Связь между движением воздуха и атмосфер­ным давлением

Холодный воздух плотнее и тяжелее теплого. Когда во внутренних районах мате­ри­ков в ясную и очень хо­лод­ную погоду земная по­верх­ность сильно ох­лаж­да­ет­ся, об­ра­зо­вав­ший­ся холодный воздух надолго опускается в котловины. Так, самые низ­кие в мире тем­пе­ра­ту­ры воздуха были за­фик­си­­ро­ва­ны в поселке Оймякон в Северо-Восточной Сибири (–68 °C) и в Ан­тарк­ти­де (–89 °C) именно потому, что там скопился не­под­виж­ный холодный воз­дух.

Знаешь ли ты?

Самое низкое давление воздуха на Земле измерено в центре тропических циклонов и торнадо. Например 12 октября 1979 года давление воздуха внутри тайфуна вблизи острова Гуам составляло 870 мбар.

Почему атмосферное давление на низ­мен­нос­ти выше, чем в горах?

Верхние слои атмосферы давят своей тяжестью на нижние, по­это­му воздух у земной по­верх­нос­ти более плотный. А от плотности воздуха зависит сила его давления на поверхность Земли. При увеличении температуры воздух становится более разреженным, его плотность уменьшается, он и с меньшей силой давит на поверх­ность. Единицы измере­ния атмосферного давления – милли­метр ртутного столба (мм рт. ст.) и миллибар (мбар). Часто использу­ет­ся также единица гектопаскаль (гПа). 1 мбар = 1 гПа.

У самой поверхности Земли ко­ле­ба­ния атмосферного давления не­боль­шие и на нашу жизнь су­щест­вен­но не влияют. Но с уве­ли­че­ни­ем высоты давление воздуха сильно изменяется. В тро­по­сфе­ре на каждые 100 м подъема оно умень­ша­ет­ся в среднем на 13 мбар, или 10 мм рт. ст.

С резким понижением ат­мо­сфер­но­го давления особенно хорошо знакомы горные туристы и альпинисты. Уже на высоте 3000 м над уровнем моря дыхание ста­но­вит­ся затруд­нен­ным, поскольку воздух здесь сильно разрежен. Поэтому при покорении вы­со­чай­ших вершин альпинисты надевают кислородные маски, поскольку организм не полу­ча­ет в до­ста­точ­ном объеме кислорода в раз­ре­жен­ном воздухе.

Погоду формируют области высокого и низкого давления
Области высокого давления для людей ассоциируются с хорошей, а низкого – с дождливой и ветреной погодой. 
Область высокого давления образуется, когда воздух опускается
Область низкого давления образуется, когда воздух поднимается
Базовый лагерь альпинистов на северном склоне горы Эверест на высоте 5200 м над уровнем моря.
Лагеря возводятся для того, чтобы альпинисты мог­ли отдохнуть в пути, а также аккли­ма­ти­зи­ро­вать­ся, т. е. адаптироваться к разряженному воз­ду­ху.
Добравшийся до вершины горы альпинист в кислородной маске
Альпинист во время восхождения на вы­со­чай­шую гору мира – Эверест (8850 м) в Гималаях

Единицы измерения атмосферного давления

мм рт. ст.

мбар

Соотношение единиц

1

1,33

Самое низкое измеренное атмосферное давление

685

870

Среднее атмосферное давление

760

1013

Самое высокое измеренное атмосферное давление

810

1078

  • Область низкого давления возникает, когда теплый воздух поднимается, и плотность воздушного столба уменьшается. В области низкого давления давление воздуха на поверхность невелико.
  • Область низкого давления возникает, когда холодный воздух опускается, и плотность воздушного столба растет. В области низкого давления давление воздуха на поверхность большое.
  • Область низкого давления возникает, когда холодный плотный воздух давит на поверхность земли.
  • Восходящие потоки воздуха
  • Нисходящие потоки воздуха
  • Рост плотности воздушного столба
  • Сильное давление на поверхность
  • Восходящие воздушные потоки формируются в полярных областях, а нисходящие – на экваторе.
  • На движение воздушных потоков оказывает влияние только рельеф.
  • Земная поверхность прогревается неравномерно, и поэтому в некоторых местах нагретый воздух поднимается, а в других охлажденный воздух опускается.
  • Высоко в горах толщина атмосферы меньше, поэтому вес столба воздуха меньше.
  • Высоко в горах толщина атмосферы больше, поэтому вес столба воздуха меньше.
  • Высоко в горах теплее, поэтому плотность воздуха меньше.

Как атмосферное давление влияет на движение воздуха?

Для равномерного распределения поступающего на Землю солнечного тепла нужно, чтобы воздух двигался. Это уменьшает разницу между значениями температур в низких и высоких широтах. Когда нагретый над экватором воздух перемещается на север или на юг, он несет с собой тепло. Холодный воздух полярных областей, двигаясь к экватору, охлаждает те регионы, которые встречает на своем пути.

Между холодными и теплыми областями формируются два противоположно направленных потока воздуха. Один из них движется на высоте, а другой – прямо над земной поверх­нос­тью. Такие горизонтальные потоки воздуха иногда охватыва­ют расстояния в тысячи километров. Одновременно проис­хо­дит и вертикальное движение воздуха – его слои поднимают­ся и опус­ка­ют­ся. Но это движение не такое масштабное и обычно не пре­вы­ша­ет толщину тропосферы, кото­рая над Эстонией составляет примерно 11 км.

Земную атмосферу удерживают возле планеты гравитационные силы
Более плотный воздух оказывает большее давле­ние на поверхность Земли. Там, откуда воздух оттекает, давление понижается, а там, куда он поступает, – увеличивается.

Воздух приходит в движение из-за разности атмосферного давления: он перемещается из области с высоким давлением в область с низким давлением, стремясь обрести равновесие. В областях оттока воздуха давление по­ни­жа­ет­ся, а в областях притока воздуха повышается. Однако равновесие никогда не наступает, поскольку некоторые области всегда на­гре­ва­ют­ся или ох­лаж­да­ют­ся быст­рее других. Эта по­сто­ян­ная раз­ни­ца ат­мосферного давления за­став­ля­ет воздух все время дви­гать­ся.

В действительности характер дви­же­ния воздуха еще сложнее, по­то­му что на него влияют вра­ще­ние Земли, трение воздуха о по­верх­ность, встреча с горными хреб­та­ми и многие другие фак­то­ры.

Ветер – это горизонтальное движение воздуха, возникающее из-за разности атмосферного давления. Погода может быть совершенно безветренной, ветреной или штормовой.

Ветрогенераторы
В областях с сильными ветрами устанавливают ветрогенераторы. Эти устройства позволяют преобразовывать энергию ветра в элект­ри­чес­кую.
Ветер возникает, когда воздух движется из области высокого давления в область низкого давления
  • 1031
  • 998
  • 1020
  • Над теплыми областями воздух охлаждается, опускается и движется в сторону холодных областей.
  • Над теплыми областями воздух нагревается, поднимается и движется в сторону холодных областей.
  • В холодных областях нагретый воздух поднимается и движется в сторону теплых областей.
  • Над холодными областями воздух охлаждается, опускается и движется в направлении теплых областей.
  • Чтобы перелетные птицы могли улететь на зиму в теплые края.
  • Чтобы холодный воздух скапливался только на полюсах.
  • Для выравнивания температур в различных регионах Земли.
  • Удаленность от экватора
  • Угол наклона земной оси
  • Разница давления воздуха
  • Вращение Земли вокруг своей оси

Подумай!

  • Ветер – это возобновимый или невозобновимый природный ресурс?

Дополнительный материал. Муссоны

Муссоны – это устойчивые сезонные ветры между сушей и океаном, направление которых два раза в год меняется на про­ти­во­по­лож­ное. Муссоны возникают из-за того, что над материками и океанами в зимнее и летнее полугодия формируется разная температура воздуха. Усиливает муссонные ветры и разная степень нагревания и охлаждения Южного и Северного полушарий.

В январе большая часть суши Северного полушария нахо­дит­ся под влиянием области высокого давления. В это же время Солнце находится в зените в Южном полушарии, и там формируется область низкого давления. В результате воздух из Северного полушария движется в Южное полу­ша­рие. В июле все происходит наоборот: воздух движется из Южного полушария в Северное.

Муссонные ветры господствуют на территории, которая расположена между 20° с. ш. и 15° ю. ш. С географической точки зрения муссоны являются средством обмена воздухом между двумя полушариями, а для обычного человека это –  летний сезон дождей. Наиболее ярко этот период выражен в Индии, Юго-Восточной Азии и равнинных регионах Китая.

Страны с самой большой чис­лен­нос­тью населения – Китай и Индия, как и многие другие гус­то­на­се­лен­ные государства Юго-Восточной Азии, зависят от муссонных ветров и прино­си­мых ими с Индийского океана дождей. Более слабые мус­сон­ные ветры снабжают водой многие восточно- и за­пад­но­аф­ри­кан­ские страны. Таким образом, жизнь примерно поло­ви­ны населения Земли зависит от летних муссонных ветров.

Возникновение муссонов
​Муссоны возникают из-за того, что суша и море прогреваются неравномерно. Зимой муссоны дуют с материка к океану, а летом – с океана на материк.
Муссонный климат характерен для Юго-Восточной Азии, где проживает около 60% населения Земли
Муссоны обуславливают смену сухого и влажного сезонов. За влажный сезон выпадает более 60% годового количества осадков, обеспечивающих население не­об­хо­ди­мы­ми запасами пресной воды. Таким образом, весь регион зависит от муссонов, а ураганы и наводнения, случающиеся в дожд­ли­вый сезон, иногда влияют на экономику всего мира. 
Наводнение в Таиланде, вызванное муссонными дождями
В июне-июле Евразийский континент быстро нагревается и над ним формируется область низкого давления
Поскольку вода Индийского океана довольно теп­лая и интенсивно испаряется, с океана на материк движется переувлажненный воздух. Достаточно да­же небольшого понижения температуры, чтобы воз­дух насытился водой. Так начинается сезон дождей.
В январе Евразийский континент охлаждается и над его внутренними районами формируется область высокого давления
Холодный материковый воздух направляется на юг. По пути он становится все суше и суше, потому что преодолевает пустыни и горы. Сухой зимний муссон смешивается с пассатами, поэтому он не так заметен, как летний муссон.
  • Зимой море теплее, чем суша, поэтому над морем образуется область низкого давления, а над сушей – область высокого давления. Муссоны дуют с суши. Летом все наоборот.
  • Зимой море холоднее, чем суша, поэтому над морем образуется область высокого давления, а над сушей – область низкого давления. Муссоны дуют с моря. Летом все наоборот.
  • Летом море теплее, чем суша, поэтому над морем образуется область низкого давления, а над сушей – область высокого давления. Муссоны дуют с суши. Зимой все наоборот.
  • Летом Солнце находится в зените к югу от экватора, Евразия получает меньше солнечной радиации и остывает. Поскольку океан нагревается сильнее, над сушей образуется область высокого давления, а над океаном – область низкого давления.
  • Летом Солнце находится в зените к югу от экватора, Евразия получает больше солнечной радиации и нагревается. Поскольку океан нагревается быстрее суши, над материком образуется область низкого давления, а над океаном – область высокого давления.
  • Летом Солнце находится в зените к северу от экватора. Евразия получает больше солнечной радиации и нагревается. Поскольку суша нагревается быстрее океана, то над ней образуется область низкого давления, а над океаном – область высокого давления.
  • Анды
  • Драконовы горы
  • Гималаи

Понятия

  • ветер – горизонтальное движение воздуха, возникающее из-за разности атмосферного давления; ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого давления
  • муссоны – устойчивые сезонные ветры, дующие между между 20° с. ш. и 15° ю. ш.; летом дуют с моря на сушу и приносят дожди, а зимой дуют с суши на море, принося сезон засухи