Ветер - это воздух, находящийся в движении относительно земной поверхности; а движется он вследствие колебаний атмосферного давления. В противном случае ветра не было бы. Разница в давлении существует над регионами, где солнце неравномерно нагревает земную поверхность.
Над теплой поверхностью воздух также нагревается и увеличивается в объеме, соответственно давление его возрастает по сравнению с более прохладными областями.
Воздух можно представить в виде слоев между поверхностями с постоянным давлением (справа), причем самый плотный слой находится внизу. Когда воздух неизменен, его слои - ровные и плоские, как на этапе 1. Но если одна из областей (этап 2, желтый цвет) поглощает определенное количество тепла, то воздух расширяется, давление его увеличивается, и слои воздушного давления также расширяются и приобретают изгиб.
Затем воздух начинает перемещаться из области высокого давления в область низкого давления, отчего высоко над землей возникает ветер (этап 3). Чем больше амплитуда колебаний температур - и, соответственно, давления - между двумя областями, тем сильнее дующий между ними ветер.
Неравномерное нагревание. Солнце нагревает точку В, отчего температура воздуха над ней повышается (справа). Воздух увеличивается в объеме и поднимается, а давление его возрастает.
Конвекция вызывает ветры
Давление воздуха увеличивается с возрастанием температуры. Поэтому, если масса теплого воздуха граничит с массой более холодного, то давление в этих двух массивах будет разным. Эта разница обуславливает конвекционные потоки (этапы 1-4), которые порождают ветер между двумя зонами.
Равновесие. Температура в точках А и В (слева) одинаковая, как и давление над ними. Следовательно, между этими точками нет ветра.
Созидающая сила. Разница в давлении воздуха над точками А и В порождает градиентную силу, которая перемещает воздух из областей высокого давления в области низкого давления. Она же несет часть воздуха, находящегося над точкой В, к точке А, вызывая верхнеатмосферный ветер (красная стрелка) в этом же направлении.
Поверхностные ветры. Воздух, оказавшийся в точке А, заставляет давление расти, в то время как в точке В оно падает. Это порождает поверхностный ветер, стремящийся в направлении, противоположном верхнеатмосферному ветру. Нисходящий поток в А и восходящий поток в В завершают цикл.
Составляя метеорологические карты, ученые опираются на воображаемые атмосферные поверхности, которые называются поверхностями постоянного давления (изогнутые плоскости, сверху). В каждой точке этой поверхности давление неизменно. Когда воображаемая плоскость, параллельная Земле (красный контур), пересекается с поверхностью постоянного давления, метеорологи проводят линию - изобару - отделяющую области с разным давлением воздуха. Воздушная масса между изобарами (темно-синий сегмент) направляется градиентной силой (зеленая стрелка) в область более низкого давления.
Круговые изобары
В областях с разным давлением направление ветра определяется также и центробежной силой. В верхнем слое атмосферы градиентная сила давления, сила вращения и центробежная сила находятся в равновесии, если ветры дуют по часовой стрелке вокруг зоны высокого давления (крайнее слева, вверху) и против часовой стрелки вокруг зоны низкого давления (слева, вверху). Над поверхностью сила трения поворачивает ветер наружу-вверх (крайнее слева, внизу) и внутрь-вниз (слева, внизу).
В арсенале капризов погоды одно из главных мест, безусловно, отведено ветру. Он может быть теплым и ласковым, а может дуть с такой силой, что поток воздуха срывает крыши с домов и уносит домашнюю утварь.
Он приносит с собой дождь или наоборот, разгоняет зависшие над городом тучи, возвращая голубое небо и . Ветер у всех народов символизирует свободную натуру, неподвластную привязанностям и обязательствам.
Он подчиняется только своим желаниям, непредсказуем и может оказаться как другом, так и врагом. Но что такое ветер на самом деле, как он возникает и можно ли его подчинить?
Что такое ветер?
С научной точки зрения ветром называется перемещение воздушной массы из зоны высокого давления в зону пониженного давления. Как правило, эти перемещения направлены горизонтально.
Хотя существуют восходящие и нисходящие воздушные потоки, формирующие перепады давления атмосферы в разных частях планеты, их не принято называть ветрами. Помимо перепадов давления, на скорость и направление ветров оказывают некоторое влияние океанские течения, вращение Земли, рельеф местности и другие факторы.
До сих пор метеорологи не научились с достаточно высокой достоверностью предсказывать поведение воздушных масс атмосферы, зарождение ветров и их дальнейшее поведение. Огромную помощь в этом оказывает спутниковая съемка, однако она только фиксирует происходящие процессы.
Точно угадывать зарождение и направление, а тем более управлять «поведением» ветров и ураганов люди до сих пор не научились, однако общие закономерности движения воздушных масс уже достаточно изучены.
Как появляются ветры?
В течение светового дня Солнце дарит поверхности Земли огромное количество тепловой энергии, нагревая сушу и толщу Мирового океана. Но этот нагрев крайне неравномерен и зависит от многих факторов.
Важнейшим из них является расстояние до Солнца: экваториальные области, за счет того, что ось вращения Земли располагается вертикально к ее орбите, оказываются немного ближе к светилу, и на их долю достается больше энергии, чем полюсам.
Суша прогревается в течение дня лучше, чем водное пространство, зато вода лучше удерживает тепловую энергию.
Все это приводит к тому, что атмосферный воздух, который нагревается в основном от поверхности планеты, в одних местах оказывается более теплым, чем в других. Нагретый воздух устремляется вверх, создавая разреженное пространство, на его место устремляется более холодный воздух из соседней зоны.
Сталкиваясь друг с другом, теплые и холодные воздушные потоки порой образуют шквалы, вихри и даже смерчи. Эти процессы идут над всей поверхностью планеты, которая при взгляде сверху напоминает бурлящий котел, где сталкиваются и кружатся в различных направлениях воздушные течения, увлекая за собой белую пену облаков.
Направление ветра
Если бы поверхность Земли везде нагревалась одинаково, у нас не существовало бы капризов погоды. Воздушные потоки перемещались бы только в вертикальном направлении: холодные – вниз, а теплые – вверх. Однако нагрев протекает по-разному: в районе экватора воздух всегда хорошо нагрет и поднимается вверх, а ему на смену устремляются холодные массы из более холодных областей.
Столкновения этих масс происходят в разных частях планеты, но всегда они приводят к образованию . Воздушные потоки выбирают разные направления, смотря по сопутствующим обстоятельствам.
Основными факторами, оказывающими влияние на направления ветров, являются вращение планеты и разница атмосферного давления. Установлено, что в районах полюсов доминирующим направлением ветров является восточное, а в умеренном поясе Северного и Южного полушарий дуют преимущественно западные ветры.
Тропический пояс находится во власти ветров восточного направления. Между этими основными зонами ветрообразования лежат четыре пояса относительного затишья – по два приполярных и субтропических, где воздух движется преимущественно вертикально: нагретый уходит вверх, а холодный опускается к поверхности земли.
Ветры играют важную роль в поддержании климатического равновесия планеты. Они переносят влагу, испаренную океанами, на сушу, орошая ее поверхность и обеспечивая возможность существования многочисленного животного и растительного мира Земли.
Подобно некоторым другим планетам Солнечной системы Земля окружена слоем газов. Этот слой называется атмосферой. Земная атмосфера состоит в основном из азота и кислорода.
Отдельные молекулы газов постоянно с высокой скоростью перемещаются в различных направлениях. Все вместе они прочно привязаны к Земле, силой ее гравитации.
Что такое ветер?
Ветер - это совместное перемещение в одном на правлении больших масс молекул атмосферных газов. Ручеек таких движущихся синхронно молекул может свистеть, обдувая высокое здание, и срывать с прохожих шляпы, но если молекул целая река, да еще шириной в несколько километров, то такой ветер может облететь вокруг всей планеты.
В закрытом помещении, где воздух едва движется, можно даже забыть о его существовании. Но если выставить руку за окно движущегося автомобиля, то становится ясно, что воздух существует, и хотя он невидим, но оказывает ощутимое давление. Действительно, мы постоянно испытываем на себе давление воздуха, который кажется эфемерным и невесомым. Но на самом деле вся атмосфера Земли весит ни много ни мало 5 квадриллионов тонн.
Интересный факт: ветер дует потому, что давление воздуха различно в разных участках атмосферы.
Ветры случаются от того, что атмосферное давление в разных участках атмосферы несколько различается. Почему разница в давлении вызывает ветер? Представьте себе плотину. Высота уровня воды с одной ее стороны 6 метров, с другой - 3. Если открыть шлюзы плотины, то вода быстро потечет в ту сторону, где уровень воды 3 метра, и будет течь, пока уровни воды не сравняются. Нечто подобное происходит и с воздухом.
Земля, как и многие другие небесные тела, окружена атмосферой – оболочкой из газов, которая удерживается вокруг планеты благодаря гравитации, или силе притяжения.
Отдельные молекулы газов, составляющих атмосферу, перемещаются в разных направлениях с различной скоростью. Земная атмосфера весит пять квадриллионов тонн, и давление воздуха в разных ее участках различно. Именно из-за разницы в атмосферном давлении и возникает такое природное явление, как ветер.
Температура воздуха и атмосферное давление
Отдельные участки воздуха в атмосфере имеют разную температуру. В теплых потоках молекулы движутся с высокой скоростью и быстрее разлетаются в разные стороны. именно по этой причине более разрежен, его вес снижается, а создаваемое им атмосферное давление уменьшается.
В участках атмосферы с более холодным воздухом происходит обратное явление: молекулы образуют скопления с высокой плотностью, вес таких участков увеличивается, соответственно, повышается и атмосферное давление.
Воздух всегда перемещается из области повышенного давления в область пониженного. Чтобы понять этот механизм, достаточно представить себе, как работает плотина: если открыть шлюзы между участками с высотой в 7 и 5 метров, то вода потечет туда, где ее уровень изначально был ниже, то есть на участок с меньшей высотой. И это движение продолжится, пока уровень на обоих участках не сравняется.
Аналогичным образом происходит и движение атмосферных масс, что, в свою очередь, и образует такое явление, как ветер.
Бризы, муссоны, пассаты
Представьте себе ясный погожий день у морского побережья. Солнце воздействует и на воду, и на берег, но быстрому нагреву воды мешает ее подвижность: верхние слои, более теплые, постоянно смешиваются с более прохладными нижними слоями. Это мешает воде нагреваться так же быстро, как нагревается берег.
Воздух над берегом оказывается более теплым, чем над морем. И этот теплый воздух довольно быстро расширяется, расстояние между молекулами внутри этой области увеличивается, а давление снижается. В итоге воздух с более высоким давлением (то есть воздух с моря) двигается туда, где давление ниже, то есть в сторону суши, и приносит на побережье прохладу.
Ночью же все происходит наоборот: вода остывает медленнее, чем суша, и ветер начинает дуть с земли на море, воздух над которым теплее, чем над берегом. Этот ветер называют бризом – дневным и ночным. Кстати, направление ветра в горах тоже меняется вместе со временем суток: днем ветер дует из долины в сторону гор, а ночью – с гор в долину.
Бриз меняет направление дважды в сутки. Есть ветры, которые меняют направление дважды в году – летом и зимой; эти ветры называют муссонами. Принцип смены направления аналогичен принципу, согласно которому образуется бриз: над прогретой летом сушей давление воздуха низкое, и прохладный воздух перемещается со стороны океана.
Зимой муссон дует с быстро остывающего берега в строну еще сохраняющей тепло воды. Смена муссонов влечет за собой и перемену погоды: вместо сухой и малооблачной она становится дождливой. Муссоны характерны для восточной части материковой суши – там, где берег соприкасается с широкой полосой океана.
Помимо переменных, Земля имеет и постоянные ветры – пассаты и западные ветры. На протяжении всего года возле поверхности Земли дуют ветры, направленные от 30-х широт с высоким давлением в сторону экватора, где давление ниже. Но, поскольку планета вращается вокруг своей оси, эти ветры словно закручиваются по спирали: в Северном полушарии – на юго-запад с северо-востока, в Южном – с юго-востока на северо-запад.
Западные ветры образуются из-за перемещения воздушных масс от 30-х широт к полюсам. Именно пассаты приносят сухой воздух в Сахару, а западные ветры – влажную и дождливую погоду со стороны Атлантики в Европу.
Скорость, сила и направление ветра
Ученые характеризуют ветры по их скорости и силе. Скорость измеряют в баллах или метрах в секунду (один балл – около двух метров в секунду). Сила ветра зависит от разницы в атмосферном давлении между разными областями: чем эта разница больше, тем мощнее ветер.
Для оценки силы ветра еще в XIX веке была разработана шкала Бофорта, с 1874 года принятая для использования в Международной синоптической практике. На протяжении десятилетий в шкалу вносили изменения и дополнения, и сегодня ветры оценивают по 12-балльной системе.
Например, отсутствие ветра, или штиль, соответствует 0 баллов. Слабый ветер оценивают в 3 балла, свежий – в 5, сильный – в 6 баллов. Ветер силой в 9 баллов – это уже шторм, а в 12 – ураган. Шкалой Бофорта сегодня активно пользуются, прежде всего, в морской навигации.
Любой ветер также характеризуют с точки зрения его направления. Определяется направление, в зависимости от стороны горизонта, с которой дует ветер: если с севера – то ветер северный, если с юга – то южный. Направление ветра зависит не только от разницы в атмосферном давлении, но и от вращения Земли вокруг своей оси.
Ветер – это крупные воздушные потоки, вместе с которыми перемещаются огромные массы молекул газов атмосферы. Эти потоки могут охватывать тысячи километров и облетать всю землю, а могут иметь местные, «локальные» масштабы, как описанные выше ветры у моря и у подножия гор.
Воздух только кажется нам невесомым; чтобы понять, что атмосфера действительно имеет плотность, достаточно выставить руку за окно движущегося автомобиля – вы сразу почувствуете, как вашу руку обтекает поток воздуха.
Надежда Васильева
Конспект непосредственно образовательной деятельности по теме «Почему дует ветер?» для подготовительной группы
Цель:
Познакомить детей с причиной возникновения ветра – движением воздушных масс.
Задачи:
Образовательная область «Познание»:
Дать детям представление о свойствах воздуха: горячий поднимается вверх – он легкий, холодный опускается вниз – он тяжелый.
Развивать умение высказывать свои предположения, аргументировать свой ответ, делать выводы.
Учить видеть положительные и отрицательные стороны одного явления (технология «ТРИЗ»)
Познакомить с понятиями «бриз», «буря», «ураган»
Развивать познавательный интерес.
Образовательная область «Коммуникация»:
Развивать объяснительную, рассудительную сторону речи
Образовательная область «Безопасность»
Напомнить правила безопасности при работе с нагревательными приборами, острыми предметами.
Продолжать формировать умение соблюдать предусмотрительность и осторожность при работе с «опасными» предметами.
Образовательная область «Социализация»
Продолжать формировать умение взаимодействовать друг с другом, слушать ответ товарища, не перебивая его.
Образовательная область «Художественное творчество»
Совершенствовать навыки работы с ножницами.
Упражнять в рисовании линии в виде спирали.
Материалы:
Электрическая плитка, коробка, кружочки красного и серого цвета (по 5 штук, картинки – подсказки (самолет, парусник, ягоды, лыжи, листик, солнце, одуванчик, воздушные шары, рисунок «Движение воздушных масс», картинки с изображением ветра разной силы, надписи к ним («ураган», «буря», «бриз», схема изготовления «змейки», подносы на каждого ребенка (в каждом: лист бумаги квадратной формы, трафарет круга (крышка, ножницы, цветные карандаши, иголка с ниткой, готовые заготовки змеек, знак «Осторожно пользоваться», колокольчик, песочные часы.
Ход НОД.
Ребята, в коробке у меня «спрятался» прибор, который поможет нам раскрыть «тайну» происхождения одного природного явления.
Вы знаете, что такое «природные явления»? (Такие явления, которые мы можем наблюдать в природе. Происходят эти явления без помощи человека, они не могут быть сделаны людьми…мы можем увидеть в разные времена года…это: снег, дождь, радуга)
Сегодня мы с вами узнаем тайну происхождения одного природного явления. А какого, вы сами догадаетесь, отгадав загадку. Готовы? Слушаем внимательно:
Летит без крыльев и поет,
Прохожих задирает.
Одним прохода не дает,
Других он подгоняет. (Ветер)
Какие слова или фразы вам помогли отгадать загадку?
Вот «тайну» происхождения ветра мы сегодня узнаем. Но сначала подумаем:
А хорошо или плохо, что есть в природе «ветер»?
Игра «Хорошо – плохо»
Если вы считаете, что ветер – это плохо, и объясните, почему, то я ставлю красный кружок (красный цвет опасности, а если ветер – это хорошо, то серый.
(Если дети затрудняются сами определить положительные и отрицательные стороны предложенного природного явления («ветер», им предлагаются ситуации с опорой на картинки:
Картинка «малина» (Летом пошли в лес. Много комаров. Ветер – это хорошо, сдувает комаров.);
Картинка «солнце» (Очень сильно печет, хочется, чтобы подул ветерок. Ветер – хорошо.)
Картинка «лыжи» (поехали кататься на лыжах, ветер в лицо – плохо, в спину – хорошо, помогает ехать, подгоняет.)
И аналогично разбираются другие ситуации.
Вывод: видите, оказывается иногда ветер – это плохо, он может мешать людям, а бывает – и хорошо, тогда ветер – нам помощник.
Характер у ветра бывает разный. Какой?
Показываем картинки, знакомим с названиями :
опасный ветер – ураган , он вырывает деревья с корнем и сносит дома;
сильный ветер - буря , ломает ветки у деревьев;
слабый ветер моряки называют «бриз», он шелестит листьями, полощет флаги, заставляет стелиться дым, например, у костра.
Физкультминутка «Ветер».
А сейчас мы с вами давайте попробуем «сделать» (изобразить) ветер. Если ветер слабый – «бриз», мы будем дуем чуть – чуть; если «буря», то увеличиваем силу, а если «ураган», то дуем очень сильно. Только помните, что дуть надо, не надувая щеки. Давайте попробуем.
Очень хорошо. А теперь давайте подумаем, как можно изобразить деревья, учитывая силу ветра. Если ветер слабый («бриз») - (шевелим пальчиками); если «буря» - (туловище и руки наклоняем вправо – влево не сильно); если «ураган» - (туловище и руки наклоняем вправо – влево сильно). (Варианты придумывают дети.) Договорились.
Воспитатель произносит название ветра, а дети выполняют движения, соответствующие названию. Взрослый может произносить название, а показывать неправильное движение. Задача детей выполнять движения, соответствующие названию.
Молодцы. А теперь давайте подумаем, как мы «делали» наш ветер? (Вдыхали что…воздух, а потом… выдували его из себя. Мы «делали» ветер.)
А в природе… кто вдыхает, кто выдыхает?
Вот чтобы узнать, откуда ветер берется в природе нам и понадобится мой прибор.
Что это? (Электрическая плитка)
Давайте сначала вспомним, что плитка – это электрический прибор и поэтому необходимо обязательно выполнять правила безопасности. Когда она отключена, она …холодная. Если я включу ее, она…будет нагреваться. Что НЕЛЬЗЯ делать, когда плитка горячая? (Ставим знак «Осторожно пользоваться»)
А ещё у меня здесь спряталась вот такая змейка.
Приступаем к разгадке «тайны»…А вы помните, какую тайну мы должны разгадать? …происхождения ветра). Теперь давайте представим, что плитка - это земля. Земля нагревается Солнцем (в нашем случае электричеством). Я беру вот такую помощницу –
змейку, держу ее над «землей». Что-нибудь происходит? (Нет.)
Теперь я включаю плитку и продолжаю наблюдать за змейкой. Что мы видим? (Змейка начала вращаться.) Почему?
Оказывается, когда земля нагревается, она нагревает воздух, а теплый воздух легче холодного и, он начинает подниматься наверх. Поднимающийся теплый воздух заставляет змейку вертеться.
Рассматриваем схему «Движение воздушных масс».
Солнце нагревает воздух над Землей. Он становится легче и поднимается вверх, а над горами воздух холоднее, тяжелее, холодный воздух опускается вниз. Потом, нагревшись, поднимается вверх, а остывший с гор снова спускается вниз, туда, где теплый воздух как бы освободил им место. Этот поток воздуха и образует ветер.
Я предлагаю вам сделать свою змейку и повторить мой эксперимент.
А змейку вам поможет сделать схема – подсказка.
На приготовленных подносиках лежит все, что вам нужно.
Вы обведете тарелочки на квадратиках бумаги, чтобы получился круг (смотрите на схему, дальше нарисуете змейку и вырежете ее по линии, в середине змейки с помощью иголки сделаете ниточку, за которую удобно будет держать ее над плиткой.
Следите, пожалуйста, за порядком на столе. Все должно находиться на подносике, особенно следите за иголкой: она должна быть воткнута в подносик, её нельзя бросать, не уколите пальцы.
(Детям, у которых не получается нарисовать змейку, даются нарисованные заготовки или готовые змейки).
По мере выполнения работы дети подходят к плитке и экспериментируют. Меняясь, дети садятся за стол, раскрашивают свои змейки. По звоночку колокольчика все садятся на места.
Итог
Ребята, что мы сегодня с вами раскрыли «тайну» происхождения ветра. Узнали, что ветер – это движение (перемещение) воздуха. Узнали, что теплый воздух поднимается наверх, потому, что он легче холодного, а холодный воздух опускается вниз. Это перемещение воздуха образует ветер.
Молодцы ребята. Спасибо вам за работу. Дома вы можете продолжить эксперимент: попробуйте подержать змейку над батареей, над лампочкой, посмотреть, как она будет себя вести. Расскажите обязательно родителям, что вы узнали.
Самые сытные продукты, помогающие есть меньше
Составить предложения на английском языке
Паразитическая цивилизация породила элиту-паразита
В какое время можно восполнять пропущенные намазы
Тьютор для ребенка с рас: правовая норма и реальность