книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

У поверхности Земли холодный воздух будет перетекать в сторону теп­

Рис. 178. Схема возникновения ветра

Г о р и з о н т а л ь н ы м б а р и ч е с к и м г р а д и е н т о м

(G) называется изменение давления атмосферы на поверхности Земли, на расстоянии 60 миль (111 км) по направлению наибольшего его па­ дения.

300

няет ветер вправо в северном полушарии и влево — в южном. Ско­ рость ветра при этом не меняется.

В результате трения воздуха о поверхность Земли меняется не только направление, но и скорость ветра. Под воздействием указан­ ных сил ветер отклоняется от барического градиента над океанами в средних широтах на угол 80—90°, а над сушей — до 60°.

Элементы ветра. Ветер характеризуется направлением и скоростью, или направлением и силой.

Н а п р а в л е н и е в е т р а определяется той частью горизонта, отку­ да он дует, и выражается в градусах по круговой или румбовой системе.

С к о р о с т ь в е т р а — это длина пути в метрах, которую части­ ца воздуха проходит за одну секунду. Но иногда скорость ветра выра­ жается в километрах в час. Для перевода метров в секунду в кило­ метры в час и обратно рассчитаны табл. 37-6 и 37-в (МТ—63).

С и л а в е т р а — давление, оказываемое ветром на 1 м2 по­ верхности, перпендикулярной направлению его действия. Сила ветра выражается в баллах (от 0 до 12) по двенадцатибалльной шкале.

§ 114. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕТРА

301

Анемометр МС-13 представляет собой четырехчашечный анемо­ метр с механическим счетчиком оборотов крестовины.

Перед измерением скорости ветра записывают показания всех трех стрелок в виде четырехзначного числа— это будет начальным отсчетом. Скорость ветра измеряют с наветренного борта ходового мостика. Для этого поднимают анемометр над головой, включают рычажком счетчик и одновременно пускают секундомер. Через 100 с счетчик стопорят и снимают второй отсчет. Из второго отсчета вычитают первый и полу­

№

Ручной индукционный анемометр АРИ-49 имеет воспринимающую вертушку с тремя полушариями. С осью вертушки соединен постоянный магнит, расположенный внутри металлического стакана, который самостоятельно укреплен на оси и фиксируется спиральной пружиной. Со стаканом соединена стрелка-указатель, перемещающаяся своим концом по шкале, проградуированной от 0 до 30 м/с. Если вертушка вращается, она вращает магнит, в стакане индуктируется электриче­ ский ток и создается электромагнитное поле. Магнитное поле постоян­ ного магнита взаимодействует с наведенным электромагнитным полем, и стакан поворачивается на определенный угол пропорционально ско­ рости вращения вертушки. Стрелка, связанная со стаканом, показы­ вает соответствующее значение скорости ветра. Наблюдения выпол­ няют аналогично описанным выше, но держать анемометр следует так, чтобы можно было видеть движение стрелки.

Направление ветра определяется по компасу, соответственно на­ правлению, по которому вытягиваются флаги на мачтах или дым из трубы. При этом, если судно не движется, направление, а также ско­ рость ветра будут соответствовать истинным значениям. Если же судно движется, то наблюдается кажущийся ветер (рис. 181), который будет

302

являться векторной суммой истинного и курсового ветра. Курсовой ветер по направлению противоположен курсу судна, а скорость равна скорости судна.

Определение истинного ветра на движущемся судне. Направление кажущегося ветра обозначается К ш>его скорость w. Для определения истинного ветра необходимо из вектора кажущегося ветра вычесть

Следует помнить, что данная линия всегда имеет направление от точки В—конца отрезка кажущегося ветра к точке А — концу отрезка истинного курса судна.

С помощью транспортира снимаем направление этой линии, приняв обрат­ ное значение — откуда дует ветер. В данном случае направление истинного ветра равно 287°, скорость его 10,8 м/с.

Порядок определения истинного ветра с помощью круга СМО ука­ зан в инструкции, помещенной на обратной стороне этого круга, и здесь нами не рассматривается.

§ 115. ПОСТОЯННЫЕ И МЕСТНЫЕ ВЕТРЫ

Циркуляция воздуха. В результате наличия постоянных и сезон­ ных областей повышенного и пониженного давления создается движение воздушных масс по всей земной поверхности, от экватора до полюсов. Такое движение называется о б щ е й ц и р к у л я ц и е й .

На экваторе находится область пониженного давления и соответст­

к высоким широтам, такие ветры называются а н т и п а с с а т а м и .

303

В нижних слоях атмосферы к экваториальной области пониженно­ го давления устремляются ветры постоянного направления — п а с с а -

ты. Они имеют северо-восточное направление в северном полушарии,

июго-восточное — в южном полушарии. Их сила 3—5 баллов. Пассаты охватывают зону шириной около 3000 км.

Всубтропиках от областей повышенного давления часть воздушно­

го потока движется вдоль поверхности Земли к полюсам. Встречая в умеренных широтах холодный воздух, этот поток поднимается вверх наклонно, по границе раздела этих воздушных масс. Вверху этот поток разделяется на 2 потока. Один из них замыкает циркуляцию в уме­ ренных широтах, другой направляется к полюсам и, достигая поляр­ ных районов, сильно охлаждается, опускается к земной поверхности и создает здесь области повышенного давления, растекаясь от полю­ сов.

Поэтому в северном полушарии в широте 30—40° господствуют вет­ ры юго-западных и западных направлений, что особенно характерно выражено над океанами.

Вюжном полушарии в широте 40—60°возникают сильные постоян­ ные ветры северо-западного и западного направлений.

Вумеренных широтах на побережье материков образуются сезон­ ные ветры — м у с с о н ы . Они дуют с силой 5—6 баллов в летнее вре­ мя с океана на материк, а зимой — сила ветра уменьшается по мере удаления в глубь материка или океана. Муссоны охватывают широкую полосу берега и большой слой тропосферы (3—4 км). Возникают они

вследствие сезонного распределения областей высокого и низкого дав­ лений над материками и океанами в результате неравномерного на­ гревания суши и воды зимой и летом. Муссоны действуют у южных бе­ регов Индии, юго-восточных берегов Азии, берегов Австралии, США (Техас).

В полярных районах северного полушария часты ветры северовосточных направлений, а в южном полушарии — юго-восточные и вос­ точные ветры.

Местные ветры. Общая циркуляция воздуха во многих местах Зем­ ли нарушается вследствие географических особенностей и местных условий нагревания Земли. По этим причинам возникают местные вет­ ры — б р и з ы , б о р а , фё н , м и с т р а л ь и т. д.

Г л а в а XXVI

ЭЛЕМЕНТЫ УЧЕНИЯ О ПОГОДЕ

§ 116. ц и к л о н ы И АНТИЦИКЛОНЫ

Циклоны. Циклоном называется область низкого атмосферного давления с движением воздуха против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке—в южном. На карте погоды он изо­ бражается в виде системы замкнутых изобар с наименьшим давлением в центре циклона (рис. 183). Циклонический вихрь охватывает ог­ ромные пространства диаметром до 3000 км и высотой до 10 км.

304

Циклоны образуются при соприкосновении различных по свойст-

вам воздушных масс. Это очень сложный процесс, но представление о нем можно получить из рис. 183.

Рис. 183, Схема образования, развития и затухания циклона:

Если при параллельном движении воздушных масс одна из них (теплый воздух ТВ или холодный воздух ХВ) меняет скорость и начи­ нает движение в противоположном направлении, то поверхность раз­

305

дела двух воздушных масс начинает деформироваться и перемещаться (см. рис. 183, а, б). Это происходит в результате разницы в скорости и плотности смежных воздушных масс. Деформированная часть фронта раздела двух масс принимает форму волны, постепенно увеличивающей крутизну. Воздушные потоки в месте образования волны образуют завихрение. Холодный воздух (ХВ) вклинивается в теплый (ТВ), а теплый вторгается в холодный. Образуются два подвижных участка — холодный и теплый, которые удлиняются в процессе развития вихря (см. рис. 183, б, в, г). Вихреобразное движение воздушных масс и искривление поверхности их раздела, обычно, происходят на участке наименьшего давления. Поэтому, волнообразное искривление поверх­ ности раздела двух масс воздуха сопровождается также появлением области пониженного давления — циклона. Весь процесс формирова­ ния и развития циклона разделяют на три стадии.

1. Стадия волны (см. рис. 183, б и в) — слабое искривление по­ верхности раздела двух воздушных масс.

2.Стадия молодого циклона (см. рис. 183, г) с образованием теп­ лого сектора, четко выраженными поверхностями раздела наступаю­ щих масс теплого и холодного воздуха.

3.Стадия окклюдирования, т. е. затухания (см. рис. 182, д, е, ж, з), характеризующаяся постепенным смыканием поверхностей раздела двух воздушных масс. Теплый сектор вытесняется холодным воздухом

вверхние слои, сужается и исчезает. Холодный воздух заполняет ниж­ ние слои. Этот холодный воздух благодаря большой плотности уве­ личивает давление, которое равномерно распределяется по всему участку, и циклон исчезает. Возникшие циклоны не остаются на месте

иперемещаются со скоростью 30—40 км/ч, а иногда и до 100 км/ч. Продолжительность существования циклона 6—7 дней, и за это время он проходит несколько тысяч километров.

Антициклоны. Антициклоном называется область высокого давле­

ния воздуха, имеющего вихреобразное движение по часовой стрелк; в северном полушарии и против часовой стрелки — в южном. Наиболь­ шее давление в центре антициклона. Воздушные массы, вращаясь, растекаются от центра антициклона к периферии.

Часто антициклоны возникают в тыловой части циклонов, в массах холодного воздуха. Возможны динамические причины возникновения антициклонов — сходимость воздушных течений в средних и нижних слоях тропосферы. В приземном слое антициклона циркулируют одно­ родные воздушные массы. Горизонтальная протяженность, высота, скорость перемещения антициклона такие же, как у циклонов.

Главнейшие пути циклонов и антициклонов. Как правило, все циклоны и антициклоны движутся с запада на восток, часто откло­ няясь в южном или северном направлении. Так, в северном полушарии циклоны отклоняются обычно к северу, а антициклоны — к югу. В южном полушарии они отклоняются в обратном направлении.

вдоль Скандинавии на Баренцево море и далее — на Карское море.

306

Некоторые циклоны из Атлантики следуют вдоль западной Европы,

Антициклоны обычно, как указывалось выше, перемещаются с за­ пада на восток, несколько склоняясь к югу. В Советском Союзе часты случаи движения антициклонов с северо-запада на юго-восток и с севера на юг.

§ 117. ПОГОДА В ЦИКЛОНЕ И АНТИЦИКЛОНЕ

Погода в циклоне» В результате циркуляции двух воздушных масс— теплой и холодной, погода в циклоне различная — холодная и теплая, пасмурная и малооблачная, сухая и влажная. Наиболее важное зна­ чение в формировании погоды являются фронты — поверхности раз­ дела наступающих воздушных масс. В зоне фронтов формируются мощ­ ные облака, обильные осадки. Одновременно циклону присущи вер­ тикальные перемещения воздушных масс, также влияющих на погоду. Восходящие потоки воздуха максимальны в центральной части циклона, и здесь сосредотачивается самая большая облачность, дающая обиль­ ные осадки. Наиболее сильные ветры обычно образуются в районе фронтов, особенно холодного фронта. В теплом секторе преобладают незначительные ветры. В целом погода в циклоне в навигационном отношении неблагоприятна.

В северо-восточной части циклона обычно выпадают обложные осадки, дуют юго-восточные и восточные ветры, видимость плохая, температура низкая.

В северо-западной части циклона отмечается самая низкая темпе­ ратура с северными и северо-западными ветрами, хорошая види­ мость, небольшая облачность (кучевые облака), незначительные осадки.

Южная часть циклона зимой характеризуется теплой и пасмурной погодой, с туманами и моросящими осадками, летом — жаркой, мало­ облачной погодой. Ветры теплые, юго-западных направлений со ско­ ростью до 10 м/с.

Центральная часть циклона характеризуется сильными ветрами, плохой видимостью и обильными осадками. Ветер шквалистый, пере­ менных направлений. Этот район наименее благоприятный для пла­ вания судов.

Погода в антициклоне. В области антициклона погода значительно отличается от погоды в циклоне. Здесь преобладает малооблачная по­ года с очень низкой температурой зимой и с высокой температурой летом. Ветры слабые или умеренные. Наибольшее затишье наблю­ дается в центральной части антициклона. В утренние часы возникают радиационные туманы, исчезающие с восходом Солнца. Облачность и осадки наблюдаются на его границах соприкосновения с областью циклона. Наблюдаются сильные ветры.

307

Обычно в восточной части антициклона господствуют северные и се­ веро-западные ветры. Температура воздуха ниже, чем в западной его части, где действуют южные и юго-восточные ветры. В целом погода в антициклоне более благоприятна для мореплавания, нежели в цик­ лоне.

Г л а в а XXVII

ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ

§ 118. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ПОГОДЫ И СИНОПТИЧЕСКИЕ КАРТЫ

Для предсказания погоды необходимо проводить наблюдения в один и тот же момент времени на обширном пространстве Земли. Для по­ лучения результатов этих наблюдений необходимо сотрудничество многих стран. Еще в 1873 году была организована Международная метеорологическая организация. В 1951 году она преобразована во Всемирную метеорологическую организацию (ВМО). Эта организация обеспечивает разработку единых методов наблюдения за атмосферой, международный обмен данными наблюдений, штормовыми предупреж­ дениями и т. д. При ВМО организована Всемирная служба погоды, работающая в интересах транспорта, промышленности и сельского хозяйства. Она располагает глобальной системой связи и наблюдения, благодаря которой сведения о погоде поступаютс торговых судов, а так­ же данные с искусственных спутников Земли и от кораблей погоды, на­ ходящихся в различных точках Мирового океана. Полученные данные со всего земного шара немедленно передаются в прогностические под­ разделения Службы погоды.

Для наблюдений за погодой у поверхности Земли и в верхних слоях атмосферы созданы наземные станции (около 8000), используются транспортные и специальные самолеты (300), торговые суда (400), авто­ матические метеостанции ракет и искусственных спутников Земли. Таким образом, во всем мире производят примерно 100 000 наблюде­ ний над погодой у поверхности Земли и около 11 000 наблюдений по­ годы в верхних слоях атмосферы.

Метеорологические станции подразделяются на сухопутные и мор­ ские. Сухопутные станции в свою очередь делятся на основные, вхо­ дящие в международную сеть, и дополнительные, обслуживающие только свою страну. Каждой метеостанции присвоен пятизначный но­ мер. Морским станциям, расположенным на кораблях погоды, при­ сваиваются буквенные индексы.

В СССР руководство всей деятельностью Гидрометеорологической службы возложено на Главное управление гидрометеорологической службы (ГУ ГМС) при Совете Министров СССР. В республиках имеют­ ся республиканские и местные управления ГМС.

Служба погоды входит в состав ГУ ГМС. Задачей ее является со­ ставление прогнозов погоды и информация о погоде для обслужива­ ния народного хозяйства, сельского хозяйства и транспорта.

Главным центром сбора и распространения метеоинформации яв­ ляется Гидрометцентр СССР. В республиканских и межобластных уп-

308

равлениях в ГМС ведут оперативное прогнозирование. Такая же рабо­ та производится в Гидрометеорологическом бюро (ГМБ), в обсервато­ риях, на авиационных метеостанциях при аэропортах гражданской авиации.

Синоптические карты. Для анализа и прогноза погоды в оператив­ ных органах погоды составляются синоптические карты, представляю­ щие собой географические карты, на которых нанесены метеостан­ ции. На этих картах цифрами и условными знаками наносят результа­

блюдений. Цифры и символы на картах проставляют вокруг обозна­

разность температур воздуха и воды, горизонтальная видимость, сте­ пень облачности, характер облаков и т. д.

Элементы ветра обозначают стрелкой с оперением. Одно большое перо соответствует скорости 5 м/с, малое — 2,5 м/с, а направление стрелки указывает направление ветра.

Итак, синоптическая карта отображает погодные условия в опре­ деленный момент. Для анализа сопоставляют данные карты на опреде­ ленный момент наблюдения с данными карт предшествующих сроков наблюдения. Определяются характер развития атмосферных процес­ сов у земли и на высотах, изменение температур воздушных масс, пос­ ле чего определяют места центров воздушных масс с высоким и низким давлением. Затем на карте проводят линии изобар через каждые 5 мб, обозначают области высокого и низкого давлений, выделяют области с обложными и ливневыми осадками и другими подобными явлениями погоды. В центре области высокого давления ставится буква В, в цент­ ре низкого давления — Н. Обозначают основные фронты.

Окончательно обработанная карта становится наглядной, и ее лег­ ко можно будет сравнивать с картами предыдущих сроков наблюдений. Чтобы предсказать погоду, необходимо прежде всего определить ожи­ даемое синоптическое положение. Для этого необходимо установить места зарождения циклонов и антициклонов, их скорости и направле­ ния движения, их изменения и связанную с ними погоду в прошлом и настоящем, тогда можно будет предсказать, где и когда будет циклон или антициклон, фронт и т. д. и какая в данном месте сложится погода.

§119. ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ ПО МЕСТНЫМ ПРИЗНАКАМ

Кместным признакам погоды относятся различные явления и от­ дельные метеоэлементы, наблюдаемые в данном месте, по которым мож­ но предсказать погоду на ближайшее время. К таким признакам отно­ сятся: облачность и характер ее, дальность видимости, ход атмосфер­

309