Что образуется при перемещении воздуха вверх
Горизонтальные и вертикальные перемещения воздуха
Основная причина изменений атмосферного давления лежит в неравномерном нагревании земной поверхности и в обусловленном этим неравномерным нагреванием движении воздуха.
Таким образом, связь между перемещением воздуха и атмосферным давлением двусторонняя: без разности давлений не было бы движения воздуха, но без движения воздуха не было бы и разности давлений. Поясним это следующим образом.
Представим себе два одинаковых по высоте и по площади сечения столба жидкости и допустим, что плотность жидкости равна единице, площадь поперечного сечения столба — одной квадратной единице площади, а высота столба — четырём линейным единицам. Тогда объём каждого столба будет четыре объёмные единицы, а вес — четыре весовые единицы. При условии, что жидкость в обоих столбах имеет одинаковую температуру, давление её на плоскость АВ в обоих столбах будет одинаковым, а именно четыре весовые единицы, равно как и на уровнях А1В1, А2В2, А3В3 и А4В4, отстоящих от плоскости АВ на одну, две, три и четыре линейные единицы: на высоте А1В1 давление будет равно трём весовым единицам, на высоте А2В2 двум, на уровне А3В3 одной единице и на уровне А4В4 нулю. Поверхность, на которой все точки испытывают одинаковое давление, называется изобарической. В нашем случае изобарические поверхности, проведённые на любой высоте в обоих столбах жидкости, будут параллельны друг другу и плоскости АВ.
Допустим далее, что температура левого столба стала большей и высота его (при неизменном поперечном сечении) в результате расширения увеличилась ещё на одну линейную единицу (до уровня A5B5); температура правого столба сохранила своё прежнее значение. Очевидно, что объём левого столба стал равным пяти объёмным единицам, вес остался неизменным (четыре весовые единицы), а плотность жидкости стала равной 4:5 = 0,8.
Легко видеть, что после нагревания левого столба давление его на поверхность АВ нисколько не изменилось: 0,8 X 5 = 4 весовые единицы. Однако оно изменилось на более высоких уровнях. На уровне А1В1 раньше давление было равно 3, теперь же 0,8 X 4 = 3,2. На высоте А2В2 вместо 2 оно стало равным 0,8 X 3 = 2,4; на высоте А3В3. вместо 1 стало равным 0,8 X 2 = 1,6, а на высоте А4В4 вместо 0 оказалось 0,8 X 1 = 0,8.
Сравнив теперь давления на одних и тех же уровнях в левом и правом столбах, убеждаемся, что они различны, и чем выше уровень, тем сильнее это различие. Если оба столба не изолированы друг от друга, то для выравнивания давлений на одних и тех же уровнях начнётся перемещение жидкости, и прежде всего от верхней части левого столба к верхней части правого столба. Нагретый столб при этом теряет вещество и становится легче, более холодный правый столб получает вещество и становится тяжелее, т. е. давление правого столба на плоскость АВ увеличивается, давление левого столба на ту же плоскость ослабевает. Это немедленно влечёт за собой перемещение жидкости от нижней части холодного столба к нижней части тёплого. Таким путём устанавливается циркуляция жидкости: поверху — от левого столба к правому, понизу — от правого к левому, снизу вверх — в левом столбе, сверху вниз — в правом столбе.
Примерно то же происходит и в атмосфере. Нагревание столба воздуха приводит к его вертикальному растяжению, к наклону на высоких уровнях изобарических поверхностей в сторону более холодного столба воздуха и, следовательно, к перемещению воздуха вдоль этого уклона; в результате на низких уровнях создаётся уклон изобарических поверхностей от холодного столба к тёплому и движение воздуха по поверхности земли от холодных мест к тёплым.
Таким образом, в атмосферной циркуляции, возникающей между холодными и тёплыми районами, можно различать две противоположно направленные горизонтальные ветви (верхнюю и нижнюю) и две противоположно направленные вертикальные ветви (подъём воздуха, опускание воздуха). Горизонтальные ветви могут простираться на тысячи километров, длина вертикальных ветвей, очевидно, не превосходит максимальной высоты тропосферы, т. е. 16 км. Вместе с тем роль вертикальных движений атмосферы исключительно велика и в некоторых отношениях даже выше, чем роль горизонтальных перемещений, так как образование атмосферных осадков связано преимущественно с восходящими движениями воздуха.
Движение воздуха осложняется рядом факторов. Прежде всего оно задерживается трением, как внутренним, так и внешним (о земную поверхность). На больших высотах трение резко падает, вследствие чего скорость ветра сильно увеличивается.
Если горизонтальное перемещение воздуха (т. е. ветер) захватывает большое расстояние, на его направлении сказывается отклоняющая сила вращения Земли, эффект которой пропорционален скорости ветра и географической широте. В северном полушарии ветер отклоняется вправо от направления градиента давления, всегда перпендикулярного к изобарам (т. е. линиям, соединяющим точки одинакового атмосферного давления). Отклонение может достигать такой величины, что воздух будет перемещаться уже параллельно изобарам. Если воздух движется при этом по замкнутым изобарам, на него будет действовать ещё и центробежная сила, всегда направленная от центра системы замкнутых изобар. Как увидим впоследствии, в результате влияния отклоняющей силы вращения Земли создаются динамические условия для неравномерного распределения давления по Земле, и роль этих динамических причин не меньшая, чем роль тепловых факторов.
Вертикальные движения атмосферы (поднятия и опускания) бывают иногда вызваны существованием механических препятствий, но обычно они связаны с изменением веса единицы объёма воздуха, которое обусловлено изменением температуры и влажности воздуха.
Воздух, поднимающийся кверху, попадает в области всё более и более ослабевающего давления. Это позволяет ему расширяться. На расширение затрачивается известная работа, а в связи с ней известное количество тепла. В результате воздух охлаждается. Если при этом он ниоткуда не получает тепла и никуда тепла не отдаёт, то весь описанный выше процесс, протекающий без обмена тепла с окружающей средой, называется адиабатическим, или динамическим охлаждением. Сухой (т. е. не насыщенный водяным паром) воздух при подъёме на каждые 100 м испытывает адиабатическое охлаждение на 1° (точнее, на 0°, 977).
Опускающийся воздух, попадая в область возрастающего давления, сжимается окружающим его воздухом; работа, затрачиваемая на сжатие, вызывает увеличение внутренней энергии опускающегося воздуха, что и обнаруживается повышением температуры последнего. В результате воздух испытывает адиабатическое нагревание, которое составляет 1° при опускании на каждые 100 м.
Абсолютно сухого воздуха на Земле нет; в каждой восходящей воздушной массе содержится то или иное количество водяного пара. С увеличением высоты восхождения и, следовательно, с прогрессирующим адиабатическим охлаждением, имеющийся в воздухе водяной пар всё более и более приближается к состоянию насыщения. Пока насыщение не достигнуто, охлаждение равно 1° на каждые 100 м подъёма. Но с того момента, когда воздух окажется насыщенным и начнется конденсация водяного пара, процесс перестает быть адиабатическим, так как воздух получает теплоту, освобождающуюся при конденсации водяного пара. В дальнейшем при подъёме на каждые 100 м воздух охлаждается уже медленнее, а именно — от 0,3 до 0°,9 (в зависимости от ряда условий), но в среднем на 0°,5.
Когда влажный (насыщенный) воздух опускается, величина его адиабатического нагревания такая же, как и у сухого (ненасыщенного) воздуха, т. е. 1° на 100 м, если только в нём нет взвешенных капелек воды или кристалликов льда, на испарение которых тратится некоторое количество тепла, что несколько уменьшает величину нагревания.
Если воздушная масса поднялась на известную высоту, стала насыщенной, поднялась на некоторую дополнительную высоту после насыщения, а затем опустилась обратно к поверхности Земли, то очевидно, что температура её будет больше той, какую она имела в начале подъёма.
Условия подъёма и опускания воздушных масс зависят от существующих соотношений между вертикальным градиентом температуры и только что рассмотренным адиабатическим градиентом. Первый, как известно, составляет 0°,6 на 100 м, но это величина средняя: она может колебаться в довольно значительных пределах.
Допустим, что в атмосфере температура убывает с высотой на 1° на каждые 100 м. Тогда ясно, что воздушная масса, поднимающаяся в этой атмосфере кверху и испытывающая адиабатическое охлаждение (т. е. тоже 1° на каждые 100 м), в любой точке будет иметь ту же температуру и плотность, что и окружающий её воздух. В этом случае говорят о безразличном равновесии воздушной массы.
Допустим, что вертикальный температурный градиент представлен своим средним значением (т. е. 0°,6 на каждые 100 м). Тогда соотношения между восходящим воздухом и окружающей атмосферой уже другие. На высоте 1 км падение температуры в атмосфере составит 6°, а восходящая и адиабатически остывающая масса воздуха на той же высоте охладится на 10°; значит, на этом уровне она окажется холоднее окружающего воздуха, плотнее и получит стремление вернуться к исходному положению, т. е. опускаться. В этом случае говорят об устойчивом равновесии. Если иметь дело не с восходящей, а с нисходящей массой в аналогичных условиях, равновесие тоже окажется устойчивым, потому что нисходящий поток воздуха окажется теплее окружающей среды и получит стремление к подъёму, т. е. опять-таки к возврату в исходное положение.
Наконец, в третьем случае, когда градиент температуры воздуха больше адиабатического, всякая восходящая масса делается теплее и легче (получает импульс подниматься ещё выше), а всякая опускающаяся — холоднее и тяжелее окружающей атмосферы (получает импульс опускаться ещё ниже). Это — неустойчивое равновесие.
Восходящий воздух охлаждается, что при достаточной степени охлаждения приводит к конденсации содержащегося в нём водяного пара. Стало быть, восходящие ветви атмосферных циркуляций являются активными деятелями образования атмосферных осадков.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
1. Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.
Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.
2. Обьясните, как происходит нагревание воды в колье, поставленной на огонь.
При нагревании жидкости снизу, нагретые слои жидкости — менее плотные и поэтому более легкие — вытесняются вверх более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь, нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается.
3. В чём состоит явление конвекции?
Явление конвекции состоит в переносе энергии нагретывми слоями жидкости или газа.
4. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?
При вынужденной конвекции происходит также и перемешивание жидкости или газа.
5. Почему жидкости и газы нагревают снизу?
Если жидкости и газы прогревать не снизу, а сверху, то конвекция не происходит. Нагреные слои не могут опуститься ниже холодные, более тяжелых.
Следовательно, для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу.
6. Почему конвекция невозможна в твердых телах?
В твердых телах частицы колеблются около определенной точки, удерживаемые сильным взаимным притяжением. В связи с этим при нагревании твердых тел в них не могут образовываться потоки вещества.
Объясните, как и почему происходит перемещение.
Вопросы:
Вопрос 1. Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.
Вопрос 2. Объясните, как происходит нагревание воды в колбе, поставленной на огонь.
Вопрос 3. В чём состоит явление конвекции?
Вопрос 4. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?
Вопрос 5. Почему жидкости и газы нагревают снизу?
Вопрос 6. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?
Ответы:
1. Воздух, соприкасаясь с нагретой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Под действием архимедовой силы нагретый воздух вверх выталкивается, а его место занимает холодный воздух.
2. При нагревании снизу нижний слой воды раньше нагревается, чем верхний, становится менее плотным, поднимается вверх, а вниз опускаются более тяжелые холодные слои. Снова происходит нагрев слоя, поднятие и опускание. При этом холодные и теплые слои воды постоянно перемешиваются. Так происходит равномерный прогрев всей жидкости.
3. Конвекция как вид теплопередачи — это перенос энергии самими нагретыми струями газа или жидкости.
4. Естественная конвекция происходит свободно за счет перемещений нагретых слоев воздуха или жидкости. При вынужденной конвекции в ход идут для дополнительного перемешивания лопатки, ложки, насосы и т.п. средства для перемешивания.
5. Жидкости и газы нагревают снизу, чтобы происходила конвекция и разогревался весь объем, а не только их верхняя часть.
6. В твердых телах конвекция невозможна, так как частицы в твердых телах могут лишь колебаться около положения равновесия. Следовательно невозможно и перемещение одних частиц относительно других.
Атмосфера и климаты Тест
Атмосфера и климаты
1. Что называют атмосферой?
воздушная оболочка твердая водная биосфера мезосфера
2. Что предохраняет Землю от вредных лучей?
мезосфера тропосфера атмосфера литосфера стратосфера
3. Какой слой атмосферы имеет большое значение для жизни на Земле?
тропосфера стратосфера литосфера биосфера все слои
4. Что называется климатом?
многолетний режим погоды, характерный в данном месте многолетний режим погоды, характерный для определенной местности состояние погоды состояние атмосферы стихийные бедствия
5. Что изображено на климатических картах?
температура давление ветер осадки все элементы
линия с одинаковым давлением линия с одинаковой температурой линия с одинаковым годовым количеством осадков линия с одинаковой глубиной линия с одинаковой высотой
линия с одинаковым давлением линия с одинаковой температурой линия с одинаковым годовым количеством осадков линия с одинаковой глубиной линия с одинаковой высотой
линия с одинаковым давлением линия с одинаковой температурой линия с одинаковым годовым количеством осадков линия с одинаковой глубиной линия с одинаковой высотой
9. От чего зависит формирование климатических поясов?
от количества солнечного тепла от количества атмосферных осадков от рельефа от океанов от географической оболочки
10. Сколько поясов низкого атмосферного давления?
11. Сколько поясов с высоким давлением?
12. Как образуется устойчиво восходящий поток воздуха?
13. Как образуются нисходящие потоки воздуха?
холодный и тяжелый воздух опускается к земной поверхности в экваториальных широтах нагретый воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх воздух перемещается в горизонтальном направлении воздух находится на месте воздух направляется в сторону океанов
14. Как перемещается воздух?
в сторону океана стоит на месте из области высокого давления в область низкого давления поднимается вверх опускается вниз
15. Что называется воздушной массой?
влажный насыщенный воздух большой объем воздуха тропосферы, обладающий однородными свойствами холодный, сухой морской с один t
16. Свойства океанических воздушных масс?
летом прохладные, зимой более теплые и влажные круглый год летом жаркие летом сухие континентальные запыленные
17. Свойства континентальных воздушных масс?
влажные, низкая t невысокая влажность, запыленность, высокая t жаркие сухие, высокая t прохладные, низкая t
дующий к экватору дующий к полюсам дующий в океан постоянные ветры, дующие в одном направлении ВМ дующие в горизонтальном направлении
в сторону экватора дующий дующий к полюсам дующий в океан постоянные ветры, дующие в одном направлении ВМ дующие в горизонтальном направлении
20. Западные ветра – это.
21. Основные климатические пояса?
экваториальные тропические умеренные арктические все
22. Переходные климатические пояса?
субарктические, субтропические, субэкваториальные экваториальные тропические арктические все
23. К климатообразующим факторам относятся:
географическая широта движение воздушных масс рельеф подстилающая поверхность все
24. На восточных побережьях материка осадков больше:
усилив влияние океанов увеличение температуры воздуха понижение температуры воздуха дуют пассаты одинаковое количество осадков
25. В тропиках осадков выпадает мало, потому что:
много пустынь мало влаги в ТВМ далеко от океана мало рек все
Атмосфера и климат
1) Какая географическая оболочка называется воздушным океаном?
2) В какой оболочке сформировано 9/ 10 частей воздуха?
3) Где образуются облака и выпадают осадки?
4) Для чего необходимо прогнозировать погоду
А) Предотвращать разрушительные явления
D) Для работы на предприятиях
5) Что является природным компонентом?
6) На каких картах изображены элементы климата
7) Линия соединения точки с одинаковой температурой называется
8) Линия, соединения точки с одинаковым давлением
9) Линия, соединения точки с одинаковым количеством газовых осадков
10 ) На какие виды делятся климатические пояса?
А) Основные, Не основные
В) Основные, переходные
С) Переходные, не переходные
Е ) Тропические, Субтропические
11) Переходные климатические пояса расположены ….
А) Ближе к экватору
В) Ближе к тропикам
D) В промежутках между основными поясами
Е) В северном полушарии
12) К климатообразующим факторам относятся …
13) Большой объем воздуха тропосферы, обладающий однородными свойствами называется
14) Все воздушные массы, кроме экваториальных, делятся на :
А) океанические и континентальные
В) Умеренные и океанические
С) Экваториальные и континентальные
D) Арктические и тропические
15) Что называется ветром?
А) Атмосферное давление
В) Воздушные массы перемещаются вслед за солнцем
С) Поток воздуха, дующий запада на восток
D) Движение воздушных масс в горизонтальном направлении
Е ) Один из важных природных компонентов
16) Что называют западными ветрами?
А) Поток воздуха направленный с Запада на восток
В) Постоянные ветры дуют от поясов высокого давления, к поясам низкого
С) Один из важнейших природных компонентов
D) Давление в умеренных поясах
17) Неравномерное распределение атмосферных осадков влияет на
А) На почву, растительность
В) На ветер, давление
С) На свойства воздуха
Е) на распределение температуры
18) Что поглощает ультрафиолетовые лучи, защищая от их воздействия на живые организмы
В) Земной слой, Земная кора
D) Все ответы. Выше упомянуты
20 ) Самый плотный нижний слой
21) Где образуются облака и выпадают осадки
22) Сколько процентов тепла отражается от поверхности ледников
23 Где преобладает низкое атмосферное давление
А) Экваториальном поясе и 2 умеренном поясе
С) Тропические, Экваториальные
D) Антарктические, Арктические
24) Сколько типов воздушных масс?
25) Атмосферу образно называют :
А) воздушным океаном
D) Атлантическим океаном
Е) Индийским океаном
Атмосфера и климаты.
1.Сколько мм. осадков выпадает в год в тропическом поясе….
2.Что означает в переводе слово «суб»
3.Известный учённый, который разработал классификацию климатов…
В. Эйнштейн
С. Галилей
4. Сколько климатических поясов существует?
5.Как называется большой объём воздуха тропосферы, обладающий однородными свойствами…
С. преобладающие ветры
Е. климатический пояс
6.Какие бывают климатические пояса?
Е. все перечисленные
7.Все воздушные массы, кроме экваториальных делятся на океанические и…..
8.Движение Земли воздушных масс в горизонтальном направлении над поверхностью земли называются….
9.Ветер, меняющий своё направление под действием вращения, называется…
С. атмосферный ветер
10.Сколько климатообразующих факторов существует…
11.В каких поясах преобладают умеренные массы и западные ветры?
В. В экваториальных
D. в субтропических
12.Назовите климатообразующий фактор-….
А. географическая широта
В. географическая долгота
С. географическая высота
Е. географическая площадь
13.Где расположены переходные климатические пояса?
А. на севере
В. возле экватора
С. между основными поясами
D. возле умеренного пояса
14.Чем определяется климат переходных поясов?
В. движением воздушных масс
15.Какое количество осадков выпадает в переходных поясах?
16.Какой слой атмосферы имеет большое значение для жизни на Земле…
17.Сколько в тропосфере сконцентрировано частей воздуха?
18.Как иначе называют «тропосферу»?
19.Линии, соединяющие точки с одинаковым давлением называют…
20.Как переводится слово «суб» с латыни?
21.В каких поясах господствуют тропические пояса….
22.Что в основном располагается в тропических поясах?
23.Каких воздушных масс не бывает?
24.Что предохраняет Гелию от вредных лучей?
25.Сколько осадков выпадает из кучево-дождевых облаков в год?
А.2000мм В.1500мм С.3000мм D.2500мм Е.1000мм
Атмосфера и климаты
Что является составной частью географической оболочки?
2. Что является одним из важных природных компонентов?
E. нет правильного ответа
3. Что необходимо для определения закономерностей формирования и распространения климата на Земле
A. климатическая карта
B. физическая карта
C. политическая карта
D. карта природных ресурсов
4. Распространение климатических элементов на карте изображения?
D. направленные линии
E. извилистые линии
5. От чего зависит формирование климатических поясов.
A. от осадков дождя
B. солнечного тепла
D. нет правильного ответа
E. все ответы верны
6. В приэкваториальной части теплый воздух расширяется и поднимается вверх. Почему это происходит?
A. из-за своей школы
B. из-за увеличения своей массы
C. из за уменьшения своей массы
D. из-за солнечного тепла
E. нет правильного ответа
7. Сколько выделяют поясов на Земной поверхности
8. Назовите самый плотный нижний слой Атмосферы
9. Какую сферу называют «Фабрика погоды»
10. Как образно называет Атмосферу?
B. средиземный океан
E. нет правильного ответа
11. Как называться большой объем воздуха тропосферы обладающими однородными свойствами
B. преобладающие ветры
C. распределение осадков
E. тропический пояс
12. Какие из этих воздушных масс не делиться на Океанический и континентальные
13. Движение воздушных масс в горизонтальном направлении над поверхностью земли – это …
14. Что формирует устойчивый поток воздуха, направленный с запада на восток
D. северо-западный ветер
15. Что образуется при перемещении воздуха вверх
16. В каком климатическом поясе находиться столица Казахстана – Астана
17. Климатические пояса делятся на
E. основные и умеренные
18. Что относиться к климатообразующим факторам?
A. движение воздушных масс
C. географическая широта
E. все вышеперечисленное
19. Количество годовых осадков в умеренном поясе
20. В каком климатическом поясе количество осадков меньше 100мм в год
A. в субтропическом
B. в экваториальном
21. Какой ученый разработал классификации климатов и выделил 13 климатических поясов
22. Сколько на земле климатических поясов
A. 10 B. 12 C. 13 D. 15 E. 9
23. В каком поясе находиться зона низкого атмосферного давления
A. экваториальный пояс
C. тропический пояс
D. субэкваториальный пояс
E. субтропический пояс
24. В каких поясах расположены пустыни: Сахара, Калахари, Виктория
A. экваториальный пояс
C. тропический пояс
D. субэкваториальный пояс
E. субтропический пояс
25. Что означает слово «Суб»
1 а, 2 с, 3 а, 4 б, 5 е, 6 б, 7 а, 8 с, 9 а, 10 с, 11 д, 12 б, 13 а, 14 с, 15 б, 16 а, 17 б, 18 е, 19 а,
20 а, 21 е, 22 а, 23 е, 24 а, 25 б
1В, 2С, 3В, 4Е, 5Е, 6С, 7В, 8А, 9А, 10А, 11Д, 12Е, 13С, 14А, 15Д, 16А, 17А, 18А, 19Д, 20В, 21Е, 22С, 23А, 24Д, 25А
Ключи 3 в.: 1-С,2-D,3-A,4-A,5-A,6-E,7-A,8-A,9-A,10-E,11-E,12-A,13-C,14-B,15-C,16-C,17-D,18-A,19-A,20-B,21-C,22-A,23-A,24-C,25-A.