Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.4: Глобальний обіг

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    36845

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Глобальна циркуляція керується градієнтами тиску в атмосфері, силою Коріоліса та тертям атмосфери про літосферу. Все це можна узагальнити в явищі, яке ми називаємо «вітром». Вітер - це горизонтальний рух повітря у відповідь на перепади тиску. Вітри - це спосіб, яким атмосфера намагається врівноважити нерівномірний розподіл тиску по земній поверхні.

    Градієнти тиску та вітер

    Ми коротко говорили на початку цієї лекції про градієнти тиску. Ізоляційні відмінності є ключем до закономірностей глобального обігу. Холодне повітря навколо полюсів землі опускається, викликаючи області високого тиску, тоді як тепле, плавуче повітря навколо екватора має тенденцію підніматися і спричиняти області низького тиску. Тоді ми можемо очікувати поступового збільшення тиску від полюсів до екватора. Однак земля складається з багатьох динамічних «поясів» високого та низького тиску, які набагато складніші, ніж термічно індуковані низькі тиску на екваторі та високий тиск на полюсах.

    Англійський вчений Річард Хедлі кілька століть тому дав цю думку, що призвело його постулювати глобальну модель циркуляції, де горизонтальний рух повітря поєднувався з вертикальним рухом повітря, так що він уявляв атмосферу як складається з двох величезних конвекційних клітин з повітрям, що піднімається на екватор, опускаючись на полюсах і тече від більш високого тиску до більш низького тиску, як на поверхні землі, так і на висоті. Це стало відомим як «клітина Хедлі». Ось як працює клітина Хедлі:

    • Інтенсивний нагрів повітря в тропічних районах, особливо поблизу екватора. Зі зменшенням щільності повітря відбувається масштабний підйом повітря між екватором і 5º N & S, створюючи смуги низького тиску
    • Підняте повітря потім штовхається до полюсів.
    • Повітря поступово охолоджується і опускається між 23,5° і 30º N & S, створюючи великі смуги високого тиску в тропіках.

    Пізніше робота припускала, що проста модель Хедлі потребує значної модифікації. До кінця 1700-х років глобальна модель циркуляції, заснована на наборі вітрових і напірних ременів, була поширена. Ця модель представила набір вітрових ременів та напірних ременів з трьома комірками глобальної моделі, де повітряний потік, ремені тиску та вертикальні циркуляційні клітини функціонували разом.

    Ефект Коріоліса і вітер

    Ефект Коріоліса - це вплив обертання землі на горизонтально рухомі тіла, такі як вітер та океанічні течії. Такі тіла мають тенденцію відхилятися вправо в північній півкулі (за годинниковою стрілкою) і вліво - в південній півкулі (проти годинникової стрілки). Величина, на яку відхиляється об'єкт, залежить від його швидкості і широти. Для більш глибокого пояснення цієї сили та дуже ефективної анімованої демонстрації її ефекту подивіться на сторінку Університету Айови Коріоліса.

    Сила Коріоліса по-іншому впливає на системи високого тиску, ніж на системи низького тиску. Можливо, ви захочете знайти ілюстрацію, щоб вивчити напрямок вітру навколо системи низького тиску (званої циклоном) та системи високого тиску (званої антициклоном). Чи буде циклон у північній півкулі дути в тому ж напрямку, що і циклон у південній півкулі? Чому чи чому ні?

    Тертя атмосфери проти літосфери

    Біля земної поверхні (приблизно до 1000 метрів) дуже важливий фрикційний опір, оскільки знижує швидкість вітру і викликає океанські хвилі. Один із способів запам'ятати це - у дуже «спокійний» день на пляжі хвилі на океані дуже плоскі. У вітряний день бувають дуже великі хвилі.