Повітря та атмосфера

22. Вертикальний розподіл температури 1. Вище було зазначено, як змінюється температура у визначеній масі повітря, що адіабатично піднімається або опускається. Ні в якому разі не варто змішувати ці індивідуальні зміни з вертикальним розподілом температури в атмосфері. Температура в атмосферному стовпі може розподілятися по висоті різним способом. Цей розподіл не підпорядкований ніякій простій закономірності, і крива, що зображує цей розподіл у більш-менш товстому шарі атмосфери, у загальному випадку є складною кривою. Уявлення про розподіл температури з висотою дає вертикальний градіент температури, тобто зміна температури в атмосфері на одиницю висоти, звичайно на 100 м.

2. Вертикальний градіент температури може змінюватися в досить широких межах. У нижніх 10 км у помірних широтах і в нижніх 15 км у тропіках він у середньому дорівнює 0,6°С/100 м. У нижніх сотнях метрів над нагрітою підстилаючою поверхнею він може перевищувати 1 °С/100 м, а в тонкому приземному шарі над перегрітою землею може бути в багато разів більше. Бувають і такі випадки, коли температура повітря з висотою не падає, а зростає. Такий розподіл температури називають інверсією температури. Інверсії особливо часті по ночах у приземному шарі, але зустрічаються на різних висотах і у вільній атмосфері. Якщо температура в повітряному шарі не змінюється з висотою, тобто вертикальний градіент її дорівнює нулю, то такий стан шару називають изотермією. Вище 10-15 км і до висоти біля 50 км вертикальний розподіл температури навіть у середньому є ізотермічним або інверсійним.

3. Якщо температура повітря з висотою змінюється, то змінюється також і потенційна температура. Тільки у випадку, коли температура падає з висотою на 1°С/100 м, потенційна температура залишається з висотою незмінною. Це легко бачити із самих простих розумінь. При зазначеному градіенті температури з якого б рівня не була опущена повітряна частка на рівень моря, вона, адіабатично нагрівшись, одержить на рівні моря ту саму температуру. Це і виходить, що потенційна температура на всіх рівнях однакова. У випадку, коли вертикальний градіент температури менше 1 °С/100 м, що саме є звичайним, потенційна температура з висотою зростає. І тільки в тих випадках, коли вертикальний градіент температури більше 1 °С/100 м, потенційна температура з висотою убуває. У ізотермічному шарі потенційна температура зростає з висотою на 1 °С на 100 м. Ще швидше зростає вона в шарі інверсії, тобто при зростанні температури з висотою.

23. Вітер і турбулентність 1. У залежності від розподілу атмосферного тиску повітря постійно переміщається в горизонтальному напрямку. Це горизонтальне переміщення називається вітром. Швидкість і напрямок вітру увесь час змінюються. Середні швидкості вітру в земної поверхні близькі до 5-10 м/с. Але іноді, у сильних атмосферних вихорах, швидкості вітру в земної поверхні можуть досягати і перевищувати 50 м/с. У високих шарах атмосфери, у так називаних струменевих течіях, регулярно спостерігаються швидкості вітру до 100 м/с і більше. До горизонтального переносу повітря приєднуються і вертикальні складові. Вони звичайно малі в порівнянні з горизонтальним переносом, порядку сантиметрів або десятих часток сантиметра в секунду. Тільки в особливих умовах, при так називаній конвекції, у невеликих ділянках атмосфери вертикальні складові швидкості руху повітря можуть досягати декількох метрів у секунду.

2. Вітер завжди має турбулентність. Це значить, що окремі кількості повітря в потоці вітру переміщаються не по рівнобіжних шляхах. У повітрі виникають численні вихори, що безладно рухаються, і струмені різних розмірів. Окремі кількості повітря, що захоплюються цими вихорами і струменями, так називані елементи турбулентності, рухаються в усіх напрямках, у тому числі і перпендикулярно до загального або середнього напрямку вітру і навіть проти нього. Ці елементи турбулентності - не молекули, а великі об'єми повітря, лінійні розміри яких вимірюються сантиметрами, метрами, десятками метрів. Таким чином, на загальний перенос повітря у визначеному напрямку і з визначеною швидкістю накладається система хаотичних, безладних рухів окремих елементів турбулентності по складних траєкторіях, що переплітаються. Турбулентний характер руху повітря можна добре бачити, спостерігаючи за падінням сніжинок при вітрі. Сніжинки падають не вертикально вниз і не під тим самим кутом до вертикалі. Вони безладно танцюють у повітрі, те злітаючи нагору, те опускаючись, описуючи складні петлі. Це пояснюється саме тим, що сніжинки беруть участь у русі елементів турбулентності, тим самим роблячи цей рух видимим. Турбулентний характер вітру виявляється і при спостереженнях над поширенням диму в атмосфері.

Інші цікаві матеріали

Стереотопографічний метод створення
Сучасне топографо-геодезичне виробництво потребує впровадження найбільш ефективних i високопродуктивних методів, які б замінили трудомісткі польові процеси при складанні топографічних карт i планів, та при вирішенні ін ...

Перспективи розвитку і розміщення господарського комплексу Житомирської області
Курсова робота показує, наскільки глибокими і фундаментальними є знання, що набуті студентами при вивченні курсу, характеризує вміння самостійно досліджувати окремі питання теми. Курсова робота як важлива форма учбово ...

Українські Карпати- чверть Карпатської дуги
Українські Карпати складають приблизно чверть Карпатської дуги . Перед появою Карпатської гірської дуги на поверхні планети був тривалий період, протягом якого море в цьому місці змінилось сушею . Вони складаю ...