Более 300 лет назад Галлей, известный своим открытием комет, заявил, что ветер можно объяснить Архимедовой силой разницы температур: теплый и легкий воздух поднимается, тяжелый и холодный опускается.
Ветер, дующий с океана, переносит водяной пар на сушу. Этот водяной пар конденсируется в областях низкого давления и притягивает воздух из соседних областей.
Ветер, дующий с океана, несет водяной пар на сушу. Водяной пар конденсируется в зонах низкого давления и притягивает воздух из соседних областей.
Международная группа исследователей, в том числе из Санкт-Петербургского института ядерной физики, предложила новый фундаментальный физический механизм возникновения ветров в атмосфере Земли.
Поток газов вызывается градиентами давления. Атмосферное давление уменьшается с высотой, образуя вертикальный градиент давления, который не создает ветра. Работа, которую этот градиент давления совершает при перемещении воздуха, в точности компенсируется противоположным знаком силы тяжести, и воздух находится в равновесии.
По мере подъема влажного воздуха воздух охлаждается, и водяной пар конденсируется. Поэтому давление водяного пара уменьшается с высотой быстрее, чем это необходимо при равновесии. Работа, совершаемая градиентом давления над поднимающимся жидким воздухом, в несколько раз больше, чем работа силы тяжести над водяным паром. Эта разница создает ветры в земной атмосфере. Несбалансированное вертикальное распределение водяного пара можно сравнить со сжатой пружиной, которая распрямляется и начинает двигаться по мере подъема жидкого воздуха. Таким образом, согласно закону сохранения энергии, сила конденсации, связанная с вертикальным подъемом воздуха, преобразуется в горизонтальную силу ветра.
Сила атмосферной циркуляции определяется местной скоростью конденсации и, следовательно, количеством осадков. Количественная оценка силы глобальной атмосферной циркуляции, полученная на основе этой новой теории, хорошо согласуется с накопленными данными наблюдений (сила циркуляции ветра может быть определена независимо от наблюдаемого горизонтального градиента давления и скорости ветра).
Система низкого давления развивается в зоне конденсации и привлекает воздух из соседних областей. Во внутренних районах страны постоянные зоны низкого давления образуются, когда водяной пар, накопленный в лесных почвах, испаряется с поверхности почвы и листвы и конденсируется в пологе леса. Это создает ветры, которые переносят водяной пар с океана.
Главным следствием этого нового механизма образования ветра является изменение роли лесов в переносе водяного пара из океана на сушу. Этот перенос уравновешивается речной водой, которая
