Движение атмосферного воздуха: что является причиной

Классификация ветров

Сильные ветры, которые имеют среднюю продолжительность (одна минута) – это шквалы. Существуют такие виды ветров:

• Бриз – тёплый ветер возле моря, где можно наблюдать легкий ветер, дующий на побережье.  Направление ветра изменяется на протяжении суток дважды. Дневной (или морской) зачастую дул с моря на берег, ночной (или береговой) – наоборот. Скорость бриза обычно составляет от 1 до 5 м/с;
• Буря – чрезвычайно сильный ветер, скорость которого составляет от 16 до 20 м/с.
• Шторм – возникает во время циклона, скорость – от 15 до 32 м/с;
• Ураган – очень сильная буря, которую вызвали двигающие в разных направлениях на огромной скорости воздушные массы, скорость которых – от 32 м/с;
• Тайфун – ураган огромной разрушительной силы, который дул и дует в основном возле восточного побережья Азии, на Дальнем Востоке, а также западной части Тихого океана.

Порывы ветра – это кратковременные (несколько секунд) и сильные (несколько часов и даже месяцев) перемещения воздушных масс. Например, для тропического климата выделяют следующие типы ветров:

• Муссоны – ветра, характерны в основном для тропических областей, дуют несколько месяцев, иногда изменяя направление ветра. Летом – с океана на сушу, зимой – наоборот. При этом летом муссоны характеризует повышенная влажность.
• Пассаты – такой ветер обычно дул и дует в тропических широтах на протяжении целого года, в Северном полушарии – с северо-восточного направления, в Южном – с юго-восточного. Друг от друга их отделяет безветренная полоса.

Из-за постоянного изменения давления направление ветра постоянно меняется. Но в любом случае ветер всегда перемещается из области высокого давления в область низкого.

Возникновения ветра на Земле

Разность температур

Солнце – главный источник тепла на Земле. Оно нагревает все: камни, почву, воду. Горячие предметы отдают тепло воздуху. Но планета прогревается неравномерно, даже находящиеся рядом объекты могут быть не одинаково теплыми, например черные вещи быстрей становятся горячими, чем светлые.

Воздушные массы начинают движение, на место горячего воздуха стремится попасть холодный. Вот так и образуется ветер. Чем больше разница в температуре между двумя пластами, тем сильнее будут порывы.

Вращение Земли и ветер

Вторая причина, по которой образуются ветры – вращение планеты. Земля вращается вокруг Солнца (это движение приводит к тому, что сменяются времена года и прогревается почва, водоемы), а также собственной оси (данное вращение заставляет воздух двигаться в определенном направлении). Есть четкая градация вектора ветров. В Южном полушарии они перемещаются влево, а в Северном вправо.

Атмосферное давление

Все что существует на Земле, испытывает на себе давление воздуха. Людям кажется, что газ ничего не весит, но, тем не менее, атмосфера измеряется в пяти квадриллионах тонн.

Воздух давит на планету не везде одинаково. Природа пытается достичь гармонии во всем, поэтому на место, где низкое атмосферное давление, приходит воздух с высоким. В результате этих передвижений появляется ветер, и изменяется погода.

Ветер у водоемов

Многие замечали, что на побережье моря и крупных озер всегда ветрено. Так происходит из-за разной степени прогревания воды и суши. Днем песок намного горячей, чем жидкость. От него нагревается и воздух, который быстро поднимается. Освободившееся место занимает холодные массы, сформировавшиеся над водой. В результате этих процессов, в течение дня будет возникать ветер, дующий с моря в сторону пляжа.

Вечером ситуация изменяется. С заходом Солнца грунт остывает, а водная гладь сохраняет тепло. Теперь воздушные массы передвигаются с прибрежной зоны в сторону озера.

Влияние гор на возникновение воздушных масс

У холмов и скал особые отношения с ветром. С одной стороны они сдерживают перемещение потоков, поэтому в горных странах редко бывают бури. В то же время эти природные объекты становятся причинами по которым могут образовываться ветряные массы, ведь камни быстро нагреваются и так же стремительно остывают, заставляя воздух двигаться.

Морское пространство продуваемое всеми ветрами

На мой заданный вопрос маленьким детям – почему дует ветер, я всегда получаю готовый ответ: потому, что деревья качаются. Но ученым метеорологам известно, по каким причинам приходят в движение воздушные массы, вызывая порой:

• не только легкий бриз и устойчивый муссон,
• но и сильные ветры в виде морской бури и бушующего шторма
• и даже разрушительный ураган и смертоносный тайфун,

где ужасные циклоны в виде бури смерча и гигантских цунами способны стать настолько грозной и опасной движущей силой, которой обладает водная стихия.

Большинство наших людей представляет себе отдых на море романтическим удовольствием:

1. с ласковыми волнами моря и золотым теплым песочком,
2. раскаленной галькой каменистого пляжа и приятными лучами южного солнца,

где якобы соленая морская вода с мягким, но влажным континентальным климатом укрепляет человеческий организм.

Правда даже кратковременное нахождение в морской воде не безопасно, поскольку она обладает уникальной способностью постоянно накапливать активные органические соединения и натуральный раствор агрессивных солей, поэтому легко может вместо оздоровления организма принести обратный эффект.

Однако именно на открытом и продуваемом всеми ветрами огромном пространстве ласкового моря часто дуют ветры в различном направлении и происходят часто меняющиеся атмосферные процессы, влияющие на состояние неустойчивой погоды.

Чтобы узнать, что происходит в природе, когда дует ветер, то все довольно просто. Человеку необходимо набрать в легкие как можно больше воздуха, тем самым повысив в груди воздушное давление, а затем с силой выдохнуть его из себя.

То же самое происходит в живой природе, где в одном месте атмосферное давление повышается, а в другом понижается, начинает дуть ветер, перемещая воздушные массы из одной области с высоким давлением в другую область с низким давлением.

А вот почему в атмосфере земли – воздушной оболочке, окутывающей нашу живую планету, давление то и дело меняется, ученые до сих пор не могут ответить однозначно: причин для этого может быть достаточно много.

Одна из причин такова: земля постоянно движется, вращаясь вокруг оси, вызывая смешение и перемещение воздушных масс. За этими глобальными процессами изо дня в день наблюдают специалисты метеорологи, синоптики и аэрологи.

Они предупреждают о том, куда дует ветер, и с какой скоростью переместится тот или иной атмосферный фронт, где ждать ясной погоды, а где грянет буря, и пойдут грозовые дожди.

Ученые синоптики несколько раз в сутки снимают в различных слоях атмосферы физические показания:

• атмосферного давления,
• климатической температуры
• и насыщенную влажность

в нижних слоях тропосферы, а в слои стратосферы на расстояние до 50 километров от поверхности земли запускают аэростатные метеозонды, с помощью которых ведут наблюдения и за самыми верхними слоями – мезосферой (высота 80 км), ионосферой (до 1000 км) и экзосферой – она еще выше.

Все это осуществляется для того, чтобы точнее предсказывать изменения погоды, ведь вблизи поверхности земли перемещение воздушных масс происходят чаще всего в виде:

1. вращающихся циклонов с огромной массой атмосферного вихря с пониженным в центре давлением воздуха, и ветры дуют там от окраины к центру, но не по прямой линии, а закручиваясь по спирали
2. и теплых антициклонов с вращающими вокруг центра южными ветрами с повышенным давлением воздуха, создающих хорошую погоду,

причем в Северном полушарии нашей земли теплые ветры антициклонов с малооблачной и сухой погодой дуют по часовой стрелке, а холодные ветры циклонов с плохой погодой дуют в противоположном направлении.

К тому же их фронтальные размеры настолько огромны, что в поперечнике атмосферные возмущения могут достигать нескольких сотен и даже тысяч километров, где некоторые циклоны так разгуливаются, что превращаются в грозные ураганы с ветрами большой силы действия, которые в экзотических тропиках называют мощными тайфунами.

Чем характеризуется ветер

Скорость

Каждый замечал, что ветер дует с различной скоростью. Иногда его нет вовсе, а иногда он настолько сильный, что даже “с ног сбивает”. Скорость ветра может сказать о многом, а в географии для изучения этого параметра используется специальная шкала Бофорта. Она состоит из 12 баллов, где 0 — штиль (ветра нет), а 12 — ураган.

Скорость ветра всегда измеряется в метрах в секунду. Если говорить о земной поверхности, то чаще всего ветер здесь дует со скоростью до 8 м/с. Для измерения скорости используется анемометр. Этот прибор устанавливается на высоте 2 метра на открытой местности.

Скорость ветра напрямую зависит от разницы атмосферного давления: чем больше разница, тем ветер дует сильнее. Для понимания того, как в географии это условие отрабатывает на практике, рассмотрим ситуацию когда у нас нет данных о скорости, но есть данные об уровне атмосферного давления в разных регионах:

1. НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 750 ммрт ст
2. НП “1” 770 мм рт ст -> НП ”2” 740 ммрт ст

Из условия выше мы можем посчитать разницу, которая для условия №1 составляет 20 пунктов, а для условия №2 — 30 пунктов. Поэтому только на основе этих данных можно утверждать, что при вторых данных скорость ветра будет выше.

Направление ветра

В географии для определения направления ветра используется прибор флюгер. Главная особенность этого прибора заключается в том, что он устанавливается на открытой местности, и может свободно вращаться на своей оси. В результате, по позиции, которую занимают флюгер можно определить господствующее направление ветра

Обычно флюгер устанавливаются на высоте от 10 до 13 м, и очень важно, чтобы место установки было на открытом пространстве

Если говорить о направлении, то оно определяется по стороне откуда берет начало ветер. Например, если воздушные массы перемещаются с юга на север, можно говорить о южном ветре.  Само по себе направление ветра может дать непосредственное знание о погоде, которая может с этим ветром прийти, а также позволяет метеорологом создавать карту розы ветров, чтобы понимать, какое направление движения ветра и воздушных масс является наиболее вероятным в конкретное время года в конкретном регионе. Роза ветров обычно строятся за месяц или больший период времени, а карта выглядит примерно следующим образом.

В одном из следующих материалов мы поговорим о том, что собой представляет роза ветров более подробно, а сейчас можно сказать только то, что этот график показывает доминирование определенного направления ветра. В данном случае мы видим доминирование северного ветра надо южном.

Ветер — постоянно меняющиеся энергия.

Это во многом зависит от географического расположения, а также рельеф земной поверхности.

Скорость ветра увеличивается к вверх от земли. Извлеченные мощность пропорциональна кубу скорости ветра, таким образом, удвоение скорости, выходная мощность увеличивается в восемь раз. Таким образом, ветер, со средней скоростью 5 м / с в два раза сильне ветра, со средней скоростью 4 м / с.

Объектов для строительства ветрогенераторов могут служить места без большого скопления деревьев и зданий, так как эти барьеры снижения скорости ветра.

Современные ветровые турбины — устойчивые и долговечные машины. Они очень эффективно преобразует энергию ветра в электричество.

Желая воспользоваться ветровой энергией, возник вопрос, можно ли установить ветровую турбину,в месте проживания. А именно, независимо от скорости ветра достаточно, экономические и технические мощности использования. Есть ли выборместа или даже страны достаточных ресурсов ветра мощностью можно убедиться на ветрового атласа.

В Западная Европа сильные ветра наблюдаються в прибрежных и возвышенных регионах. Если на месте ветровых ресурсов недостаточно, она должна искать альтернативные, более подходящей формы возобновляемой энергии.

Ветровая энергия может быть использована для производства электричества, а требую обширного расположения на земле, если вы хотите произвести достаточно энергии. В настоящее времяв мире быстро совершенствуется в использовании ветровой энергии.

Из всех существующих в настоящее времявозобновляемые источниках энергии, энергии ветра крупнейший конкурент в тарифы с традиционными источниками энергии. Быстрое улучшение не только в промышленных энергии ветра, который использует сотни тысяч киловатт энергии, но и дома к дому или месту индивидуальных потребностей, которые часто используются ветрогенераторв нескольких киловатт . Такие высокие темпы связи с благоприятными экономическими условиями и о том, что это чистая энергия — энергия будущего.

Высокотехнологичные ветряки для производства около 20% электроэнергии, необходимой для США(то есть, примерно так же, как производство атомных электростанций)

Важно понимать, что 1% площади означает, что оборудование занимает всего 5% земли, только ветроэлектростанция будет находиться на некотором расстоянии друг от друга. Хотя ветрогенераторы чистый источник, производить достаточно электричества, но также имеет много недостатков:

· возможно использовать энергия ветране везде.

· высокая технологичность в ремонте и обслуживании.

· достаточно высокие затраты на текущий ремонт.

· нарушение ландшафта и скрывать солнце.

· страдают от климатических бедствий.

· шум.

Однако, для того, чтобы улучшить условия жизни в странах Западной Европы (Дания, Германия, Голландия и др.) широко используются ветровая энергия. Современные энергии- энергия ветра преобразуется в электрическую энергию, которая используется для бытовых целей, а излишки транспортируется в центральную сеть.

Годовой выработка мощностей за счет энергии ветра росла в мире 2000 — 2004 приходилось 28%, и эта технология является вторым наиболее быстро растущих технологий. Ветровая энергия в основном распространены в Испании и Германии (эти страны в 2004 году еще на 2000 МВт повысили мощности за счет энергии ветра) и в меньшей степени, Индии, СШАи Италии. Некоторые страны, например.

Энергия ветра в последнее десятилетие начали рассматривать как национальное достояние, в каждой стране, так же, как ископаемое топливо (нефть, газ) . Эти энергетические ресурсы, в отличие от ископаемого топлива, является возобновляемыми. Их использование обеспечивает значительную экологическую, социальную и политическую выгоду, но в ближайшем будущем и будет содержать четкие экономические преимущества.

Ветроэнергетические технологий в последнее десятилетие стало самым развивающиеся технологии во всем мире. В 2005 году энергии ветра в мире насчитывало 57 837 МВт. Большинство из них — 70,6% — то есть 40 455 МВт в Европе, 16,8% — Северная Америка и 12,6% — остальной мир.

По энергии ветра установленным ​​суммарным мощностям в ЕС явно доминируют Германияи Испания, однако, число энергии ветра на душу населения впереди Данияболее чем в два раза.

Как движутся воздушные массы

На протяжении дня поверхность нашей планеты неравномерно нагревается. Это касается не только предметов, которые находятся на расстоянии друг от друга, но и тех, которые расположены совсем рядом. Например, за один и тот же период времени вещи более тёмного цвета нагреваются (впитывают тепло) намного больше, чем светлые. То же самое можно сказать, сравнивая воду с сушей (последняя отражает меньшее количество солнечных лучей).

В свою очередь, нагретые предметы неравномерно передают тепло воздуху, который их окружает. Например, поскольку земля нагревается намного больше, чем вода, то днём воздух с земли поднимается вверх, а более холодный – с моря, идёт на его место. Ночью происходит обратный процесс – тогда как земля остыла, воды моря остаются тёплыми. Соответственно, тёплый воздух над морем, уходит вверх, а воздух с суши идёт на его место.

Более тёплый воздух поднимается вверх, где сталкивается с холодным. Это происходит потому, что нагретый воздух становится лёгким – и стремится вверх, а холодный наоборот, тяжелеет, и устремляется вниз. Чем большую разницу имеют температуры холодного и тёплого потока, тем сильнее обычно дул ветер. Таким образом, возникает не только лёгкий ветерок, но и небольшие вихри, ураганы и даже смерчи.

https://youtube.com/watch?v=sTw4eljz-TA

Подобный процесс происходит по всей территории земного шара. Наиболее тёплое место на нашей планете – это экватор. Именно здесь нагретый тёплый воздух всё время уходит вверх, а оттуда направляется или к Северному, или Южному полюсам. После этого он на определённых широтах спускается снова на землю и начинает двигаться. Куда именно ветер дует – смотря по обстоятельствам. Может, дальше к полюсам, а может – возвращаться к экватору.

Вращение Земли

На потоки движения воздушных масс действует вращение нашей планеты. Именно из-за него все ветры, которые дуют в Северном полушарии, сдвигаются в правую, а в Южном – в левую стороны.

Атмосферное давление

Наш организм, даже не зная этого, всё время ощущает на себе давление воздуха – несмотря на то, что он кажется нам абсолютно невесомым. Согласно последним научным данным, вся атмосфера нашей Земли (иначе говоря, слой газов), состоящая преимущественно из азота и кислорода, весит пять квадриллионов тонн.

Атмосферное давление в разных местах Земли – разное. Молекулы газов стремятся возместить это, и постоянно на огромной скорости двигаются в разных направлениях (эти частицы из-за силы притяжения Земли полностью к ней привязаны, и улететь в космос никак не могут).

Вот так и получается, что ветер – это перемещение огромного количества молекул атмосферных газов в одном направлении. Воздушные массы обычно перетекают из зоны повышенного давления (когда воздух холодный – антициклон) в район пониженного (когда он тёплый – циклон), заполняя тем самым пустоты разреженного воздуха.

Какая от ветра польза?

Пролетел ветер над городом. Унёс с собой пыль и копоть – дышать стало легче. Полетел дальше – тучи разогнал, дороги высушил. Раскалённой земле прохладу принёс. Небо облаками затянул, и пошёл дождь сильный – сильный. Напоил сухую землю водой, и всё зазеленело.

А ветер дальше мчится. Ветряк завертел. Ветряк крутится, машину двигает, она воду качает. Нужно коров поить – пожалуйста: ветряк вертится – насос качает, вода по трубе идёт на скотный двор.

Ветер к морю прилетел, дунул, паруса надул, лодки погнал. Раньше он и корабли двигал, потому что корабли тогда были парусными. Нет ветра – они и плыть не могут: сидят люди у моря и ждут погоды. Ветер и теперь кораблям помогает. С попутным ветром они быстрее плывут.

Ветер выполняет ещё одну незаметную, но очень важную работу. Чтобы на месте цветков выросли плоды, цветочная пыльца должна с одного цветка перелететь на другой. Эту пыльцу на многие цветы переносят пчёлы. Но чаще это делает ветер. Ветерок подует, и пыльца летит с одного цветка на другой.

И плоды с семенами ветер тоже переносит. Ты же видел, как летают плоды берёзы, клёна, вяза? Ветер помогает им переселиться на новые места, где для молодых растений больше света, тепла, пищи.

Ход образовательной деятельности

В-ль: Итак, ребята, как вы думаете, что такое ветер? (Ответы детей предлагать начинать со слов: — Я думаю, — я предполагаю). Получается, что ветер – это движение воздуха или это действительно какая-то волшебная сила? Предлагаю проверить это экспериментальным путем и приглашаю вас в нашу лабораторию.

Эксперимент «Ветер в бутылке».Пояснение воспитателя: У нас имеются емкости с теплой и холодной водой. Вот бутылки, что в них находится? (воздух) Он какой? Работа с пиктограммами. Вы уже знаете, что воздух без цвета, без запаха, имеет вес, бывает теплый и холодный. Посмотрите, в шарике воздух есть? Ставим бутылки в теплую воду, что происходит с воздухом в бутылках? (Становится теплее) Шарик поднялся за счет чего? (Воздух начал двигаться и заполнил шарик) Потому что теплый воздух легче он поднимается вверх. Шарик держит воздух. Теперь опускаем бутылки в холодную воду, что происходит? Почему шарик сдулся? (Воздух остыл и опустился на дно бутылочек).В-ль: Значит, какой мы можем сделать вывод? Движение теплого воздуха вверх (воспитатель жестикуляцией по бутылке показывает, как воздух поднимается и опускается) и холодного вниз и образует ветер. Вы почувствовали его? У нас движение было слабым, поэтому такой ветер как можно назвать? (ветерок) Какой он? Упражнение на обогащение детей словами признаками.

Ветерок – тихий, приветливый, нежный, легкий, бесшумный, ласкающий.

В-ль: А если движение воздуха на поверхности земли будет более быстрое, то какой это ветер, по-вашему мнению? Ветрище — быстрый, порывистый, пронзительный, лютый, резкий, свирепый.

В-ль: Действительно, какой разный может быть ветер. А я предлагаю вам почувствовать разные ветра на себе. Но ветерками мы будем разными, поможет нам в этом музыка и шарфики. Разбирайте и слушайте.

Этюд «Южный ветер» Подул ласковый, теплый, южный ветер. Танец ветра легкий и приятный. Дети словно подставляют лицо ветру, приподняв подбородок. Руки плавно поднимаются снизу вверх, движение тела легкие, плавные. Губы имитируют легкое дуновение ветра.

Этюд «Северный ветер» Подул холодный северный ветер, он пронизывает нас насквозь. Мы идем, пригибаясь, так как он сбивает нас ног. Танец северного ветра быстр и порывист. Щеки надуваются, струя воздуха сильная и порывистая. Идем, пригнувшись, прижав руки к груди. Дети кружатся, подняв руки вверх и вправо-влево. Этюд «Ураган» (Голос усиливается) Поднялся ураганный ветер, он гнет стволы деревьев, вырывает их из земли. Дети выдыхают сильную струю воздуха. Кружатся, нагибаются вперед, назад, поднимают руки.

Но все-таки у ветра есть и хорошие дела. Ребята, подумайте, а какие добрые дела может совершать ветер?Начинайте свое предложение так: — Я знаю. Подсказки найдете на картинках.

Работа с опорными картинками. Облака, дерево, одуванчик, парусник, лицо.В-ль: Люди дружат с ветром и на его основе создали, изобрели полезные приборы. Назовите их. (пылесос, фен, веер и т. д.) Я знаю очень удивительное изобретение – веер. Еще с давних времен веером пользовались знатные дамы, находясь в театре, либо прогуливаясь в парке, освежали свое лицо дуновением ветра от веера. А мужчины охлаждали себя шляпами. Желаете ощутить этот ветерок?

КРД «Веер, веерок»

Веер, веер, веерок (Раскрывают перед собой веер двумя руками) Помаши смелей, дружок (Двумя руками машут ритмично перед лицом) Справа, слева Справа, слева. (Правой рукой машут то справа, то слева от лица) Чуть потише, (Тихо машут, держа веер горизонтально) Посильнее (Сильно машут). Помаши еще разок (Складывают и раздвигают перед собой горизонтально) Получился ветерок!

В-ль: Но к сожалению, у сильного ветра есть и недобрые дела. Посмотрите.

Мультимедийный показ. Почувствовали силу ветра? Его мощь. Мы сегодня много узнали о ветре. И я думаю, что нашим друзьям из клуба «Почемучки» мы можем дать точный ответ. А помогут нам в этом человечки. Составление стихотворения по Синквейну.В-ль: Они все разные.Самый верхний человечек спрашивает: «О чем мы сегодня говорили?»А вот эти человечки спрашивают у нас: «Какой ветер вам больше всего запомнился?». Посмотрите дальше человечки с ручками и ножками – они двигаются.Они у нас спрашивают: «Что ветер умеет делать?». А теперь нужно сказать, как вы относитесь к ветру, нравится он вам или нет? Посмотрите, а здесь человечки подружились. Как по-другому мы можем назвать ветер? Количество слов подскажет количество человечков.

1. Ветер. 2. Слабый, сильный. 3. Дует, освежает, гонит. 4. Жарким летом люблю прохладный ветерок. 5. Природное явление, движение воздуха.

В-ль: Ребята, да ведь у нас получился ответ нашим друзьям. Я думаю, знатоки оценят его и согласятся с ним, что ветер — это движение воздуха, а не волшебная сила. Пойдем отправлять?

Глобальные эффекты

Во многих районах планеты преобладают воздушные массы, обладающие определенным направлением движения. В районе полюсов, как правило, преобладают восточные, а в умеренных широтах – западные ветры. При этом в тропиках воздушные потоки принимают снова восточное направление. На границах между данными зонами – субтропическом хребте и полярном фронте – расположены так называемые области затишья. Преобладающие ветры в этих зонах практически отсутствуют. Здесь движение воздуха осуществляется главным образом вертикально. Это объясняет появление зон высокой влажности (близ полярного фронта) и пустынь (около субтропического хребта).

Разница атмосферного давления

Так почему дует ветер? Для детей лучше привести в пример плотину. С одной стороны высота столба воды, к примеру, три, а с другой – шесть метров. При открытии шлюзов вода перетечет в тот участок, где ее меньше. Примерно то же самое происходит и с воздушными потоками. В разных частях атмосферы давление различно. Это обусловлено разницей в температуре. В теплом воздухе движение молекул осуществляется быстрее. Частицы стремятся разлететься друг от друга в разные стороны. В связи с этим теплый воздух больше разряжен и весит меньше. В результате давление, которое в нем создается, снижается. Если же температура понижена, то молекулы образуют более тесные скопления. Воздух, соответственно, весит больше. Давление при этом повышается. Аналогично воде, воздух обладает свойством перетекать из одной зоны в другую. Так, поток переходит из участка с повышенным давлением в область с пониженным. Вот почему ветры дуют.