După cum sa menționat deja, aerul este încălzit de la sol. Densitatea atmosferei scade cu altitudinea. Combinația acestor doi factori creează o situație normală cu aer cald la suprafață și răcire treptată cu altitudine în creștere. Această situație se numește gradientul de temperatură. Gradientul standard (SG) (sau gradientul atmosferei "normale") implică o scădere a temperaturii de 2 grade Celsius la fiecare 300 de metri înălțime de înălțime. Acum, să ne uităm la situații mai reale în timpul nopții și în timpul zilei. În timpul nopții se poate observa că aerul este mai rece în apropierea solului datorită contactului cu suprafața răcită. Această stare de lucruri se numește o inversiune de suprafață și este tipică pentru noapte. Inversarea suprafeței se poate propaga până la 300 m și chiar mai mult în prezența vântului și amestecarea intensă a straturilor. Cuvântul inversiune denotă faptul că temperatura aerului crește sau cel puțin nu scade cu altitudinea în creștere, ca și în cazul SG. Aerul din stratul de inversiune este stabil. (Acest concept este puțin mai mic).
Situația zilei pare diferită. Aici aerul din apropierea solului este mai cald decât pe SG. Acest lucru este legat de încălzirea solară a aerului. Gradientul prezentat în partea de jos a graficului C este cunoscut ca instabil și este de mare interes pentru noi.
Aerul stabil este aerul care nu se mișcă în plan vertical. Să ne uităm la acest proces. Imaginați-vă o bule de aer care se ridică în atmosferă, așa cum se arată în figură.
Odată cu creșterea, se extinde, iar presiunea în ea scade. Această presiune se modifică aproximativ liniar până la o altitudine de 3000 m. Și face ca bulele de aer să se răcească cu aproximativ 1 grade Celsius la fiecare 100 de metri de creștere.
Rata de răcire a aerului în creștere de 1 ° C / 100 m este denumită gradient adiabatic uscat (SAG). Uscat nu este pentru că nu există vapori de apă în aer, ci pentru că nu condensează. Adiabatic, deoarece căldura nu este adăugată de aerul înconjurător și nu îi este dată. În realitate, are loc un schimb de căldură, dar este de obicei limitat și nesemnificativ.
După cum știm, aerul cald are o densitate mai scăzută decât o temperatură rece la aceeași presiune. Aerul mai cald tinde să se ridice, deoarece este mai ușor și mai rece să coboare. Din același motiv, pomul din apă plutește și piatra se îneacă.
Astfel, în cazul nostru cu bule se ridică într-o atmosferă care răcește mai lent decât 1 ° C / 100 m, apoi bula se va răci mai repede decât aerul înconjurător și, prin urmare, crește mai lent, atâta timp cât situația nu se va potrivi cu desenul de mai sus. De fapt, bula ajunge la o înălțime corespunzătoare nivelului de echilibru, atunci creșterea este oprită și vice-versa. Această condiție de stabilitate.
Aerul instabil se comportă invers. Cu un gradient de temperatură în atmosferă de peste 1 ° C / 100 m, bulele de aer se ridică mai repede, nu răcește la fel de mult ca aerul înconjurător și ascensiunea accelerează.
Instabilitatea aerului este determinată de dezechilibrul său. În straturile inferioare este prea cald și calm în planul vertical (rețineți că vântul orizontal este prezent atât într-o atmosferă stabilă, cât și instabilă).
Acum putem formula o scurtă definiție:
Conditiile de stabilitate se observa cand gradientul temperaturii atmosferice este mai mic de 1 ° C / 100 m. In caz contrar, aerul este instabil.
Este important să rețineți că, în condiții stabile, orice mișcare a aerului în jos se împiedică, de asemenea, pe un obstacol, în timp ce în aer instabil, un balon care va cădea va continua să scadă. Stabilitatea și instabilitatea condițiilor afectează semnificativ turbulența. Condițiile instabile conduc la apariția activității termice, pe care o considerăm mai jos.
Gradul de temperatură atmosferică mai mare de 1 ° C / 100 m se numește gradient superadiabatic (Super AG). Condițiile Super AG se găsesc în principal numai în deșerturile încălzite sau, în zonele mai puțin calde, în zilele însorite peste zonele restrânse, închise ale pământului.
Aerul în creștere, care conține o pereche de apă, se extinde și se răcește, iar umiditatea sa relativă crește. Dacă acest proces continuă, atunci umiditatea relativă ajunge la 100%, în acest caz vorbește despre saturația aerului. La o anumită temperatură, apar condițiile punctului de rouă. Dacă acest aer continuă să crească, începe condensarea, care trece întotdeauna cu eliberarea "căldurii latente". Eliberarea lui duce la încălzirea aerului, se răcește mai lent decât în SAG și continuă să crească.
Această stare de lucruri se numește un gradient adiabatic umed (VAG). Acest gradient între 1,1 ° C și 2,8 ° C pentru o înălțime de 300 m depinde de temperatura aerului în creștere și o medie de aproximativ 0,5 ° C / 100 m.
Atunci când profilul de temperatură al atmosferei este între SAG și VAG, spune atmosfera „relativ instabile“, ceea ce înseamnă că, atunci când acesta este ulterior saturat instabil, deoarece acest lucru ar duce la condensarea și formarea de nori.
Zona din dreapta WAG este o atmosferă absolut stabilă. Masa de aer într-o atmosferă cu un gradient în această zonă va întotdeauna să revină la poziția inițială, chiar dacă are loc condensarea. Zona din stânga SAG este o regiune a condițiilor absolut instabile, cu formarea spontană a căldurii (Super AG).
Pentru zborurile cu abur, condițiile sunt instabile, în timp ce pentru zboruri, de exemplu, cu un motor, este de dorit ca aerul să fie stabil.
Practic, o noapte clară, clară, transformându-se într-o dimineață clară, poartă condiții instabile. Pentru astfel de condiții, un strat gros de aer rece este caracteristic, care este instabil, dat fiind încălzirea aerului de pe suprafața pământului dimineața. Cu toate acestea, nopțile foarte reci pot întârzia apariția convecției largi datorită inversării suprafeței.
Ziua promite să fie foarte stabilă dacă cerul este acoperit de nori continuu sau tulbureala este variabilă și pământul se încălzește treptat. Stabilitatea atmosferei poate fi judecată după tipul de nori. Nori cumulus în curs de dezvoltare indică curenți ascendenți și întotdeauna presupun instabilitate. Nori stratificați vorbesc de obicei despre stabilitate. Fumul care urcă până la un anumit nivel și curge acolo este un semn clar de stabilitate, în timp ce creșterea fumului indică condiții instabile.
Vânturile de vânt, vântul puternic și vizibilitatea bună indică instabilitate, în timp ce un vânt constant, straturi de ceață și o vizibilitate slabă arată un aer stabil.
Norii constau din nenumărate particule microscopice de apă de diferite mărimi: de la 0,0001 cm în aer saturat și cresc până la un maxim de aproximativ 0,025 cm cu condensare continuă. Așa cum sa spus, aerul saturat este aerul având o umiditate relativă de 100%. Chiar și fără a schimba cantitatea de vapori de apă, aerul poate fi saturat cu răcire. Principalul mod de formare a norilor este răcirea aerului umed. Acest lucru se întâmplă atunci când aerul este răcit, atunci când acesta se ridică în fluxurile termice, precum și când masele mari de aer "calde" curg de sus în cele mai reci.
Punctul de rouă poate fi folosit pentru a determina fundul norului (bază). Să presupunem că aerul este răcit în creștere de SAG, t. E. 1 ° C / 100 m. Cu toate acestea, temperatura punctului de rouă scade numai 0,2 ° C / 100 m. Astfel, creșterea temperaturii aerului și punctul de rouă converg la 0,8 ° C / 100 m. Când se egalizează, începe să se formeze norii. Astfel, cunoscând temperatura aerului aproape de sol, și punctul de condensare la o temperatură dată, se poate determina înălțimea bazei norului cu formula
h = ((Ts-Tr) / 0,8) * 100.
Pentru a găsi punctul de rouă, se utilizează un termometru electric umed. Înălțimea bazei norului este importantă (deși nu este necesară) pentru a ști, deoarece de fapt aceasta este înălțimea maximă care poate fi obținută prin utilizarea fluxurilor termice.
La un moment dat, aerul în creștere ajunge la punctul de rouă, având o umiditate relativă de 100%. Apoi, totul pare să fie copt pentru formarea de nori. Dar, interesant, are nevoie de ceva pentru a realiza aceste condiții. Fără un "asistent", aerul poate deveni foarte saturat, cu o umiditate relativă mai mare de 100%. Acest asistent este cea mai mică particule care se află în aer.
Acestea se numesc centre de condensare (nuclei), deoarece împing Vaporii să se condenseze în jurul lor sau în centrele de sublimare, dacă aburul cristalizează în gheață. Acest lucru poate fi observat pe un geam rece în timpul iernii.
Centrele de condensare în jurul cărora se formează picăturile pot fi produse de combustie, picături de acid sulfuric și particule de sare. Primele două tipuri sunt produse de poluare, acestea din urmă fiind rezultatul muncii undelor de mare și ocean, care bateau împotriva țărmului. Rolul centrelor de sublimare pe care se formează gheața este și praful și praful vulcanic. Centrele de sublimare sunt relativ mari, astfel că rareori intră în înălțimi unde temperatura asigură formarea de gheață.
Traseul lăsat de avionul care zboară la altitudine mare constă, de asemenea, din particule de gheață. Dar cristalizarea are loc nu numai în jurul produselor de combustie, ci și datorită șocului de aer provocat de avionul însuși. În același mod, este posibil să se răcească fierul topit la o temperatură de 300 ° C sub punctul de topire, rămânând încă lichid. Dar destul de o mică împingere, și topit instantaneu îngheață.
Dimensiunile picăturilor de aproximativ 0,001 cm în aer saturat - aceasta este masa aparentă. Când procesul de condensare se continuă, acestea cresc până la 0,0025 cm. Chiar și având dimensiuni relativ mari, picăturile sunt atât de ușoare încât pot rămâne în nori fără a cădea în jos.
Există mai mulți factori care determină durata de viață a norilor. În primul rând, norii sunt formați prin fluxuri izolate ascendente (termice), care tind să se amestece cu aerul din jur. Inițial, aerul din amestecurile termice se află numai de-a lungul graniței sale, dar după începerea condensării vaporilor, căldura latentă este eliberată și se produce o amestecare mai intensă cu aerul din jur.
Un nor cumulat izolat trăiește aproximativ 0,5 ore de la primele semne de condensare înainte de dezintegrarea sa în masa atmosferică. În aer poate fi un număr mare de nori care se naște, trăiesc și mor într-un proces continuu.
Nu întotdeauna norii se destramă atât de repede. Aceasta se întâmplă când aerul ambiental la nivelul norii are aceeași umiditate și are loc amestecarea.
Continuitatea căldurii alimentează norii și își poate prelungi durata de viață mai mare de 30 de minute eliberată de ei. Furtunile sunt nori lungi de viață. Formate de curenți termici ascendenți, pot trăi multe ore.
Nori în altitudine
Întuneric, puternic dezvoltat. Suprafața este adesea plat ca o nicovală
Strâmtoarea cu furtuni
Nori vechi nu mor, îngheață. Norii mai înalți au o nuanță mai gălbuiță, mai plictisitoare decât cele noi. În plus, norii mai vechi au mai multe muchii neclară.
Există trei tipuri principale de nori. Stratul (St), cumulus - cumulus (C) și cirrus - cirrus (Ci). Forma de nori stratus este indicată de numele lor - subțire, plat sau stratificat, care rezultă din mișcarea lentă a masei mari de aer. Aceste nori acoperă suprafețe mari și fac ziua gri. Ele sunt adesea formate în condiții stabile sau cu mișcare liniștită a fronturilor sau cu fluxuri lent ascendente în jurul sistemelor de joasă presiune.
Cumulusul nori arata ca muntii de bumbac sau un conifere uriaș care zboară în altitudine. Aceste nori sunt adesea formați pe vreme bună și, dacă sunt acoperite cu un sfert de cer sau mai puțin, se numesc nori de vreme bună și se formează prin convecție termică sau prin fluxuri individuale ascendente care duc umiditate în sus.
Apoi norii sunt împărțiți la altitudine. Tipurile și caracteristicile acestora sunt prezentate în tabele.
Frontul este limita dintre masele de aer rece și cald. Dacă aerul răcitor se mișcă înainte, partea din față este numită rece, dacă dimpotrivă - este o față caldă. Uneori, masele de aer se deplasează înainte până când sunt oprite de presiunea crescută înaintea lor. În acest caz, granița dintre mase se numește frontul staționar. În acest caz, este important ca frontul să împartă masele de aer cu temperaturi diferite și, prin urmare, densități diferite. Masele de masă de diferite densități nu au tendința de a se amesteca, cum ar fi petrolul cu apă. Prin urmare, o față staționară poate sta câteva zile.
Frontul rece se mută în principal de la nord la sud în emisfera nordică și invers - în emisfera sudică. Această față în partea din față constă din aer rece, deseori uscat. Dacă frontul rece înlocuiește aerul instabil, se ridică și formează nori convectivi. Acest tip de activitate frontală este adesea însoțită de tunete și nenorociri.
Squalls sunt generate de furtuni care se extind la 80-500 km adâncime și de-a lungul frontului.
Fronturile frigorifice tind să fie mai intensive decât fronturile calde și pot călători la viteze mai mari de 60 km / h, în special în timpul iernii, când aerul este mai dens. Mișcarea rapidă a frontului determină natura violentă a vremii, dar, în același timp, trecerea rapidă. Panta fronturilor reci variază de la 1/30 la 1/100, care, atunci când avansează, creează o creștere puternică a aerului cald. Panta depinde de contrastul de temperatură dintre masele de aer și viteza vântului prin față.
Dacă condițiile sunt stabile înainte și după frig, se formează nori stratificați. În acest caz, se observă o curățare lentă a cerului după front, însă el însuși se scurge lent.
Începutul frontelor reci, mai ales în lunile calde, duce un cer clar, o vizibilitate bună și o activitate termică și un aer dens.
O față caldă poate purta nori acoperite de nori, umiditate ridicată, ceață și ceață, căldură și ploaie timp de câteva zile. Atunci când partea frontală caldă trece prin aer cald se scurge în frig de sus și îl deplasează. Feretele calde tind să se deplaseze mai încet decât cele reci - 25 km / h sau mai puțin și sunt caracterizate de o densitate mai scăzută a aerului. Panta suprafeței sale variază de la 1/50 la 1/400, care este mai rece decât cea rece.
O astfel de pantă a feței calde este motivul pentru care cerul este complet acoperit de nori, la o distanță mai mare de 2400 km. Abordarea frontului cald poate fi prevăzută de faptul că o zi sau două înainte de trecerea lui, nori cirrus, apar în continuare în cirrus-like și cirrus-cumulus.
În cazul unui front cald care transportă aer stabil, trebuie să avem o perioadă lungă de timp înaintea ploii și, în principiu, condiții de calm, eventual până în față. În cazul aerului instabil, ploile abundente ne așteaptă, alternând cu o scurgere ușoară. Sunt posibile turbulențe puternice cu furtuni. În orice caz, trecerea unei fețe calde este mai bine să aștepți sub acoperiș.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: