэтому необходимо учитывать действие силы Кориолиса на атмосферный газ: она вносит значительный вклад и в атмосферную циркуляцию.
По своей природе сила Кориолиса — инерционная. Она начинает действовать только тогда, когда на тело действуют другие силы, т. е. она не приложена к телу извне, и в этом смысле является не действительной, а как бы мнимой.
Тело по мере движения от экватора вдоль меридиана к полюсу постепенно переходит от широтного круга большего радиуса к широтному кругу меньшего радиуса. На полюсе широтный круг стягивается в точку.
Чем больше радиус широтного круга (т. е. чем ближе к экватору), тем больше линейная вращательная скорость тела. По мере продвижения в направлении полюса тело перейдет на вращательный круг меньшего радиуса, где линейная вращательная скорость тела будет меньше.
Тело переместилось на новый круг, имея свою старую (большую) скорость, и поэтому будет опережать вращение Земли, а его траектория в северном полушарии отклонится вправо, а в южном — влево.
Сила Кориолиса изменяет результат действия других сил, в частности силы, вызванной наличием градиентов в давлении. Как уже говорилось, последняя направлена, причем по прямой линии, от области более высокого давления к области пониженного. Но когда газ (ветер) под действием этой силы начинает свое движение, на него будет действовать сила Кориолиса и он изменит свое направление.
Иначе говоря, зная, где находятся области высокого и низкого давления, можно определить направление ветра (конечно, с учетом силы Кориолиса). Но можно сделать и обратное: по направлению ветра узнать местонахождение области повышенного или пониженного давления.
В северном полушарии область высокого давления будет находиться справа от направления ветра (если смотреть ему вслед), а область низкого — слева. В южном полушарии картина окажется противоположной: область низкого давления пройдет справа от направления воздушного потока и т. п.
Это соотношение между распределением давления и направлением ветра, определенное еще в 1857 г. нидерландским метеорологом Бейс-Балло, называется барическим законом ветра.
Популярность: 3%