Воздушная масса

План
Введение……………………………………………………3
Атмосферный фронт…………………………………………….5
Циклоническая деятельность…………………………………...7
Существующее состояние теории процесса зарождения
циклонов и антициклонов………………………………………10
Процессы образования циклонов и антициклонов…………….13
Заключение…………………………………………………16
Литература…………………………………….………..…..17
3
Введение
Воздушная масса - большая масса воздуха в тропосфере, горизонтальные
размеры которой соизмеримы с размерами частей океанов и континентов.
Воздушная масса обладает сравнительной однородностью физических
свойств.
Обычно воздушная масса перемещается в направлении основного воздушного
течения на высотах и отделяется от соседних воздушных масс атмосферными
фронтами.
По
областям
формирования
различают
арктические/антарктические,
умеренные (полярные), тропические и экваториальные воздушные массы,
которые, в свою очередь, делятся на морские и континентальные.
Атмосферная циркуляция - система движений масс воздуха. Различают:
- общую циркуляцию атмосферы в масштабе всего земного шара; и
- местную циркуляцию атмосферы над отдельными территориями и
акваториями.
1.Местная циркуляция атмосферы. Локальная циркуляция
От лат.Circulatio - вращение
Местная циркуляция атмосферы - система воздушных течений над
сравнительно
небольшой
территорией
земной
поверхности
или
над
акваторией, обусловленная географическими особенностями этой территории
или акватории: характером рельефа, резкими контрастами температуры
воздуха, подстилающей поверхностью и др.
2.Общая циркуляция атмосферы
Общая циркуляция атмосферы - планетарная система воздушных течений над
земной поверхностью, горизонтальные размеры которой соизмеримы с
материками и океанами, а толщина составляет от нескольких км до десятков
км. Перемещение воздушных масс происходит под влиянием неодинакового
нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками
и океанами.
4
Общая циркуляция атмосферы определяется зонами высокого атмосферного
давления в приполярных областях и тропических широтах и зонами низкого
давления в умеренных и экваториальных широтах. Перемещение воздушных
масс происходит как в широтном, так и в меридиональном направлениях. В
тропосфере
к
циркуляции
атмосферы
относятся
пассаты,
западные
воздушные течения умеренных широт, муссоны, циклоны и антициклоны.
Макротурбулентность - неупорядоченные передвижения крупных масс
воздуха вследствие неустойчивости атмосферной циркуляции, развития
циклонических и антициклонических вихрей.
5
Атмосферный фронт
От лат. Frontis - лоб, передняя сторона
Атмосферный фронт - переходная зона в тропосфере между смежными
воздушными массами с разными физическими свойствами.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и
теплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере,
охватывая слой мощностью до нескольких км, с образованием между ними
наклонной поверхности раздела. Атмосферный фронт может находиться в
стационарном состоянии или в движении.
I. Различают теплые, холодные фронты, а также фронты окклюзии.
1.Теплый фронт - атмосферный фронт между массами холодного и теплого
воздуха, перемещающийся в сторону холодного воздуха. При прохождении
теплого фронта холодная воздушная масса сменяется теплой, наступает
потепление. Во время прохождения теплого фронта выпадают обложные
осадки, нередко длительные.
2.Холодный фронт - атмосферный фронт между массами холодного и теплого
воздуха, перемещающийся в сторону теплого воздуха. Вал движущегося
холодного воздуха с крутым в нижних слоях атмосферы наклоном
фронтальной поверхности вытесняет теплый воздух в более высокие слои
тропосферы, теплая воздушная масса сменяется холодной, наступает
похолодание. Прохождение холодного фронта обычно сопровождается
интенсивными ливневыми дождями (с грозами).
3.Окклюзия (от лат.Occlusio - запирание, скрывание)
- стадия развития циклона, при которой происходит смыкание холодного и
теплого фронтов в области циклона, приводящее к заполнению последнего
холодным воздухом и вытеснение теплого воздуха от поверхности Земли в
более высокие слои тропосферы. При этом возрастает его вертикальная
мощность, уменьшается скорость и циклон постепенно затухает (осадки
ослабевают и прекращаются, давление в центре повышается).
II. В зависимости от происхождения различают:
6
1.Антарктический фронт - атмосферный фронт, разделяющий антарктический
воздух и воздух умеренных широт в атмосфере Южного полушария.
2.Арктический фронт - атмосферный фронт, разделяющий арктический воздух
и воздух умеренных широт (полярный воздух) Северного полушария. Как и
полярный фронт испытывает значительные сезонные перемещения и
деформируется прохождением циклонов. В Южном полушарии арктическому
фронту соответствует антарктический фронт
3.Полярный фронт - атмосферный фронт, разделяющий воздух умеренных
широт (полярный воздух) и тропический воздух. Полярный фронт
испытывает
значительные
сезонные
циклонами
7
перемещения
и
деформируется
Циклоническая деятельность
Циклоническая деятельность - возникновение, развитие и перемещение в
атмосфере крупномасштабных вихрей (циклонов и антициклонов).
Циклоническая деятельность - важнейшая особенность общей циркуляции
атмосферы.
Антициклон - область высокого атмосферного давления в тропосфере: с
максимальным давлением в центре и уменьшением давления к периферии
области.
Обычно антициклоны достигают 3000 километров в поперечнике, и
характеризуются
опусканием теплого
воздуха, а также понижением
относительной влажности воздуха.
В летний период антициклон приносит жаркую, малооблачную погоду с
редкими и непродолжительными дождями.
В зимний период стабильный характер антициклонов способствует морозной
погоде и возникновению туманов.
Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в
Северном полушарии и против - в Южном, малооблачной и сухой погодой и
слабыми ветрами.
Антициклоны характерны для умеренных широт; они перемещаются с запада
на восток со скоростью 30-40 км/час.
1. Азиатский антициклон
(Зимний антициклон; Центральноазиатский антициклон; Монгольский
антициклон; Сибирский антициклон; Азиатский максимум давления )
Азиатский антициклон - область высокого атмосферного давления над
Азией, прослеживающаяся на многолетних средних картах зимних
месяцев. Азиатский антициклон - один из сезонных центров действия
атмосферы.
Летом
азиатский
антициклон
депрессией.
8
заменяется
азиатской
2. Антарктический антициклон - область повышенного давления над
Антарктидой, обнаруживающаяся на многолетних средних картах. На
небольшой высоте (около 2 км) над внутриматериковыми районами
антициклональный режим сменяется областью низкого давления.
3. Североамериканский антициклон - область повышенного давления на
уровне моря над материком Северной Америки, выявляемая на средних
месячных картах зимнего сезона; сезонный центр действия атмосферы.
4. Субтропический антициклон - область высокого атмосферного давления,
выявляемая на многолетних средних картах с центром в субтропиках.
Антициклон есть постоянный центр действия атмосферы.
В северном полушарии к субтропическим антициклонам относятся азорский и
гавайский антициклоны, в южном - южнотихоокеанский, южноатлантический
и южноиндийский антициклоны.
Циклон ( От греч.Kyklon - кружащийся, вращающийся )
- область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре.
Циклоны представляют собой огромные вихри диаметром до нескольких
тысяч км, образующиеся в умеренных и полярных широтах обоих полушарий
преимущественно на полярных и арктических (антарктических) атмосферных
фронтах.
Циклоны характеризуется системой ветров, дующих против часовой стрелки в
Северном полушарии и по часовой стрелке - в Южном полушарии, с
отклонением к центру циклона в нижних слоях атмосферы.
При циклонах преобладает пасмурная погода с сильными ветрами. Циклоны
перемещаются преимущественно вдоль фронтов с Запада на Восток со
скоростью
30-50
км/час.
Циклоническая
деятельность
способствует
междуширотному обмену воздуха и является важнейшим фактором общей
циркуляции атмосферы.
9
1. Внетропический циклон - циклон, возникающий преимущественно в зоне
западного переноса воздушных масс в умеренных и полярных широтах
Северного и Южного полушарий.
Внетропические
циклоны
развиваются
на
полярных
и
арктических
(антарктических) фронтах, разделяющих воздушные массы с различными
термодинамическими свойствами.
В процессе развития внетропический циклон проходит несколько стадий:
волна, молодой циклон, окклюдированный циклон. Развитие на фронтах
мощных облачных систем и термическая неоднородность приводят к резким
изменениям
погоды.
малоподвижные
Кроме
фронтальных,
внетропические
циклоны,
наблюдаются
возникающие
местные,
над
теплой
подстилающей поверхностью.
2. Высотный циклон - холодный циклон, выраженный в средней и верхней
тропосфере, но отсутствующий у земной поверхности. Высотный циклон
возникает
вследствие
изоляции
части
холодной
воздушной
массы,
проникшей из более высоких широт.
3. Исландская депрессия - область пониженного атмосферного давления на
севере
Атлантического
океана
с
центром
вблизи
Исландии,
прослеживающаяся на многолетних средних климатологических картах.
Исландская депрессия - один из центров действия атмосферы; результат
большой повторяемости центральных циклонов.
4. Тропический циклон - циклон, зарождающийся над океанами в зоне между
5 и 20 град. широты обоих полушарий и представляющий собой
сравнительно небольшой (до 1000 км в поперечнике), но глубокий вихрь,
обладающий большой кинетической энергией.
Тропический циклон сопровождается обильными катастрофическими ливнями
и грозами, вызывает сильнейшее волнение на море и разрушения в
прибрежных районах суши.
10
Существующее состояние теории процесса зарождения циклонов и
антициклонов
Теория тропических циклонов отличается от теории циклонов только тем, что
первой вообще не существует (и явление тропических циклонов настолько
сложно, что в отношении их теория даже гипотез не выдвигает), а вторая, хотя
и выдвигает гипотезы, но они все несостоятельны.
Прежде всего отметим низкий уровень физиков – теоретиков, подвизавшихся в
метеорологии. Так, некоторые не понимают различия между градиентом
давления и силой давления, например: “воздух двигался бы прямо в направлени
градиента давления, т.е. поперек изобар, от высокого давления к низкому”, хотя
в действительности градиент давления направлен от низкого к высокому
давлению. От высокого давления к низкому направлена сила давления.
Так центробежное ускорение
, вызванное вращением Земли, оказалось
направленным к центру вихря, что нелепо, ибо центробежное ускорение всегда
направлено от центра, что и отражено в его названии: центробежное, в отличие
от центростремительного! Но что оставалось делать теоретикам
гидрометеорологии, если все ускорения уже использованы, а логического
объяснения так и не получилось? Для усыпления бдительности это ускорение
перестали называть центробежным, а стали называть ускорением, вызванным
вращением Земли.

ускорение силы давления G/r направлено от высокого давления к
низкому;

центробежное ускорение v2/R, вызванное вращением вихря, направлено
от центра вихря;

ускорение 2wv sinf, вызванное вращением Земли, направлено, как указано
во второй строке на с. 37, вправо от движения (рис. 12).
11
Последнее правило устанавливалось до рассмотрения сил, действующих в
антициклоне , а теперь на этом рисунке ветер заворачивает (без видимых
причин!) в сторону высокого давления, что противоестественно для давления
(без понуждающей силы (?)), но логично на основании наблюдений: вихрь в
антициклоне огибает область высокого давления.
Все дело в том, что, как мы увидим, высокое давление в антициклоне создается
сопротивлением эфирного потока в магнитном поле Земли струе ветра,
порождающей вихрь.
На чер. 3.1. а – ускорение, сообщаемое струе, порождающей вихрь, эфирным
потоком в магнитном поле Земли.
Указанные уравнения с учетом эфира должны быть записаны следующим
образом:
Для циклона
(3.1)
для антициклона
(3.2)
12
Чер.4.1
13
Процессы образования циклонов и антициклонов
Примем к сведению, что в Европе и Америке преобладают процессы
меридиональной формы циркуляции (восточная форма циркуляции в Азии
обусловлена, по – видимому, Восточно – Сибирской магнитной аномалией), а
также что (в северном полушарии) “в движении антициклонов преобладает
составляющая, направленная к низким широтам, а циклоны “Как правило,
движутся с запада на восток, отклоняясь к высоким широтам”.
В северном полушарии
Пусть возникла струя северного ветра вследствие падения атмосферного
давления вдоль меридиана с севера на юг. По закону Бернулли давление
движущейся массы воздуха меньше неподвижной. Но движение воздуха в ветре
начинает тормозиться встречным потоком эфира в магнитном поле Земли,
расположенного на побережье Антарктиды выше Австралии по широте, к
южному магнитному полюсу Земли в районе Ньюфаундленда. При этом по
пути следования ветра происходит увеличение массы воздуха за счет северной
области, откуда дует ветер. В результате торможения и увеличения массы
давление в области ветра начинает возрастать. Одновременно при торможении
струи часть ее потока срывается (происходит разрыв движения!).
Срыв рассматриваем в точке меридиана на входе струи в область высокого
давления (на чер. 3.1 стрелки исходят из точки меридиана на выходе из этой
области).
Поскольку сорвавшийся поток струи продолжает перемещаться в сторону
увеличения линейной скорости вращения Земли (т.е. он движется с
отставанием от тех областей, в сторону которых движется), то масса воздуха
этого потока оказывается отклоненной влево от первоначального
меридионального направления (вода меридиоиальной реки подмывает правый
берег, но у воздушной массы нет берега), т.е. начинает завихриваться по
14
часовой стрелке, после чего включаются в действие силы, представленные
своими ускорениями на чер. 3.1.
Таким образом, антициклон возникает не вокруг готовой области высокого
давления, а эта область создается самой струей в ходе образования
антициклона. Более того, вихрь образуется не в непрерывном процессе
перехода от ламинарного течения к вихревому, а вследствие хорошо
отлаженного природой процесса срыва части потока струи поперечным вязким
трением среды, в данном случае – воздуха.
Рассмотрим появление струи южного ветра. В этом случае ветер не только не
тормозится эфирным потоком магнитного поля Земли, а, наоборот, увлекается
им, в результате возникает область низкого давления. И если при образовании
антициклона срыв части потока струи ветра происходит торможением ее, то в
циклоне – ускорением.
Срыв рассматриваем в точке меридиана на входе в область низкого давления.
Поскольку сорвавшийся поток струи продолжает перемещаться в сторону
уменьшения линейной скорости вращения Земли (т.е. он движется с
опережением тех областей, в сторону которых движется), то масса воздуха
этого потока оказывается отклоненной вправо от первоначального
меридионального направления, т.е. начинает завихриваться против часовой
стрелки, после чего включаются в действие силы, представленные своими
ускорениями в (3.1).
В южном полушарии
Здесь магнитный поток направлен от полюса к экватору, поэтому антициклон
создается струей ветра от экватора к полюсу.
Срыв части потока струи рассматриваем в точке меридиана на входе в область
высокого давления.
15
Поскольку сорвавшийся поток продолжает перемещаться в сторону
уменьшения линейной скорости вращения Земли (т.е. он движется с
опережением тех областей, в сторону которых движется), то масса этого потока
оказывается отклоненной вправо от первоначального меридионального
направления (вода меридиональной реки в южном полушарии подмывает
левый берег), т.е. начинает завихриваться против часовой стрелки.
Циклон в южном полушарии создается струей ветра от полюса к экватору.
Воздушная масса сорвавшегося со струи потока при своем перемещении в
сторону экватора отстает от вращения Земли и отклоняется влево от
первоначального меридионального направления, т.е. завихривается по часовой
стрелке.
16
Заключение
Реки имеют твердые границы – берега и, соответственно, простые правила
поведения – подмывание правого и левого берега. У вихрей без берегов и с
завихриванием вокруг области высокого и низкого давления правила не столь
просты. Отметим некоторые закономерности в описанных выше процессах:

оба вихря в северном полушарии начинаются с отклонения по вращению
Земли, в южном – против;

антициклон начинается в северном полушарии с отставания от вращения
Земли и с отклонения против него;

циклон начинается в северном полушарии с опережения вращения Земли
и с отклонения по нему, в южном – с отставания от вращения Земли и с
отклонения против него.
17
ЛИТЕРАТУРА.
1. Рейнгольдс А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях.
Москва: Энергия, 1979
2. Пруссов П.Д. Физика эфира. Николаев: Приват-Полиграфия, 2003
3. Вихревое движение./ Физическая энциклопедия, 1988, т.1
4. Пруссов П.Д. Явление эфира. Николаев: РИП “Рионика”, 1999,
5. ФедорченкоА.М. Теоретическая физика. Классическая механика. Киев: Вища
школа, 1983, 352 с.
18