Прогрев и циркуляция

Главная движущая сила большинства местных эффектов - это различный прогрев. Это предполагает, что в солнечные дни одна площадь прогревается сильнее, чем соседняя. В главе 1 мы обратили внимание на то, как различные части земной поверхности прогреваются в соответствии с направлением солнечного излучения и тем, как они поглощают или отражают тепло. Основываясь на этом, мы будем разбираться, как работает местная циркуляция. Эта модель очень важна пилотам-спортсменам для определения воздействия ветра и парящих условий.

На рисунке 119 показано, что происходит с воздухом над теплым и холодным участками земной поверхности. Сначала рассмотрим случай с одинаковой температурой на большой территории. Над этой поверхностью изображены линии давления на различных высотах или изобары. Они представляют собой прямые линии, потому что давление воздуха в горизонтальном направлении ведет себя так же, как и температура. Когда начинается солнечный прогрев, участки поверхности, которые более склонны к прогреву, повышают свою температуру и нагревают воздух над собой. Более теплый воздух расширяется и изобары становятся не прямыми, а изгибающимися вверх, как показано на рисунке 119 внизу. Помните, что давление на высоте зависит от того, насколько сильно оно изменилось внизу. Так что, когда нагревающийся воздух расширяется в вертикальном направлении, то все изобары поднимаются на большую высоту, за исключением давления на поверхности.

На рисунке 119 внизу показано, что на одной и той же высоте давление в теплом воздухе выше, чем в холодном. В результате этого поток наверху начинает двигаться в сторону более холодных поверхностей, как показано стрелочкой на рисунке 120.

Этот процесс приводит к тому, что давление над теплой поверхностью уменьшается. Через некоторое время количество воздуха над холодной поверхностью, а значит, и давление возрастет и возникнет обратное течение с холодной поверхности в сторону теплой. В результате возникает циркуляция воздуха, как показано на рисунке 120 внизу. Она существует так долго, пока продолжается солнечный прогрев. Подобный процесс можно получить у себя в квартире: закройте в ванной дверь и примите душ, после чего, открыв дверь, вы ногами почувствуете, как в ванную затекает холодный воздух, а поднятыми руками - вытекающий теплый.

Этот механизм циркуляции является причиной морских бризов, ветров на склонах и других местных ветров. Ночью, когда все остывает, тоже имеет место подобный процесс: ветер у поверхности дует с участков, которые охлаждаются быстрее. Хотелось бы также отметить, что во время сильной дневной термичности циркуляция воздуха от неравномерного прогрева может затормозиться или прекратиться вообще.

Сформулируем очень важный итог - результат вышеприведенных рассуждений: