Откуда берется ветер?
Причины появления ветра можно рассматривать по-разному. Во-первых, можно рассматривать ветер применительно к своему району и, во-вторых, применительно ко всей поверхности Земли.
В любой местности существует разница давления, поэтому в данном районе дует ветер. Если ты живешь на морском побережье, ты можешь наблюдать это каждый день. В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.
То, что происходит в нашем районе, происходит с ветром и в больших масштабах на земном шаре. На Земле самым теплым местом является экватор. Поэтому в этой полосе теплый воздух постоянно поднимается вверх. Этот воздух направляется в сторону полюсов, на север и юг. Затем на определенных широтах, называемых «конские широты», он опускается вниз и продолжает свое движение, но уже в двух направлениях - к полюсам и экватору.
Если бы не было вращения Земли, существовали бы только северные и южные ветры. Но из-за вращения Земли все ветры в Северном полушарии сдвигаются вправо, в Южном полушарии - влево. Ветры, дующие с «конских широт» в сторону экватора, называются «пассаты», в сторону полюсов - «весты». Соединенные Штаты в основном находятся в зоне «вестов».
В других частях земного шара также существуют свои «доминирующие ветры». Как ты уже понял, ветры ниоткуда не берутся, причина их появления - в различной степени нагревания поверхности Земли в разных ее регионах.
Это нечто загадочное. Мы никогда его не видим, но мы всегда его чувствуем. Так почему же дует ветер? Узнайте в статье!
Ветер — это движение воздушных масс. Несмотря на то что мы не видим воздуха, мы знаем, что он состоит из молекул различных видов газов, в основном азота и кислорода. Ветер — это явление, при котором множество молекул движется в одном направлении.
Откуда же он берется? Ветер вызван различиями давления в атмосфере Земли: воздух из области с высоким давлением будет двигаться в сторону области с низким. Сильный ветер возникает, когда воздух перемещается между областями с огромными различиями в уровнях давления. Собственно, этот факт во многом объясняет, почему ветер дует с моря на сушу.
Образование ветра
Ветер — это движение воздуха у поверхности Земли. Он может быть нежным дуновением или сильным штормом. Самый сильный ветер случается во время явлений, называемых торнадо, циклонами и ураганами. Его вызывают изменения в температуре воздуха, суши и воды. Когда воздух двигается параллельно теплой поверхности, он нагревается и поднимается — это оставляет место для более прохладных масс. Воздух, «втекающий» в эти пустые пространства, — ветер. Его называют по направлению, из которого он исходит, а не по направлению, в котором он дует.
Бризы: береговые и морские
Береговые и морские бризы — это ветровые и погодные явления, характерные для прибрежных районов. Береговой бриз — это ветерок, дующий от суши к водоему. Морской бриз — это ветер, дующий с воды на землю. Почему дует ветер с моря и наоборот? Береговые и морские бризы возникают из-за существенной разницы температур наземной и водной поверхностей. Они могут простираться на глубину до 160 км или проявляться в виде локальных явлений, которые быстро ослабевают уже в первых нескольких километрах вдоль береговой линии.
С научной точки зрения...
Модели наземного и морского бриза могут сильно влиять на распределение тумана, вызывать накопление или рассеивание загрязнений по внутренним районам. Текущие исследования принципов циркуляции наземного и морского бриза также включают в себя попытки моделирования схем движения ветра, ведь это влияет на потребности в энергии (например, требования к нагреву и охлаждению) в пострадавших районах. Ветер также оказывает воздействие на зависящие от погодных условий операции (например, с воздушным судном).
Поскольку вода имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем пески или другие материалы земной коры, при определенном количестве солнечного облучения (инсоляции) ее температура будет расти медленнее, чем на суше. Независимо от температурной шкалы, в дневное время температура суши может колебаться в пределах десятков градусов, в то время как у воды изменяется менее чем на половину градуса. И наоборот, высокая теплоемкость предотвращает быстрые изменения температуры жидкости ночью, и, таким образом, в то время как температура суши может упасть на десятки градусов, у воды она остается относительно стабильной. Кроме того, более низкая теплоемкость материалов земной коры часто позволяет им остывать быстрее моря.
Физика моря и суши
Итак, почему дует сильный ветер? Воздух над соответствующими поверхностями земли и воды нагревается или охлаждается в зависимости от проводимости этих поверхностей. В течение дня более высокая температура земли приводит к возникновению более теплых и, следовательно, менее плотных и более легких воздушных масс над побережьем по сравнению с такими, прилегающими к поверхности воды. По мере того как теплый воздух поднимается (явление конвекции), более холодный воздух движется по направлению к пустотам. Вот почему дует ветер с моря, и в течение дня обычно бывает прохладный морской бриз, идущий от океана к берегу.
В зависимости от разницы температур и количества поднятого воздуха, морской бриз может иметь иметь порывы со скоростью от 17 до 25 км в час. Чем больше разница температур между сушей и морем, тем сильнее ветер земли и морской бриз.
Почему дует ветер с моря
После захода солнца воздушная масса над прибрежной землей быстро теряет тепло, в то время как над водой она обычно не слишком отличается от ее дневной температуры. Когда воздушная масса над землей становится прохладней, чем воздушная масса над водой, наземный ветер начинает дуть от земли до моря.
Возбуждение теплого влажного воздуха из океана часто приводит к возникновению над береговой линией дневных облаков. Кроме этого, нередко движение воздушных масс и морские бризы используются туристами для полетов на дельтапланах. Несмотря на то что наземные и морские бризы преобладают на морском побережье, они также часто регистрируются вблизи крупных водоемов. Береговые и морские бризы приводят к повышению уровня влажности, возникновению осадков и умеренным температурам в прибрежных районах.
Объяснение для детей: почему дует ветер
Морские бризы чаще всего наблюдаются в жаркие летние дни из-за неравных скоростей нагрева земли и воды. В течение дня поверхность суши нагревается быстрее поверхности моря. Поэтому часть атмосферы над землей теплее, чем над океаном.
Теперь вспомним, что теплый воздух легче, чем более холодный. В результате он поднимается. В результате этого процесса более прохладный воздух над океаном занимает место у поверхности земли, чтобы заменить восходящие теплые массы.
Тем не менее стоит знать о том, что ветер формируется не только в результате различий в температуре. Глобальные движения атмосферы возникают в результате вращения Земли. Эти ветры группируют пассаты и муссоны. Пассаты происходят вблизи экватора и двигаются либо с севера, либо с юга к экватору. В средних широтах Земли, между 35 и 65 градусами, преобладают западные ветры. Они дуют с запада на восток, а также в сторону полюсов. Полярные ветры дуют вблизи северных и южных полюсов. Они движутся с полюсов на восток или на запад соответственно.
Наш мир полон загадок и интересных вещей. Разгадать их — задача человечества. Впереди нас ждут еще большие открытия, а пока мы уже точно знаем ответ на вопрос о том, как и почему дует ветер, а также какими факторами обусловлено его образование. Это дает возможность прогнозировать изменения погодных условий.
Человека всегда интересовали природные явления, которые он сначала объяснял сверхъестественными причинами, а потом научился говорить о них с научной точки зрения.. Интересно, например, откуда берется ветер.
Все знают, что это движение воздуха, но что заставляет его двигаться? Географы объясняют это просто: местами меняются теплых и холодный слои. Происходит это следующим образом.
Солнце испускает лучи, которые в светлое время суток пронизывают ту часть атмосферы, которую люди называют воздухом. Те лучи, которые доходят до поверхности, вызывают нагревательные процессы в гидросфере и камнях, почве и т.п. Те начинают отдавать свое тепло в атмосферу, соответственно нагревающуюся. Если предметы более темные, они лучше впитываю тепло и потом могут отдать его больше. Суша и вода также нагреваются неравномерно. В результате нагретый воздух поднимается, а на его место приходит более холодный, из мест с тенью. Так появляются небольшие вихри.
И таким же образом «появляются на свет» разрешительные ураганы и бури, просто воздушные массы в этом случае более объемные, а разница температур — более значительная.
Морской или другой водный ветер также образуется благодаря наличию суши: на ней нагретый воздух поднимается, а его место занимает прохладный с моря или какого-то водоема.
Кроме того, на ветра дополнительно влияет и движение земли вокруг своей оси. Ведь логично предположить, что если бы она стояла на месте, то и были бы они только северными да южными. Однако из-за вращения все не так просто, поскольку оно смещает все северные потоки воздуха вправо, а южные, соответственно, наоборот. Вот и получаются пассаты и весты. Таким образом, основных направлений ветра — четыре, они ориентированы по сторонам света, однако есть еще и дополнительные: северо-западный, юго-восточный и тому подобное.
О такой особенности ветров знали еще древние греки, которые дали им очень романтические на взгляд современного человека имена: эвр, эквилон, борей и нот.
Движение воздушных масс характерно для всех частей земного шара, просто происходит оно с разной интенсивностью — где-то и обычный ветер является редким гостем, а где-то ураганы — дело привычное. Сильные ветры — бури — образуются по той же причине, что и обычные, просто они характерны для мест с низким давлением и, соответственно, большей разницей температур.
Происходит это следующим образом: холодные массы воздуха в Арктике снимаются с места и продвигаются в более теплые края, то есть в тропики. И вот в определенных местах этот холодный поток встречается с клином или клиньями потока теплого. На вершине этого потока появляется зона очень низкого давления, в которую устремляется весь воздух, создавая так сильно пугающее человека явление — бурю.
Еще одна из разновидностей разрушительных ветров — торнадо. Эта воронка, которая засасывает все на своем пути, образуется следующим образом: Ветра движутся в разные стороны и с разной скоростью. Соответственно, чем дальше от поверхности Земли — тем быстрее, чем ближе — тем медленнее, поскольку движение воздушного потока встречается с сопротивлением поверхности и трение делает движение замедленным. Вот и получается воронка, которая подвигается горизонтально.
На самом деле, у ученых еще много вопросов относительно природы ветров, а особенно — ураганов и торнадо. Наблюдения и изучение их дают значительные результаты, но их пока недостаточно для окончательного научного вывода. Так что при желании романтики могут представлять грозного бога, который создает их в порыве гнева, насылая на людей.
Движущийся в определенном направлении. На других планетах он представляет собой массу свойственных их поверхности газов. На Земле ветер движется преимущественно горизонтально. Классификация, как правило, осуществляется в соответствии со скоростью, масштабом, типами сил, их вызывающими, местам распространения. Под влиянием потоков находятся различные природные явления и погода. Ветер способствует переносу пыли, семян растений, способствует перемещению летающих животных. Но как появляется направленный воздушный поток? Откуда дует ветер? От чего зависит его продолжительность и сила? И вообще, почему ветры дуют? Об этом и многом другом - далее в статье.
Классификация
В первую очередь ветры характеризуют по силе, направлению и продолжительности. Порывами считаются сильные и кратковременные перемещения (до нескольких секунд) воздушных потоков. Если дует сильный ветер средней продолжительности (примерно минуту), то его называют шквалом. Более продолжительные воздушные потоки называют в соответствии с их силой. Так, к примеру, легкий ветер, дующий на побережье, - это бриз. Есть еще тайфун, Продолжительность ветров может быть также различной. Некоторые длятся несколько минут, например. Бриз, зависящий от перепада температур на поверхности рельефа в течение суток, может продолжаться до нескольких часов. Местная и общая циркуляция атмосферы складываются из пассатов и муссонов. Оба этих типа относятся к категории "глобальных" ветров. Муссоны вызваны сезонными изменениями в температуре и имеют продолжительность до нескольких месяцев. Пассаты - это постоянно перемещающиеся. Они обусловлены разницами температур на различных широтах.
Как объяснить ребенку, почему дует ветер?
Для детей в раннем возрасте это явление представляет отдельный интерес. Ребенок не понимает, где образуется поток воздуха, из-за чего в одном месте он есть, а в другом - нет. Достаточно просто объяснить малышу, что зимой, например, дует холодный ветер из-за низкой температуры. Как же происходит этот процесс? Известно, что воздушный поток представляет собой массу молекул газов атмосферы, совместно перемещающихся в одном направлении. Небольшой по объему воздушный поток, обдувая может свистеть, срывать шапки с прохожих. Но если масса газовых молекул обладает большим объемом и шириной в несколько километров, то она может покрыть достаточно большое расстояние. В закрытых помещениях воздух практически не перемещается. И о его существовании можно даже и забыть. Но если выставить, например, руку из окна движущегося автомобиля, то можно кожей ощутить воздушный поток, его силу и давление. Откуда дует ветер? Движение потока осуществляется вследствие разницы давления в разных участках атмосферы. Рассмотрим этот процесс более подробно.
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.
Движение потоков около водоемов
Почему ветер дует с моря? Рассмотрим пример. В солнечный день лучи прогревают и берег, и водоем. Но вода нагревается намного медленнее. Это связано с тем, что поверхностные теплые слои незамедлительно начинают смешиваться с более глубокими, и потому холодными слоями. А вот берег нагревается намного быстрее. И воздух над ним более разряжен, а давление, соответственно, ниже. Атмосферные потоки устремляются от водоема к берегу - в более свободную область. Там они, нагреваясь, поднимаются вверх, снова освобождая место. Вместо них появляется снова прохладный поток. Вот так происходит циркуляция воздуха. На пляже отдыхающие могут периодически чувствовать легкий прохладный ветерок.
Значение ветров
Выяснив, почему ветры дуют, следует сказать о том, какое воздействие они оказывают на жизнь на Земле. Ветер имеет большое значение для человеческой цивилизации. Вихревые потоки вдохновляли людей на создание мифологических произведений, расширяли торговый и культурный диапазон, воздействовали на исторические явления. Ветры также выступали в качестве поставщиков энергии для разных механизмов и агрегатов. За счет движения потоков воздуха получили возможность преодолевать значительные расстояния по океанам и морям, а воздушные шары - по небу. Для современных летательных аппаратов ветры имеют большое практическое значение - они позволяют экономить топливо и увеличивать Но следует сказать, что воздушные потоки могут приносить и вред человеку. Так, например, из-за градиентных колебаний ветра может быть потерян контроль над управлением самолета. В небольших водоемах быстрые воздушные потоки и вызванные ими волны могут разрушить постройки. Во многих случаях ветры способствуют увеличению масштаба пожара. В целом, явления, связанные с образованием воздушных потоков, различными способами воздействуют на живую природу.
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).
Тропики
В этой части планеты в западном направлении дуют пассаты, приближаясь к экватору. За счет постоянного перемещения этих воздушных потоков происходит перемешивание атмосферных масс на Земле. Это может проявляться в значительных масштабах. Так, к примеру, пассаты, перемещающиеся над Атлантическим океаном, переносят пыль с африканских пустынных территорий в Вест-Индию и некоторые районы Северной Америки.
Локальные эффекты формирования воздушных масс
Выясняя, почему ветры дуют, следует сказать и о влиянии наличия тех или иных географических объектов. Одним из локальных эффектов формирования воздушных масс считается температурный перепад между не слишком удаленными участками. Он может быть спровоцирован разными коэффициентами поглощения света либо различной теплоемкостью поверхности. Сильнее всего последний эффект проявляется между и сушей. В результате возникает бриз. Еще одним локальным фактором, представляющим важность, является присутствие горных систем.
Влияние гор
Эти системы могут представлять собой некий барьер на пути движения воздушных потоков. Кроме этого, горы во многих случаях сами вызывают ветрообразование. Воздух над взгорьями прогревается сильнее, чем атмосферные массы над низменностями на той же высоте. Это способствует формированию зон пониженного давления над горными хребтами и ветрообразованию. Данный эффект часто провоцирует появление горно-долинных атмосферных движущихся масс. Такие ветры преобладают в областях с пересеченной местностью.
Повышение трения у долинной поверхности приводит к отклонению параллельно направленного воздушного потока на высоту расположенных рядом гор. Это способствует формированию струйного высотного течения. Скорость этого потока может превышать силу окружающего ветра до 45%. Как было выше сказано, горы могут выступать в качестве препятствия. При обходе цепи поток меняет свое направление и силу. Перепады в горных хребтах оказывают существенное влияние на движение ветра. Например, если в горной цепи, которую преодолевает атмосферная масса, есть перевал, то поток проходит его с заметным увеличением скорости. В этом случае работает эффект Бернулли. Необходимо отметить, что даже незначительные перепады высот вызывают колебания Из-за существенного градиента скорости воздуха поток становится турбулентным и продолжает таким оставаться даже за горой на равнине на определенном расстоянии. Такие эффекты представляют в некоторых случаях особое значение. Например, они важны для самолетов, осуществляющих взлет и посадку на горных аэродромах.
Вячеслав Федорков
Ученик выступал с данной работой на окружном Фестивале исследовательских работ в 2013-2014 учебном году.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Цель проекта: Рассказать о происхождении ветра, его воздействии на окружающую среду, влияние на формирование климата и доказать это опытами. Гипотеза: Ветер как погодное явление оказывает влияние на формирование климата в данной местности. Задачи: 1. Изучить литературу по проблеме исследования. 2. Сделать выводы после изучения литературы. 3. Проведение опытов. 4. Подведение итогов. Методы исследования: 1. Метод анализа теоретической литературы. 2. Наблюдение за окружающей средой. 3. Метод моделирования. 4. Метод эксперимента. 5. Метод прогнозирования.
Что такое ветер Ветер - это движение воздушных масс в следствии их неравномерного прогрева. Так воздух перемещается всегда из области более высокого атмосферного давления на территорию с более низким. В любой местности существует разница давления, поэтому в данном районе дует ветер. Если вы живете на морском побережье, то можете наблюдать это каждый день. В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.
Классификация ветров В метеорологии ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Анализ литературы по нашему вопросу позволил провести следующие эксперименты.
Откуда берется ветер. Опыт 1 Из-за разницы температур на улице и в квартире воздух должен двигаться с холодной стороны в теплую, то есть туда где температура выше. К приоткрытому окну поднесли легкий материал который будет служить индикатором движения воздуха. Вывод: Воздух движется в сторону более теплого.
Почему ветер дует. Опыт 2 Так как теплый воздух легче холодного проведем опыт из которого будет видно, что потоки холодного воздуха вытесняют теплый. Зажженую свечу поднесли к приоткрытой двери. Если держать свечу над верхним краем двери, то пламя свечи будет отклонятся в сторону улицы. Если же свечу поставить на пол, то пламя свечи будет отклонятся в сторону комнаты. Вывод: ветер - это движение воздуха. Теплый воздух легче, он поднимается вверх и выходит на улицу, его место занимает холодный воздух.
Формирование ветра в городе. Опыт 3, наблюдение, методика работы В период с ноября по январь проводился эксперимент – наблюдение. Цель его – определить способы формирования и направление ветра в городе Петрозаводске. Реализация эксперимента: каждый день записывать в одно и то же время утром и в одно и тоже время вечером направление ветра, отмечая при этом температуру воздуха, выпавшие осадки, другие погодные изменения. Все данные записывались в один блокнот, заполнялась таблица. После проведения опыта все данные оформились в диаграмму, характеризующую режим ветра в конкретном пункте по данным за месяц - Розу Ветров. Вывод: ветра юго-восточного и восточного направления приносят в Петрозаводск потепление, которое выражается в повышении температуры, выпадении осадков в виде дождя. Ветра северо-восточного и западного направлений приносят в Петрозаводск похолодание, выражающееся в понижении температуры, усилении мороза. Таким образом можно сказать, что различные по направлении ветра оказывают различное влиянии на погоду Петрозаводска.
Формирование ветра в городе. Опыт 3, таблица
Формирование ветра в городе. Опыт 3, результаты На основании полученных данных и построенной диаграммы можно сделать вывод что в городе Петрозаводске преобладают ветра северо-западного и юго-восточного направления.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. В ходе изучения появления ветра и самого понятия ветра удалось понять какое огромное значения оказывает ветер и его изучение и прогнозирование на жизнь человека. После проведения опытов и экспериментов, которые вызвали наибольший интерес в исследовании, удалось понять откуда берется ветер и как он влияет на формирование погоды в городе Петрозаводске в зимний период. Наша гипотеза доказана.
Список литературы и статей из интернета http://www.kartravel.ru/page11.html http://dic.academic.ru/dic.nsf/sea/7856/%D0%A0%D0%9E%D0%97%D0%90 http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/8001/%D0%A0%D0%9E%D0%97%D0%90 http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/127969/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B0 5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B0_ %D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2 6. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%82%D0%B5%D1%80 7. http://www.solnet.ee/sol/005/v_059.html 8. http://potomy.ru/world/437.html