Атмосферні вихори

Вихровий рух повітря є характерною особливістю атмосфери. За розмірами виділяють вихори великі (циклони і антициклони помірних широт), середні (тропічні циклони) і малі (смерчі й тромби).

Ц иклонами називають висхідні вихори з замкнутою областю низького тиску в центрі та системою вітрів, що дмуть від периферії до центра проти годинникової стрілки в Північній півкулі і за годинниковою стрілкою - у Південній (мал. 47). Вони мають приземний центр, куди повітря стікається, і висотний центр звідки повітря витікає. Уявна лінія, що з'єднує ці центри називається просторовою віссю циклону. Розміри позатропічних циклонів від 300 до 1000 км, висота - від 2-х до 20 км, швидкість руху 30-40 км/год. Переважаючі висхідні рухи сприяють формуванню потужної хмарності і опадів.

Циклони бувають термічні і фронтальні. Термічні ви­никають над нагрітою поверхнею суходолу, фронтальні зароджуються на атмосферних фронтах: арктичному, полярному і тропічному.

Антициклон - низхідний атмосферний вихор з високим тиском у центрі і рухом повітря від центру до периферії за годинниковою стрілкою у Північній півкулі і проти - у Південній (мал. 48. В антициклоні повітря р озтікається біля поверхні Землі, тому в ньому переважає одна повітряна маса з малохмарною погодою. Розміри антициклонів як і циклонів. Іноді антициклони можуть розширюватися до кількох тисяч кілометрів.

За умовами формування антициклони поділяють на термічні і фронтальні. Термічні виникають над охолодженою поверхнею взимку, фронтальні - під областю, куди спрямовуються повітряні потоки високої тропосфери. Хоча такі антициклони виникають у фронтальній зоні, проте фронтів у них нема, оскільки вони зносяться вітрами на периферію. Фронти оточують антициклон з трьох боків.

За географічними ознаками антициклони поділяють на субтропічні, позатропічні і арктич­ні (антарктичні). Субтропічні антициклони - це стійкі елементи загальної циркуляції атмосфери, що спостерігаються цілий рік над океанами між 30 і 40 паралелями обох півкуль. Позатропічні антициклони виникають в холодному повітрі і оточені з трьох боків фронтами. Арктичні антициклони утворюються внаслідок охолодження повітря від земної поверхні.

Ц иклони й антициклони здійснюють міжширотний обмін теплоти й вологи. З ними тісно пов'язані мусони, що визначають кліматичні особливості багатьох районів земної кулі. Тропічні циклони менші за розмірами, повільно рухаються по траєкторії, мають велику енергію. В діаметрі не перевищують кількох десятків кілометрів, проте горизонтальні градієнти тиску і швидкості вітру дуже великі (до 400 км/год). Тропічні циклони зароджуються між 10 і 20 паралелями обох півкуль, але тільки там, де температура води перевищує 27 °С. У Південно-Східній Азії їх називають тайфунами, в Атлантичному океані - ураганами, в Індійському океані - циклонами, біля берегів Австралії - віллі-віллі. З 1953 року тропічні циклони називають власними іменами: у Північній півкулі жіночими («Ненсі», «Памела», «Інда» тощо), у Південній - чоловічими.

Розвиток тропічного циклону пояснюється інтенсивним підняттям насиченого вологою теплого повітря і виділенням великої кількості теплоти в процесі конденсації водяної пари. Особливістю тропічного циклону є "око бурі", розміри якого внизу близько 30 км, вгорі - до 100 км (мал. 49). В центрі "ока" повітря опускається, тому над ним небо чисте, а навколо суцільна хмарність, зливи й грози.

Тропічні циклони здатні спричиняти значні руйнування, зсуви, обвали, затоплення посівів, переносити на велику віддаль предмети і навіть важкі механізми, наприклад, вантажні автомобілі тощо. Але найнебезпечними є створені ним морські хвилі 20-30 м заввишки, які на суходолі змивають все на своєму шляху і призводять до людських жертв.

Тропічні циклони - стихійне лихо, з яким боротися поки що не можливо, але передбачити його можна. Для цього в прибережних районах Південного сходу Північної Америки та Азії створена мережа радіолокаційних станцій, ведеться авіарозвідка, використовується супутникова інформація, на основі якої визначаються райони зародження тайфунів і траєкторії їх рухів.

Крім циклонів і антициклонів в атмосфері багато малих вихорів -смерчів. Ці сильні вихори з вертикальною віссю обертання виникають над нагрітою поверхнею в результаті різкого підняття повітря і різкого падіння тиску на деякій висоті. Смерчі мають вигляд стовпа куряви між купчасто-дощовою хмарою і земною поверхнею з лійкоподібними розширеннями зверху і знизу. Такі його обриси пояснюються втягуванням зверху хмари, знизу - пилу. Залежно від місця виникнення і втягування у вир матеріалу смерчі поділяють на пилові, піщані і водяні. Піщані та пилові смерчі виникають у пустелях та степах і часто не пов'язані з хмарами. Такі смерчі називаються тромбами. У Північній Америці смерчі називають торнадо.

Смерчі мають діаметр від 1 до 100 м, рідше 1 -3 км. Швидкість руху по траєкторії 20 - 30 км/год. Зустрічаються на всіх широтах, крім полярних. Мають велику енергію, здатні виривати з корінням дерева, руйнувати будівлі. Смерч може "випити" водойму разом з її населенням, а потім на якійсь відстані вилити її у вигляді дощу з водоростей, риб, жаб тощо. Тиск у центрі вихра різко падає, що призводить до вибуху будівель з середини, коли він їх захоплює.

З агальна циркуляції атмосфери. Під загальною циркуляцією атмосфери розуміють сукупність повітряних течій планетарного масштабу в тропосфері, стратосфері і мезосфері, які спричиняють горизонтальний і вертикальний обмін повітряних мас. Ці повітряні течії зумовлюються різницею температур між екватором і полюсами та силою Коріоліса. Краще вивчена циркуляція тропосфери. Вона досить складна, має ряд широтних, хвильових та вихороподібних рухів різної величини. Широтна циркуляція чітко простежується у розподілі пануючих вітрів (мал. 50). У кожній півкулі є три зони пануючих вітрів, які дмуть упродовж року в одному напрямі. У тропічній зоні переважають вітри східних румбів (пасати), у помірній - західних і в полярній - знову східних.

До зональних відносяться також вітри циклонів і антициклонів та мусони.

Загальна циркуляція атмосфери - важливий чинник формування клімату, оскільки вона сприяє міжширотному обміну тепла і вологи на Землі, визначає характер погоди.