Розділ «Глава 6. АТМОСФЕРА»

Розрізняють чотири основні географічні типи повітряних мас, які охоплюють всю тропосферу Землі. Це маси арктичного (антарктичного), помірного, тропічного і екваторіального повітря. За винятком останнього, в кожному з них виділяють ще морські і континентальні різновиди, які формуються відповідно над сушею і океаном.

Полярне (Арктичне і Антарктичне) повітря формується над льодовими поверхнями полярних районів і характеризується низькими температурами, малим вмістом вологи і хорошою прозорістю. Вторгнення взимку континентального арктичного повітря в помірні широти супроводжується сильними морозами. Морське арктичне повітря, що формується над океаном в приполярних районах, вільних від льоду, відрізняється більшим вмістом вологи і дещо вищою температурою.

Помірне повітря значно краще прогріте, воно відзначається влітку підвищеним вмістом вологи, особливо над океаном. Переважаючими тут західними вітрами і циклонами морське помірне повітря переноситься далеко в глибину материків, нерідко супроводжуючи свій шлях опадами. Континентальне помірне повітря взимку сильно охолоджується, і погода в ньому стійка, ясна, морозна.

Тропічне повітря характеризується в цілому високими температурами. Але якщо над морем воно одночасно ще й дуже вологе, то над сушею, навпаки, надзвичайно сухе і запилене. Оскільки тропічне повітря формується в баричних максимумах, воно інколи звідси поширюється в помірні та екваторіальні широти, де атмосферний тиск нижчий.

Екваторіальне повітря відзначається постійними високими температурами і підвищеним вмістом вологи як над океаном, так і над сушею. В післяполудневий час тут часті зливові дощі.

Повітряні маси з різними температурами і вологістю постійно переміщуються і на вузькому просторі зустрічаються між собою. Умовна поверхня, що розділяє повітряні маси, називається атмосферним фронтом. При перетині цієї уявної поверхні з земною поверхнею утворюється так звана лінія атмосферного фронту.

Поверхня, що розділяє арктичне (антарктичне) і помірне повітря, називається відповідно арктичним і антарктичним фронтами. Повітря помірних широт і тропіків розділяє полярний фронт. Оскільки густина теплого повітря менша, ніж густина холодного, то фронт є похилою площиною, яка завжди має нахил у бік холодного повітря під дуже малим кутом (менше 1°) до поверхні землі. Холодне повітря, як більш густе, при зустрічі з теплим ніби підпливає під нього і піднімає його вгору, спричиняючи утворення хмар.

Зустрівшись, різні повітряні маси продовжують рухатися в бік маси, яка переміщувалася з більшою швидкістю. Одночасно змінюється положення і фронтальної поверхні, що розділяє ці маси повітря. Залежно від напряму руху фронтальної поверхні розрізняють холодні й теплі фронти. Коли наступаюче холодне повітря рухається швидше відступаючого теплого, атмосферний фронт називається холодним. Після проходження холодного фронту атмосферний тиск зростає, а вологість повітря знижується. Коли ж тепле повітря наступає і фронт переміщується в бік низьких температур, фронт називається теплим. При проходженні теплого фронту настає потепління, тиск знижується, а температура підвищується.

Фронти мають велике значення для погоди, тому що поблизу них утворюються хмари і часто випадають опади. У місцях зустрічі теплого і холодного повітря зароджуються і розвиваються циклони, погода стає нестійкою. Знаючи розташування атмосферних фронтів, напрями і швидкості їх пересування, а також маючи метеорологічні дані, які характеризують повітряні маси, складають прогнози погоди.

6.10. Циклони та антициклони

Вихрові рухи дуже характерні для атмосфери. Серед багатьох безперервно виникаючих і згасаючих вихорів особливо виділяються своїми грандіозними розмірами циклони і антициклони. Діаметр антициклону може сягати кількох тисяч кілометрів. Великий циклон здатний короткочасно охопити відразу майже всю Європу. Щорічно над її територією проноситься до сотні серій циклонів, які активно впливають на стан погоди.

Циклон охоплений системою кругових вітрів. Повітря в такому вихорі переміщується за спіраллю навколо центра і повільно до нього наближається, рухаючись у Північній півкулі проти годинникової стрілки з деяким відхиленням у нижньому шарі до центру, а в Південній півкулі — за годинниковою стрілкою з таким самим відхиленням у нижньому шарі. Через те що в центрі нагромаджуються великі маси теплого вологого повітря, значна його частина лине вгору, де воно охолоджується, внаслідок чого утворюються хмари високої густини, випадають опади обложного типу. Коли тиск у центрі починає зростати, циклон руйнується.

В антициклоні тиск падає від центру до периферії, відповідно й вітри дмуть так само, але відхиляючись у Північній півкулі вправо (тобто за годинниковою стрілкою), а в Південній — вліво від свого початкового напряму. Для антициклону характерні низхідні рухи повітря, внаслідок чого воно нагрівається і виходить зі стану насичення водяною парою. Тому в області антициклону спостерігається ясна або малохмарна погода.

У формуванні циклонів і антициклонів можна виділити три стадії: виникнення, розвиток і старіння. Тривалість кожної стадії — 1—2 доби. Найчастіше циклони виникають і розвиваються в місцях зустрічі течій теплого і холодного повітря, які рухаються в протилежних напрямах. Проковзуючи один відносно другого, ці потоки з різними температурами й густинами повітря створюють хвилі на фронтальній поверхні, яка нагадує дугу, згорнуту угнутістю в бік теплого повітря. Відрізок цієї дуги, розташований в передній, східній частині циклону, є теплим фронтом, західна ж частина, розташована в тиловій частині циклону, є холодним фронтом. Під впливом баричних збурень виникають слабкі вітри.

Наступна стадія характеризується подальшим поглибленням різниці у тиску між центром і периферією баричної системи. Вітри посилюються. Висхідні рухи повітря проявляються з найбільшою інтенсивністю і часто досягають верхньої тропосфери. Тому в передній частині циклону формується значний хмарний покрив, а в зоні теплого фронту випадають обложні опади.

На прикінцевій стадії циклон заповнюється холодним повітрям. Це відбувається внаслідок адвекції холодного повітря, а також його охолодження при висхідному русі. Циклон завершується оклюзією, тобто його згасанням і руйнуванням системи хмар. Активні процеси протікають тільки на периферії, де можуть виникнути нові вихрові утворення. Циклони здебільшого йдуть серіями, при цьому кожний наступний циклон проходить дещо південніше попереднього.

Інакше відбувається формування антициклону. У початковій стадії їх розвитку фронти розташовані далеко один від одного. Згодом між ними, в нейтральній зоні, антициклон стає могутньою баричною системою з високим тиском у центрі, внаслідок чого повітря звідси розтікається на периферію. На місце повітря, що розійшлося в приземному шарі, опускається повітря з вищих шарів атмосфери. При опусканні таке повітря потрапляє під більший тиск, стискається й нагрівається. У результаті цього процесу хмари, якщо вони були, розсіюються. Тому в антициклоні встановлюється сонячна погода: суха і жарка влітку та з морозами взимку. Вночі в антициклоні стає досить прохолодно через відсутність на небі хмарного покриву, що не сприяє збереженню тепла. Вдень у зв'язку з нагріванням земної поверхні невтомним сонцем, особливо влітку, виникають вертикальні потоки теплого вологого повітря (конвекція), внаслідок чого можуть утворитися легкі хмари. Інколи, при дуже сильній конвекції раптово проходять грози, але вони тривають недовго.

Антициклони, на відміну від циклонів, переміщуються повільно, в середньому зі швидкістю 25 км/год й часто подовгу можуть затримуватися на одному місці. Найчастіше антициклони насуваються на нашу країну взимку з північного заходу, а влітку — з південного заходу. Лише сибірські антициклони приходять до нас в холодну пору зі сходу.

Характерна особливість більшої частини районів помірних широт — часте чергування циклонів і антициклонів. Це обумовлює постійну зміну ясної та хмарної погоди, напряму вітру, значні коливання температури і, як наслідок, короткочасні потепління й похолодання. В окремі роки створюються такі умови, що до одних і тих самих районів частіше звичайного надходять, наприклад, антициклони. У таких випадках вони на деякий період ніби застоюються. Якщо це трапляється влітку, повітря в них швидко нагрівається і висушується. Так поступово виникає нестача вологи в ґрунті, яка з часом може перерости в посуху.

У помірних широтах циклони переміщуються переважно із заходу на схід. Тепле вологе повітря таких циклонів надходить з Атлантичного океану. Холодне повітря заходить в їх тил з північнішої частини акваторії або з полярних районів. Нерідко циклони пересуваються до помірних широт із субтропіків. Тепле повітря таких циклонів має дуже високу температуру і викликає значне потепління не тільки взимку, а і влітку.