1.4 Скорость и направление ветра

В зависимости от распределения атмосферного давления воздух постоянно перемещается в горизонтальном направлении. Это горизонтальное перемещение называется ветром.

Скорость и направление ветра все время меняются. Средние скорости ветра у земной поверхности близки к 5—10 м/с. Но иногда, в сильных атмосферных вихрях, скорости ветра у земной поверхности могут достигать и

8

превышать 50 м/с. В высоких слоях атмосферы, в так называемых струйных течениях, регулярно наблюдаются скорости ветра до 100м/с.

К горизонтальному переносу воздуха присоединяются и вертикальные составляющие. Они обычно малы по сравнению с горизонтальным переносом, порядка сантиметров или десятых долей сантиметра в секунду. Только в особых условиях, при так называемой конвекции, в небольших участках атмосферы вертикальные составляющие скорости движения воздуха могут достигать нескольких метров в секунду.

Ветер всегда обладает турбулентностью. Это значит, что отдельные количества воздуха в потоке ветра перемещаются не по параллельным путям. В воздухе возникают многочисленные беспорядочно движущиеся вихри и струи разных размеров. Отдельные количества воздуха, увлекаемые этими вихрями и струями, так называемые элементы турбулентности, движутся по всем направлениям, в том числе и перпендикулярно к общему или среднему направлению ветра и даже против него. Эти элементы турбулентности—не молекулы, а крупные объемы воздуха, линейные размеры которых измеряются сантиметрами, метрами, десятками метров. Таким образом, на общий перенос воздуха в определенном направлении и с определенной скоростью налагается система хаотических, беспорядочных движений отдельных элементов турбулентности по сложным переплетающимся траекториям.

Турбулентный характер движения воздуха можно хорошо видеть, наблюдая за падением снежинок при ветре. Снежинки падают не вертикально вниз и не под одним и тем же углом к вертикали. Они беспорядочно пляшут в воздухе, то взлетая вверх, то опускаясь, описывая сложные петли. Это объясняется именно тем, что снежинки участвуют в движении элементов турбулентности, тем самым делая это движение видимым.

Турбулентный характер ветра обнаруживается и при наблюдениях над распространением дыма в атмосфере. Характеристики ветра – скорость и направление. Скорость ветра измеряется в м/с и км/ч, узлы и баллы шкалы Бофорта.

1м/с = 3,6 км/ч

1 узел = 1 морская миля/час = 0,51 м/с

9

Таблица 1.1-Шкала Бофорта

0 баллов	штиль	0 – 0,2 м/с
3 балла	слабый ветер	3,4 – 5,4 м/с
4 балла	умеренный ветер	5,5 – 7,8 м/с
6 баллов	сильный ветер	10,8 – 13,8 м/с
9 баллов	шторм	20,8 – 24,8 м/с
12 баллов	Ураган	более 33 м/с

Направление ветра – направление, откуда дует ветер. Выражается в румбах горизонта или угловых градусах.

Облачность в атмосфере в результате конденсации водяного пара образуются скопления продуктов конденсации — капель и кристаллов. Их называют облаками. Облачные элементы—капли и кристаллы—настолько малы, что они уравновешиваются силой трения. Установившаяся скорость падения капель в неподвижном воздухе равна нескольким долям сантиметра в секунду, а падения кристаллов—еще меньше. При наличии турбулентного движения малые капли и кристаллы длительное время остаются во взвешенном состоянии—несколько смещаются то вниз, то вверх.

Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность воздуха уменьшается, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность. При конденсации непосредственно у земной поверхности образующиеся скопления продуктов конденсации называют туманами. Принципиальной разницы в строении облаков и туманов нет. В горах возможны такие случаи, когда облако возникает на самом горном склоне. Для наблюдателя, смотрящего снизу, из долины, явление представится облаком; для наблюдателя на самом склоне—туманом. Облака существуют иногда очень короткое время.

Например, время существования отдельного кучевого облака может исчисляться 10—15 мин. Но даже когда облако существует длительное время, это не означает, что оно находится в неизменном состоянии. В действительности элементы облака постоянно испаряются и возникают заново. Длительно существует определенный процесс облакообразования; облако же является только видимой в данный момент частью общей массы воды,

10

вовлекаемой в этот процесс. Это особенно заметно при образовании облаков над горами. При непрерывном перетекании воздуха через гору он адиабатически охлаждается при подъеме настолько, что на некоторой высоте возникают облака. Эти облака кажутся неподвижно привязанными к гребню хребта. Но в действительности они перемещаются вместе с воздухом и все время испаряются в передней части, где перетекающий воздух начинает опускаться, и заново образуются в тыловой части из водяного пара, поступающего с поднимающимся воздухом.

Взвешенность облаков также обманчива. Если облако не меняет своей высоты, то это еще не означает, что составляющие его элементы не выпадают. Капли в облаке могут опускаться, но, достигая нижней границы облака, они переходят в ненасыщенный воздух и здесь испаряются. В результате облако будет казаться длительно находящимся на одном уровне.