Дәріс №3 Атмосферадағы қозғалыстар

мақсаты: Атмосфераның шығу тегі мен құрылымын жете түсіндіру.

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Ауа бөлшектерінің қозғалысы

2. Атмосфераның және жердің жылулық балансы

3. Атмосфераның физико-химиялық қасиеттері

4. Атмосферада энергияның пайда болу циклы

5. Атмосфера энергетикасының түрлері

6. Атмосферада әсер етуші күштер

1. Ауа бөлшектерінің қозғалысы

Атмосфера әрқашан қозғалыста болады. Атмосфераның төменгі бөлігі  тропосферада ауа ағындары пайда болады. Олардың өзіне тән  температурасы, ылғалдылығы, мөлдірлігі болады. Ауа ағындарын кұрайтын  ауа массалары қозғалысқа түскенімен, ұзақ уақыт өз қасиеттерін сақтай отырып, келіп жеткен өңірлердің ауа райын қалыптастырады.

Жер үшін атмосфералық жылудың негізгі көзіне Күн энергиясы жатады. Жер бетіне Күн энергиясының аз ғана мөлшері жетеді. Жер бетіне жеткен энергияның бір бөлігі кері шағылысып, қалған бөлігі жұтылып, жылу энергиясына айналады. Бұл энергия атмосферада конвективті қозғалыс тудырады. Жер бетініің 71 %-ын су алып жатқандықтан, күн энергиясын жұту булануғамен аяқталады. Булануға жұмсалған жылу атмосферада бөлініп, оның қозғалуына мүмкіндік береді.

Ауаның бірқалыпты жылынбауы нәтижесінде атмосферада ауа тігінен өзгеріп, қысымы жоғары облыстан қысымы төмен облысқа, яғни салқын аймақтан жылы аймаққа ауысады. Жердің өз осінен айналуы оның қозғалу жылдамдығын өзгертеді. Қысымнан өзге Жердің қозғалуынан пайда болған, желдің жылдамдығына, жергілікті жердің кеңдігіне және бұрыштық жылдамдығына тәуелді Кориолис күші әсер етеді.

Атмосфера тек тікелей ғана әркелкі емес, сонымен қатар көлденең бағытта да әркелкі келеді. Жер бетінің әртүрлі учаскелерінде (материкте, мұхиттарда, тауларда, ормандарда, жазықтықтарда, батпақтарда, шөл далада) орналасқан ауа өзінің физикалық қасиеттерін өзгертумен болады, яғни ауаның орын алмасуы жүреді. Ауа ешқашанда тыныштық күйде болмайтындықтан, ол үнемі бір жерден екінші жерге тасымалданумен болады. Әсіресе ауаның физикалық қасиеті бір жерден екінші жерге- құрлықтан мұхитқа және керісінше орын алмастыру кезінде қарқынды өзгереді.

Жердің бетінің әртүрлі учаскелеріндегі ауаның әркелкі таралуы жылы және салқын, тұрақты және тұрақсыз ауа ағынын түзеді. Көлденең таралуы кезінде жылы және салқан ауа ағымдары бір-бірімен араласып кетуі мүмкін немесе керісінше қосылмауы мүмкін. Физикалық қасиеттері әртүрлі ауа ағымдары бір-бірімен араласуы кезінде температураның, ылғалдылықтың, қысымның шамасы мөлшері ұлғайып, жел жылдамдығы төмендейді. Бір-бірінен ажырасқан кезде температурасы, ылғалдылығы, қысымы және жел жылдамдығы төмендейді.

Ауа ағындары түзілетін аймақ фронт деп аталады. Олар толассыз пайда болып және тарап жатады. Фронттық аймақ көлемі үлкен болмайды, алайда оларда энергияның көп мөлшері жинақталады, ірі құйын-циклондар және антициклондар пайда болады. Олар өз кезегінде атмосферадағы ластағыш заттардың үлкен концентрациясына немесе олардың сейілуіне әсер етеді.

Ауа массалары үнемі қозғалыста болатындықтан, қасиеттері әртүрлі ауа массалары шектескен аймақтарда өте кең алқапты қамтитын (ені 500-900 км, ұзындығы 2000-3000 км-ге дейін жететін) өтпелі зоналар - атмосфералық фронттар қалыптасады. Фронттар (ауа массалары)  қозғалу сипатына қарай жылы және суық фронт деп бөлінеді, Жылы фронт кезінде жылы ауа салқын ауаны тез арада ығыстырып, жинақталған жылы ауа құйын тәрізді өрлеген ауа ағынын түзіп, циклондық әрекеттер күшейеді. Соның нәтижесінде бұлттылық күшейіп, жауын - шашын көбейеді. Жазда температура төмендеп, қыста керісінше жоғарылайды. Ал суық фронт кезінде салқын ауа жылдам қозғалатындықтан  антициклон жағдай қалыптасып, ауаның құйын тәрізді төмендеген ағыны түзіледі. Сондықтан суық фронт кезінде жауын - шашын біршама аз түседі.

Жалпы алғанда атмосфералық фронт өткен кезде ауа райы кенет өзгеріп: температура мен қысымның ауытқуы, жауын-шашын түсуі, желдің бағытының өзгеруі мен жылдамдығының күшеюі сияқты құбылыстар жиі байқалады. Ауа массалары арасындағы осындай фронттар жиынтығынан климаттық фронттар қалыптасады. Оларға арктикалық, полярлық және тропиктік фронттар мысал болады.

Ауа массалары –  тіке және көлбеу бағытта біртұтас болып қозғалатын ірі, біртекті бөліктер. Белдемдік орнына байланысты:  арктикалық (оңт. жарты шарда – антарктикалық), қоңыржай белдеулік, тропиктік және  экваторлық болып негізгі 4 түрге бөлінеді. Әрқайсысының өзіне тән температурасы, ылғалдылығы, көріну қашықтығы және т.б. ерекшеліктері болады. Бұлардың өзі теңіздік  және  құрлықтық  болып екіге бөлінеді. Термодинамикалық сипатына қарай салқын, жылы және жергілікті болып аталады. Салқын тұрақты ауа массалары құрлық үстінде, қыста үлкен  антициклон жүйесінде, жер бетінің  салқындауы нәтижесінде пайда болады. Оған Сібір антициклонында қалыптасатын Сахалин үстіндегі құрлықтық ауа массасы жатады. Ол Қазақстан  климатына  (әсіресе қыста) елеулі ықпал жасайды. Қыс кезінде Сібір антициклонының әсерінен ауаның жоғарыдан төмен қозғалуына байланысты бұлт азайып, жер беті суып, аязды ауа-райы қалыптасады. Сондықтан оны «Сібір қысы» деп атайды. Жазда Орталық Азия аумағы үстінде орнығатын тропиктік ауа массасы темперасы жоғары, өте құрғақ ауа райын қалыптастырады. Оны «Азиялық жаз» деп атайды.

Қазақстан және басқа аумақтарда жүретін атмосфералық ауа алмасуының басты ерекшеліктері ғаламшарлық алмасудың әсеріне байланысты болады. Мысалы, солтүстік жарты шардың үстіндегі ауаның зоналық алмасу ағындары мұхиттық ауа массаларын батыстан-шығысқа қарай қозғап, 2-2,5 тәулікте біраз өзгеріске ұшырай, Қазақстанға жетеді. Осы кезде, яғни зоналық алмасу жүргенде, республика  еуразияның орталығында орналасқанына қарамастан, климаттың контингентілігі азаяды. Сөйтіп, Қазақстанның жер бетіндегі атмосфералық алмасуы жалпы алмасудың бір тармағы болып табылады.

Республика аумағына негізінен ауа массаларының үш типі әсерін тигізеді:

- арктикалық ;

- қоңыржай ;

- тропиктік ауа массалары.

Қазақстан мұхиттардан өте қашықта жатыр. Үнді мұхиты  үстінде қалыптасатын ауа массалары Қазақстанға жетпейді. Ауаның төменгі қабатындағы ылғал жол бойы бөлініп, жауын-шашын жазықтарға азырақ түседі. Қазақстанның климатына Атлант мұхиты және оның теңіздері ғана әсер етеді. Жолында тау кедергілері болмағандықтан, ауа массалары солтүстіктен оңтүстікке қарай да, батыстан шығысқа қарай да еркін ығысып ауыса алады.

Арктикалық ауа массасы солтүстік Мұзды мұхит үстінде және оның жағалық құрлықтар мен аралдарында қалыптасады. Арктикалық континенті ауаның температурасы қыста да, жазда да төмен, сондықтан ылғалды көп ұстап тұра алмайды. Ауа өте мөлдір құрғақ болады. Бұл ауа солтүстіктен, көбінесе қыста енген кезде Қазақстанда  антициклон орнайды. Антициклондардың әсерінен табиғатта антициклондық ауа райы, яғни үлкен көлемдегі жоғарғы қысымдағы ауа құрғақ та ашық, қыста суық, жазда ыстық ауа райын қалыптастырады. Континентті арктикалық ауа республиканың оңтүстігіне өтпелі мезгілдерде жиі өтеді, көктемгі және күзгі үсіктер соған байланысты қайталанып отырады.

Қоңыржай ауа массасы материктің орта ендіктерінде қалыптасады, өйткені Қазақстан түгелімен қоңыржай климаттық белдеудің оңтүстік бөлігінде орналасқан. Батыстағы Атлант мұхитынан келетін ауа теңіздік коңыржай ауасы деп аталады. Бұл ауа Қазақстанға жеткенше өте ұзақ жолдан өтіп, ылғалының көп мөлшерінен айырылып жетеді. Солай бола тұрса да батыстан келетін ауа ағындары республикаға түсетін жауын-шашынның көбін әкеледі. Мұхиттардан алыс қашықтықтарға көшкен ауа массасы біраз ылғал қорын жоғалтатындықтан біздің еліміздің аумағына жеткенде жауын-шашын азырақ түседі. Егер ауа массасы тау қабаттарына жетсе, олар міндетті түрде шың бойымен жоғары көтеріліп салқындайды немесе конденсацияға (сұйық түрге айналады) ұшырайды. Бұл ауа массасы қыста температураны жоғарылатады, жазда төмендетеді. Бұдан кейін осы ауа массасы Қазақстан аумағында ұзақ уақыт тұрақты қоңыр салқын континенттік ауа қасиетіне ие болады. Мұндай ауа массасы қоңыржай континеннттік  деп аталады.

Тропиктік ауа массасы Қазақстанға  Иран аумағынан келеді. Континенттік [тропиктік] ауаны иран ауасы деп де атайды. Бұл ауаның келуі жазда байқалады. Қазақстанның қиыр оңтүстік аудандарын қамтиды. Балқаш көлінің арасын қосатын сызыққа дейін жетеді. Дәлірек айтқанда Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан және Алматы  облыстарын қамтиды.

Жазда континенттік тропиктік ауа Қазақстан аумағы үстінде қалыптасады. Бұл тропиктік құрғақ ауа массасының қасиеті бар континенталды тұран ауасы оңтүстіктен келеді. Ауаның бұл типі әдетте Каспий маңы ойпаты, тұран ойпаты және Оңтүстік Қазықтан облысы жерінде байқалады. Ол ауа ыстық, құрғақ және қапырық болады, сонымен бірге шаңды дауылдар жиі қайталанады.