Циклоны
Несутся с бешенством свирепые циклоны,
Разгульной вольницей ликует взрыв громов,
И в неурочный час гудят на башнях звоны,
Но после быстрых гроз так изумрудны склоны
Под детским лепетом апрельских ветерков.
К. Бальмонт, «Поэзия Стихий», 1905г.
В школьном кабинете географии самыми запоминающимися вещами вечно оказываются старые потертые глобусы на вершинах покосившихся гряд деревянных шкафов, такая же потертая карта мира над зеленым океаном грифельной доски, островок собственной парты, исписанный петроглифами аборигенов старших классов да вид из окна, расположенного по левую руку. Слова молодой учительницы, с выжженными перекисью светлыми кудрями и непривычной для школьной учительницы стройностью, запоминались хуже, чем особенности ее внешности. Что-то, конечно, влетало в голову через одно из ушей, но задерживалось там ровно до контрольной работы по этой теме, после чего немедленно вылетало из другого уха. И это говорит отличница! В головах у двоечников вряд ли хоть что-то задерживалось на срок больший, чем необходимо звуковой волне, чтобы преодолеть расстояние между ушами.
Учительница была молодая и искренне расстраивалась невнимательности и распущенности класса, однако никаких воспитательных санкций не применяла. А зря, может быть, я бы запомнила что-то интересное для взрослой жизни, а не делала виновато-озадаченное лицо каждый раз при словах «циклон» или «антициклон», сказанные диктором на радио при прогнозе погоды.
Уверена, такие проблемы есть не только у меня. Поэтому сегодня мы разберемся с явлением циклонов, а в следующей статье – антициклонов.
Циклон – это воздушная масса в виде атмосферного вихря огромного диаметра (от сотен до нескольких тысяч километров) с зоной пониженного давления воздуха в ее центре, внутри которой ветра дуют от краев к центру. Срок жизни среднего циклона – 7-10 дней. Циклоны возникают в пограничной области атмосферы. Так называется область атмосферы, чьи свойства и динамика во многом определяются ее взаимодействием с твердой поверхностью планеты. Необходимое условие для образования циклонов – это осевое вращение планеты. Ветры, дующие от краев циклона к его центру, в северном полушарии закручиваются против часовой стрелки, а в Южном – по ней. Дело в том, что в пограничном слое атмосферы действие внутреннего трения приводит к появлению у вектора скорости ветра нового слагаемого, направленного к центру циклона и против направления барического градиента. Барический градиент – это вектор, характеризующий степень изменения давления сплошной среды в пространстве. У этого градиента есть две компоненты – вертикальная и горизонтальная. В метеорологии используется горизонтальная компонента. В горизонтальной плоскости вектор горизонтального градиента нормален к линиям изобар (линии на карте, соединяющие области с одинаковым давлением), т.е. перпендикулярен и направлен в сторону уменьшения давления. В случае с циклоном – к его центру.
Второе необходимое для формирования циклона условие – это присутствие эффекта Кориолиса, который также возможен благодаря осевому вращению Земли. Это одна из сил инерции, действующая на поток жидкости или газа в неинерциальной системе отсчета. Здесь самое время вспомнить другой школьный предмет – физику. Инерция – это явление сохранения скорости телом. Неинерциальная система отсчета – система, движущаяся с ускорением относительно инерциальной системы. А инерциальная система отсчета – это система, где тело движется равномерно и постоянно, либо находится в покое. Шуруп, вворачиваемый отверткой в стену – инерциальная система отсчета относительно этой стены, которая никуда не убегает.
Равновесие горизонтальной компоненты силы барического градиента и силы Кориолиса приводит к установлению потока воздуха, направление которого расположено вдоль изобар (геострофический ветер).
На формирование циклонов также влияют центробежные силы и силы трения воздуха о твердую поверхность планеты. Сочетание действия всех этих сил объясняет направление движения воздуха внутри циклона. В Северном полушарии ветры отклоняются вправо (против часовой стрелки) под действием осевого вращения Земли, в Южном – влево (против часовой стрелки). Это, а так же причину понижения давления в центре циклона, легко объяснить с помощью правила, изучаемого на уроках той же физики в школе: правила буравчика или правила правого винта. Если расположить шуруп перпендикулярно поверхности стены, то для его выкручивания необходимо вращать его против часовой стрелки, а для вкручивания (как в антициклонах) – по ней. При «выкручивании» шурупа направление его вращения определяет направление потоков воздушных масс. Т.е. при циклоне они поднимаются вверх, а раз воздух поднимается вверх, то он не давит больше на поверхность земли, и образуется область пониженного давления.