Обща атмосферна циркулация

Днес ще говорим за общата въздушна циркулация (въздушните течения). Ветровете определят много повече от най-добрите места за пускане на хвърчило. От общата въздушна циркулация зависят дъждовете, какви видове обитават дадена област и дори местоположението на тропическите дъждовни гори и пустините. С други думи моделите на общата въздушна циркулация са много важни за живота. Една от причините за наличието на въздушна циркулация в атмосферата е Слънцето. Слънчевата светлина пада за Земята ето така. Както виждаш тук, слънчевата светлина попада перпендикулярно върху екватора, но до Северния и Южния полюс стига под по-малък ъгъл, под наклон към повърхността. Екваторът получава пряка слънчева светлина, а полюсите получават индиректна светлина. Под влияние на пряката слънчева светлина въздухът на екватора става много горещ, а въздухът около полюсите не се нагрява толкова много, понеже получава само индиректна слънчева светлина. Може би си задаваш въпроса какво общо има това с въздушните течения. Нека разгледаме по-отблизо областта около екватора, за да видим какво се случва. Представи си, че се намираш на земната повърхност близо до екватора. Когато пряката слънчева светлина стигне до екватора, горещият въздух близо до земята започва да се изкачва, понеже горещият въздух е по-лек. Пряката слънчева светлина също причинява увеличаване на изпаренията, което означава, че издигащият се въздух тук е и горещ, и влажен. Но след като този горещ влажен въздух стигне до достатъчно голяма надморска височина, той започва да се разширява и охлажда. Водните пари във въздуха започват да кондензират в облаци и, в крайна сметка, пада като валежи от дъжд около екватора. Въздухът, който сега е хладен и съдържа по-малко влага, потъва надолу към земята, понеже студеният въздух е по-тежък, и цикълът се повтаря, като горещият влажен въздух се издига, а студеният сух въздух пада надолу. Фактът, че горещият въздух се издига означава, че тази област тук е област с ниско налягане. Понеже въздухът се издига, това създава място за по-хладен въздух от околните области да заеме мястото му. Тук, където студеният въздух идва надолу, се образува област с високо налягане, понеже големи маси от хладен сух въздух слизат надолу и избутват въздуха под себе си. Това циклично движение на въздушните маси се нарича конвекционна клетка. Ако Земята не се въртеше, щеше да има по една конвекционна клетка във всяко полукълбо, като въздухът би се нагрявал при екватора, би преминавал към полюсите и би слизал надолу. И през 18-и век някои учени смятали, че крупномащабните въздушни потоци са точно такива. Но понеже Земята се върти, въртенето на Земята избутва въздушните маси от изток на запад. Това движение създава модел по часовниковата стрелка в Северното полукълбо и модел обратно на часовниковата стрелка в Южното полукълбо. Това се нарича ефект на Кориолис. Това движение на въздуха поради въртенето на Земята води до наличие на три конвекционни клетки във всяко полукълбо. Двете най-близки до екватора клетки се наричат клетки на Хадли. Образуват се между екватора и 30-градусовата ширина в двете полукълба. Следващите две се наричат клетки на Ферел или умерени клетки. Те се намират между 30- и 60-градусовата ширина и в северното, и в южното полукълбо. Полярните клетки се образуват точно до полюсите. Имаме по една полярна клетка при Северния полюс и при Южния полюс. И тези клетки на конвекция създават преобладаващи ветрове, които движат топлината и влагата около Земята. Нека разгледаме какво се случва в долната половина на всяка клетка на конвекция, в частите, по-близо до земната повърхност, понеже в тези части, които са по-близки до нас, изпитваме движението на въздуха като вятър. В долната част на клетките на Хадли студеният въздух се движи към екватора. Това означава, че преобладаващите ветрове също ще се движат към Екватора. Ветровете се наименуват съгласно мястото, от което идват. Така че тези два вятъра се наричат Североизточен и Югоизточен пасат, понеже идват от североизток и югоизток и се движат на запад. И долните половини на клетките на Ферел взимат студен въздух от 30-градусовата дължина и го пренасят на 60-градусова ширина. Това създава западните ветрове. Те се наричат западни ветрове, понеже придвижват вятъра от запад на изток. Долните половини на полярните клетки взимат студен въздух от полюсите и го придвижват към 60-градусовата ширина, а това създава източните ветрове. Важно е да помним, че всичко в тази диаграма е просто общ модел. Глобалните модели на ветровете са още по-сложни, понеже покритите с вода области и сушата абсорбират слънчева енергия различно. Тези преобладаващи ветрови модели разпределят топлината и валежите неравномерно между тропиците, умерените дължини и полярните региони на Земята. И това неравномерно разпределение създава различни биоми. И поради това в различните места живеят различни видове. Тропическите гори ще са в областите с ниско налягане близо до Екватора. И тук, между полярната клетка и клетката на Ферел имаме друга област с ниско налягане. Точно както близо до Екватора, горещият влажен въздух се издига, което води до повече валежи в околните области. По тази линия се намират иглолистни гори, които процъфтяват благодарение на тези валежи. Ето тук има област с високо налягане, където студеният сух въздух потъва надолу, така че няма толкова валежи. Въздухът е по-сух тук. По тези линии има много пустини. Въпреки че клетките на конвекция и преобладаващите ветрове са невидими, те оформят средата по видим начин.