logo
Klimatologiya_ta_meteorologiya 1

6.6.2. Вплив тертя на швидкість і напрямок вітру

Мал. 6.16.Вітер у шарі тертя.

Мал.. 6.17. Графік зміни напрямку та швидкості вітру в шарі тертя (спіраль Екмана)

На висоті 10-15 м від земної поверхні внаслідок дії сили тертя швидкість дійсного вітру над суходолом вдвічі менша від градієнтного, а над морями становить 2/3 швидкості градієнтного вітру. З підняттям догори сила тертя зменшується і швидкість вітру поступово збільшується до швидкості градієнтного вітру на висоті близько 1000 м. Сила тертя впливає також на напрямок вітру. При рівномірному прямолінійному русі в приземному шарі повинно зрівноважуватись три сили: сила баричного градієнта, відхиляюча сила та сила тертя (мал. 6.16). Сила тертя протидіє руху, вона спрямована проти руху, то вона не може діяти на одній прямій з відхиляючою силою обертання Землі. Тому і сила баричного градієнта, яка зрівноважує суму цих двох сил, не може діяти на одній прямій з відхиляючою силою обертання Землі. На мал. 6.16 видно, що між силою баричного градієнта і швидкістю вітру не прямий, а гострий кут. Можна стверджувати, що напрямок вітру спрямований не вздовж ізобар, а відхиляється від них ліворуч у північній півкулі на кут в середньому 300. Над морем цей кут зменшується до 10-200, над суходолом збільшується до 40-500. На величину цього кута впливає термічна стратифікація атмосфери та швидкість вітру.

При підняті догори кут відхилення від ізобар поступово зменшується і на висоті близько 1000 м дорівнюватиме нулю градусів, тобто вітер наблизиться до геострофічного. Оскільки поблизу земної поверхні вітер відхилявся від ізобар ліворуч, то при піднятті догори вітер повертає праворуч за годинниковою стрілкою. Одночасно швидкість вітру з віддаленням від землі збільшується (мал. 6.17). На графіку представлено напрямок та швидкість вітру на висотах 10, 300, 700 та 1000 м. Криву, яка з’єднує кінці цих напрямків, називають спіраллю Екмана.

П

Мал.. 6.18. Ізобари (1) та траєкторії перенесення повітря (2) в приземних шарах циклону (а) та антициклону (б).

ри рівномірному русі повітря в циклонах та антициклонах, тобто при криволінійних ізобарах в шарі тертя сила тертя також не співпадає з відхиляючою силою. Тому і сила баричного градієнта не співпадає за напрямком з відхиляючою силою обертання Землі. Напрямок вітру також буде відхилятись від ізобар до центру циклону проти годинникової стрілки у північній півкулі та за годинниковою – у південній. В антициклоні в нижніх шарах повітря буде рухатись за годинниковою стрілкою в північній півкулі, одночасно повітря розтікається від центру до периферії (мал. 6.18).

Провівши лінії плину в нижніх шарах циклону побачимо, що вони мають вигляд спіралі, яка закручується проти годинникової стрілки і сходиться до центру циклону. Для цих ліній центр циклону є точкою сходження ліній або точкою конвергенції.

В нижніх шарах антициклону лінії плину також як спіраль, яка розходиться від центру за годинниковою стрілкою. У цьому випадку центр антициклону є точкою розходження ліній плину або точкою дивергенції. У південній півкулі лінії плину спрямовані за годинниковою стрілкою в циклоні та проти – в антициклоні.

Враховуючи усе наведене вище можна зробити такий висновок: якщо стати лицем у напрямку вітру, то найнижчий тиск буде ліворуч і дещо попереду, а найвищий – праворуч і дещо позаду. Таке розташування областей низького та високого тиску було знайдено емпірично ще в першій половині XIXст. І одержало назву баричного закону вітру або закону Бейс-Бало.