Почему, когда на улице нет облаков и светит солнце, такой мороз? Неужели зимой наша звезда тоже остывает? От чего же зависит прогноз погоды в зимнее время?
Четыре всадника зимней погоды
Кто создаёт картину за окном?
Творцами погоды в умеренных широтах принято считать крупные атмосферные вихри — циклоны и антициклоны. Это области пониженного и повышенного давления. Вспомним, что земная поверхность неровная, а воздушная оболочка притягивается к центру Земли, как и всё остальное на планете. Проведём аналогию с тортом: отрежем от планеты один кусочек. Верхний корж у кондитера не удался — это неровная земная кора. Крем заполняет все полости и снаружи он распределяется ровным слоем. Это наша атмосфера. В некоторых местах крема больше, где-то его меньше. Именно расстояние от верхней границы крема до коржа определяет давление. Чем больше крема, тем сильнее он давит на корж своим весом.
Теперь возвращаемся к нашей планете — здесь такой же принцип. Где расстояние от земли до верхней границы атмосферы меньше, например горах, там низкое давление. Области пониженного давления называются циклонами. А в другом месте воздуха больше, значит выше и давление. Такая область носит название антициклона. Именно эти воздушные вихри и определяют погоду на нашей планете.
В метеорологических прогнозах чаще обращают внимание именно на циклоны. Причина этому лежит в прошлом: начиная с XVII века с понижением давления связывали ухудшение погоды, а с повышением — её улучшение. Но некорректно связывать один тип погоды с тем или иным атмосферным вихрем.
Как работает ветер?
Мы уже выяснили, что антициклон — область повышенного давления. Необходимо разобраться, как в нём движется ветер, чтобы понять с какой погодой и с каким сезоном он связан. Здесь мы рассмотрим первый компонент — силу барического градиента. Возвращаемся к нашей сладкой метафоре с тортом и вспоминаем, что давление крема на неровный корж неравномерно. Известно, что ветер дует по направлению от высокого к низкому давлению. Это верно, но не совсем.
Изначально ветер действительно дует по этой траектории, но на него начинает действовать второй аспект — сила Кориолиса. Учтём тот факт, что мы живём на планете, которая постоянно вращается вокруг своей оси. В результате этого вращения возникает сила, которая оказывает влияние на движение ветра и изменяет его направление. В северном полушарии она отклоняет его вправо, а в южном — влево. Таким образом, в умеренных широтах ветер перемещается от высокого давления к низкому, делает поворот направо и закручивается по часовой стрелке. Последнее происходит из-за уравновешивания двух сил: барического градиента и Кориолиса. Образовался антициклон.
На правой схеме видно, как ветер перемещается от высокого к низкому давлению, закручиваясь вправо
За движением ветра
Существует ещё и третий компонент — вертикальное перемещение воздуха. Ветер движется не только параллельно земле, но и по направлению к ней. Здесь возникает сила трения. Она замедляет перемещение ветра и изменяет его направление в сторону низкого давления. Как мы выяснили ранее, в центре антициклона давление высокое, значит воздух будет перемещаться к краям, к периферии. Это явление носит название расходимости воздуха.
Но пустого, безвоздушного пространства внутри антициклона образоваться не может, поэтому воздух начинает поступать сверху. По мере приближения к земной поверхности он нагревается. В тёплом воздухе никогда не образуются облака, а существующие рассеиваются. Если крышка кастрюли была бы такой же температуры, как и кипящая в ней вода, то на её поверхности не появлялись бы капли воды. Такая же ситуация в атмосфере: водяной пар поднимается и в верхних слоях воздушной оболочки охлаждается. В результате образуются облака. А воздух в антициклоне тёплый, значит и условий для образования облаков нет. Значит погода будет ясная и солнечная.
Зимой и летом — не одним цветом
Прогноз погоды летом будет обещать теплую погоду под действием антициклона, а зимой — морозную. Но почему? Ведь действие атмосферного вихря одинаково в любое время года, а все три силы возникают независимо от сезона. Дело в том, что зимой ключевыми факторами температуры являются снег и положение Земли. Солнце в зимнее время не способно прогреть планету так же интенсивно, как летом. Дело в том, что звезда находится под меньшим углом относительно Земли, в июне же она светит почти под прямым. К тому же выпавший зимой снег хорошо отражает и излучает солнечную энергию. В итоге потери энергии больше, чем её приход, а значит земная поверхность и воздух охлаждаются. Географ Дарья Гущина сравнивает облака с одеялом. Когда ими затянуто небо, они удерживают отражённые снегом лучи и сохраняют тепло. А в зоне действия антициклона облаков быть не может. Поэтому всё тепло уходит. Поэтому прогноз погоды порой сулит нам ясные и в то же время морозные дни.
В нашей предыдущей статье мы рассказали про традицию в США и Канаде предсказывать погоду по поведению сурка. Спрячется ли грызун в норку как раз зависит от облаков на небосклоне, наличие которых определяется циклонами и антициклонами.
“Мороз и солнце; день чудесный!
Ещё ты дремлешь, друг прелестный…”
В завершение вспоминаются строки Александра Сергеевича Пушкина. Теперь понимаешь, что этот стих представляет собой не только противопоставление солнца и мороза, но и демонстрацию законов природы.
Обложка: источник
Корреспондент, автор, публицист издания “Слово – за нами!” Ведущий специалист раздела “Экология”
