Откуда берется ветер? Исследовательская работа "откуда берется ветер"

Это нечто загадочное. Мы никогда его не видим, но мы всегда его чувствуем. Так почему же дует ветер? Узнайте в статье!

Ветер — это движение воздушных масс. Несмотря на то что мы не видим воздуха, мы знаем, что он состоит из молекул различных видов газов, в основном азота и кислорода. Ветер — это явление, при котором множество молекул движется в одном направлении.

Откуда же он берется? Ветер вызван различиями давления в атмосфере Земли: воздух из области с высоким давлением будет двигаться в сторону области с низким. Сильный ветер возникает, когда воздух перемещается между областями с огромными различиями в уровнях давления. Собственно, этот факт во многом объясняет, почему ветер дует с моря на сушу.

Образование ветра

Ветер — это движение воздуха у поверхности Земли. Он может быть нежным дуновением или сильным штормом. Самый сильный ветер случается во время явлений, называемых торнадо, циклонами и ураганами. Его вызывают изменения в температуре воздуха, суши и воды. Когда воздух двигается параллельно теплой поверхности, он нагревается и поднимается — это оставляет место для более прохладных масс. Воздух, «втекающий» в эти пустые пространства, — ветер. Его называют по направлению, из которого он исходит, а не по направлению, в котором он дует.

Бризы: береговые и морские

Береговые и морские бризы — это ветровые и погодные явления, характерные для прибрежных районов. Береговой бриз — это ветерок, дующий от суши к водоему. Морской бриз — это ветер, дующий с воды на землю. Почему дует ветер с моря и наоборот? Береговые и морские бризы возникают из-за существенной разницы температур наземной и водной поверхностей. Они могут простираться на глубину до 160 км или проявляться в виде локальных явлений, которые быстро ослабевают уже в первых нескольких километрах вдоль береговой линии.

С научной точки зрения...

Модели наземного и морского бриза могут сильно влиять на распределение тумана, вызывать накопление или рассеивание загрязнений по внутренним районам. Текущие исследования принципов циркуляции наземного и морского бриза также включают в себя попытки моделирования схем движения ветра, ведь это влияет на потребности в энергии (например, требования к нагреву и охлаждению) в пострадавших районах. Ветер также оказывает воздействие на зависящие от погодных условий операции (например, с воздушным судном).

Поскольку вода имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем пески или другие материалы земной коры, при определенном количестве солнечного облучения (инсоляции) ее температура будет расти медленнее, чем на суше. Независимо от температурной шкалы, в дневное время температура суши может колебаться в пределах десятков градусов, в то время как у воды изменяется менее чем на половину градуса. И наоборот, высокая теплоемкость предотвращает быстрые изменения температуры жидкости ночью, и, таким образом, в то время как температура суши может упасть на десятки градусов, у воды она остается относительно стабильной. Кроме того, более низкая теплоемкость материалов земной коры часто позволяет им остывать быстрее моря.

Физика моря и суши

Итак, почему дует сильный ветер? Воздух над соответствующими поверхностями земли и воды нагревается или охлаждается в зависимости от проводимости этих поверхностей. В течение дня более высокая температура земли приводит к возникновению более теплых и, следовательно, менее плотных и более легких воздушных масс над побережьем по сравнению с такими, прилегающими к поверхности воды. По мере того как теплый воздух поднимается (явление конвекции), более холодный воздух движется по направлению к пустотам. Вот почему дует ветер с моря, и в течение дня обычно бывает прохладный морской бриз, идущий от океана к берегу.

В зависимости от разницы температур и количества поднятого воздуха, морской бриз может иметь иметь порывы со скоростью от 17 до 25 км в час. Чем больше разница температур между сушей и морем, тем сильнее ветер земли и морской бриз.

Почему дует ветер с моря

После захода солнца воздушная масса над прибрежной землей быстро теряет тепло, в то время как над водой она обычно не слишком отличается от ее дневной температуры. Когда воздушная масса над землей становится прохладней, чем воздушная масса над водой, наземный ветер начинает дуть от земли до моря.

Возбуждение теплого влажного воздуха из океана часто приводит к возникновению над береговой линией дневных облаков. Кроме этого, нередко движение воздушных масс и морские бризы используются туристами для полетов на дельтапланах. Несмотря на то что наземные и морские бризы преобладают на морском побережье, они также часто регистрируются вблизи крупных водоемов. Береговые и морские бризы приводят к повышению уровня влажности, возникновению осадков и умеренным температурам в прибрежных районах.

Объяснение для детей: почему дует ветер

Морские бризы чаще всего наблюдаются в жаркие летние дни из-за неравных скоростей нагрева земли и воды. В течение дня поверхность суши нагревается быстрее поверхности моря. Поэтому часть атмосферы над землей теплее, чем над океаном.

Теперь вспомним, что теплый воздух легче, чем более холодный. В результате он поднимается. В результате этого процесса более прохладный воздух над океаном занимает место у поверхности земли, чтобы заменить восходящие теплые массы.

Тем не менее стоит знать о том, что ветер формируется не только в результате различий в температуре. Глобальные движения атмосферы возникают в результате вращения Земли. Эти ветры группируют пассаты и муссоны. Пассаты происходят вблизи экватора и двигаются либо с севера, либо с юга к экватору. В средних широтах Земли, между 35 и 65 градусами, преобладают западные ветры. Они дуют с запада на восток, а также в сторону полюсов. Полярные ветры дуют вблизи северных и южных полюсов. Они движутся с полюсов на восток или на запад соответственно.

Наш мир полон загадок и интересных вещей. Разгадать их — задача человечества. Впереди нас ждут еще большие открытия, а пока мы уже точно знаем ответ на вопрос о том, как и почему дует ветер, а также какими факторами обусловлено его образование. Это дает возможность прогнозировать изменения погодных условий.

Говоря коротко, ветер — это движение молекул воздуха. Для понимания того, откуда берется ветер, достаточно знать две основные вещи: чем является воздух и что такое давление воздуха (атмосферное давление). Воздух состоит из молекул азота (около 78 %), кислорода (около 21%), водяного пара (от 1 до 4 % около поверхности земли) и других микроэлементов. Каждый раз, когда мы дышим, воздух, который мы вдыхаем, состоит из примерно одинаковых относительных соотношений этих молекул, а кубический сантиметр воздуха на уровне земли содержит около 10 20 молекул.

Все эти молекулы воздуха движутся очень быстро, легко сталкиваясь друг с другом и любыми объектами на уровне земли. Давление воздуха определяется как величина силы, с которой эти молекулы воздействуют на заданную поверхность. В общем, чем больше молекул воздуха присутствует, тем выше давление воздуха.

Ветер, в свою очередь, управляется так называемой силой градиента давления . Изменения давления воздуха на заданном горизонтальном расстоянии заставляют молекулы воздуха из области относительно высокого атмосферного давления перемещаться в область более низкого давления. Такая горизонтальная разницы давления объясняет откуда берется ветер, который мы ощущаем.

Как солнце влияет на то, откуда берется ветер?

Итак, причем здесь солнце? Солнце нагревает поверхность Земли каждый день, но не равномерно. Поверхность Земли состоит из разных веществ на разных высотах. В результате воздух над ним будет неравномерно нагреваться солнцем. Например, воздух над землей нагревается быстрее, чем воздух над океанами и озерами. Эти разные воздушные массы будут иметь разное давление воздуха, и определять то место, откуда берется ветер.

Когда воздух над землей нагревается, он расширяется и поднимается выше в атмосферу, создавая более низкое давление на своем пути. С другой стороны, воздух над близлежащим океаном будет более прохладным и тяжелым, что приводит к образованию зон с более высоким атмосферным давлением.

По мере того, как теплый воздух над землей поднимается, более прохладный воздух над водой будет быстро перемещаться, заполняя пространство, оставленное восходящим теплым воздухом. В общем, молекулы воздуха будут стремиться двигаться быстрее перемещаясь из области высокого давления в зону более низкого давления. Именно по этой причине, устанавливают на побережьях морей и океанов.

Области высокого и низкого давления, отображаемые на карте погоды, обычно перемещаются легким атмосферным потоком воздуха, который мы испытываем на открытом пространстве. Разница давления, вызывающая такой ветер составляет всего около 1% от общего атмосферного давления. Напротив, ветры во время штормов являются результатом гораздо более сильных и более концентрированных изменения атмосферного давления. Их отличным примером служат торнадо.

В июне 2003 года исследователи из Applied Research Associates разместили научный зонд прямо на пути разрушительного торнадо F4 около Манчестера, в американском штате Южная Дакота. Они обнаружили, что по радиусу торнадо давление воздуха упало на 10 процентов сравнительно с общей величиной атмосферного давления. Магнитуда этих скачков давления воздуха и очень короткое расстояние, на котором они происходят, объясняют, почему ветер при торнадо настолько разрушителен: молекулы воздуха на большой скорости стремятся в центр торнадо с низким атмосферным давлением. При этом водяной пар содержащийся в воздухе часто конденсируется, создавая видимую «конденсационную воронку».

Источник: Экологический блог (сайт)

Другие новости экологии:

Ученые доказали, что вода на самом деле имеет вкус. По их словам, человеческий язык благодаря своим кислым клеткам способен распознать уникальный вкус...

В США набирает все большую популярность использования возобновляемых источников энергии. За последние девять лет мощность возобновляемой энергетики в...

Ученые работают над выведением «коров будущего». Новая порода коров будет более устойчивой к высоким температурам воздуха. В мире более половины крупн...

Стивен Хокинг предложил человечеству покинуть Землю в ближайшие 100 лет... Известный английский физик-теоретик Стивен Хокинг (Stephen Hawking) заявил, что человечество должно покинуть Землю на в ближайшие 100 лет, учитывая уг...

Откуда берется ветер?

Причины появления ветра можно рассматривать по-разному. Во-первых, можно рассматривать ветер применительно к своему району и, во-вторых, применительно ко всей поверхности Земли.

В любой местности существует разница давления, поэтому в данном районе дует ветер. Если ты живешь на морском побережье, ты можешь наблюдать это каждый день. В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.

То, что происходит в нашем районе, происходит с ветром и в больших масштабах на земном шаре. На Земле самым теплым местом является экватор. Поэтому в этой полосе теплый воздух постоянно поднимается вверх. Этот воздух направляется в сторону полюсов, на север и юг. Затем на определенных широтах, называемых «конские широты», он опускается вниз и продолжает свое движение, но уже в двух направлениях - к полюсам и экватору.

Если бы не было вращения Земли, существовали бы только северные и южные ветры. Но из-за вращения Земли все ветры в Северном полушарии сдвигаются вправо, в Южном полушарии - влево. Ветры, дующие с «конских широт» в сторону экватора, называются «пассаты», в сторону полюсов - «весты». Соединенные Штаты в основном находятся в зоне «вестов».

В других частях земного шара также существуют свои «доминирующие ветры». Как ты уже понял, ветры ниоткуда не берутся, причина их появления - в различной степени нагревания поверхности Земли в разных ее регионах.

- Откуда берется ветер?

Деревья качаются, вот и ветер!

А кто деревья качает?

Как кто? Бог!

Это примерный пересказ отрывка из детских вопросов и ответов Викентия Вересаева. И ведь нельзя отрицать, что объяснение вполне разумное. Хотя и недостаточно точное. Так откуда берется ветер?

Для начала – что есть ветер? Это перемещение воздушных масс по поверхности планеты. Более обширный вопрос – под воздействием каких факторов происходит это перемещение? Первый и главный фактор – это разница атмосферного давления на соседствующих участках надземной поверхности. Из областей высокого давления в области низкого давления естественным путем устремляется воздушная масса. От величины перепада давления зависит интенсивность ветра – от дуновения до урагана.

Из области тех же детских вопросов: как в маленькую форточку за короткое время входит столько свежего воздуха, что он практически замещает собой всю предыдущую атмосферу помещения? Да просто происходит интенсивное перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого, таким образом, создается все тот же ветер в миниатюре.

Зарождение ветра лучше всего иллюстрировать примером с вечными морскими бризами. Чем объяснить постоянные потоки воздуха с моря к суше? В течение дня суша нагревается гораздо сильнее, чем вечно движущаяся морская поверхность. Теплый воздух непрерывно поднимается с земли вверх, а на смену ему с моря в направлении берега идет поток более холодного воздуха. К ночи картина меняется. С заходом солнца воздух над землей становится прохладным, а над морем еще сохраняется тепло, и теперь уже с берега к морю дует ветер.

Это же объяснение и тому, почему всегда ветрено в горах. Теплый низинный воздух постоянно перемещается вверх, встречаясь с холодным воздухом больших высот. Чем теплее внизу и холоднее на вершине, тем интенсивнее воздушные потоки. В горах этот процесс усиливается не только разностью температур, но и чрезвычайно сильным различием атмосферного давления.

Казалось бы, понятнее некуда. Но это еще не все. Можно до бесконечности рассуждать на темы: почему ветер бывает южным и северным, западным и восточным? Из каких соображений ему присваиваются странные и даже романтичные имена: сирокко, пассат, вест? Чтобы ответить на эти, совсем не детские, вопросы, нужно рассматривать тему не в масштабе определенного участка земли и суши, а в масштабах всего земного шара. Самые жаркие экваториальные широты являются неиссякающим источником теплого воздуха, массы которого постоянно поднимаются над поверхностью планеты и устремляются равномерно на север и юг. В районе широт со странным названием «конские» воздушные слои устремляются вниз, и далее движутся целенаправленно к южному и северному полюсам и обратно к экватору. Вращение Земли вносит свои коррективы, и, помимо чисто северных и южных ветров, планету опоясывают своими потоками пассаты – экваториальные ветры, и весты – ветры с полюсов. А все прочие названия получают свое определение уже в масштабах географических объектов, например, знойных пустынь.

Это все по науке. А как хочется верить в магическую силу ветра, который «могуч, ты гоняешь стаи туч… Не видал ли где на свете ты царевны молодой?..» Ведь он, ветер – полноправный герой сказок и преданий, легенд и песен, суеверий и страхов. Видно, и вправду ветер – посланник Бога, пробуждаемый качающимися деревьями. Уж очень красивый образ.

Вячеслав Федорков

Ученик выступал с данной работой на окружном Фестивале исследовательских работ в 2013-2014 учебном году.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Цель проекта: Рассказать о происхождении ветра, его воздействии на окружающую среду, влияние на формирование климата и доказать это опытами. Гипотеза: Ветер как погодное явление оказывает влияние на формирование климата в данной местности. Задачи: 1. Изучить литературу по проблеме исследования. 2. Сделать выводы после изучения литературы. 3. Проведение опытов. 4. Подведение итогов. Методы исследования: 1. Метод анализа теоретической литературы. 2. Наблюдение за окружающей средой. 3. Метод моделирования. 4. Метод эксперимента. 5. Метод прогнозирования.

Что такое ветер Ветер - это движение воздушных масс в следствии их неравномерного прогрева. Так воздух перемещается всегда из области более высокого атмосферного давления на территорию с более низким. В любой местности существует разница давления, поэтому в данном районе дует ветер. Если вы живете на морском побережье, то можете наблюдать это каждый день. В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.

Классификация ветров В метеорологии ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Анализ литературы по нашему вопросу позволил провести следующие эксперименты.

Откуда берется ветер. Опыт 1 Из-за разницы температур на улице и в квартире воздух должен двигаться с холодной стороны в теплую, то есть туда где температура выше. К приоткрытому окну поднесли легкий материал который будет служить индикатором движения воздуха. Вывод: Воздух движется в сторону более теплого.

Почему ветер дует. Опыт 2 Так как теплый воздух легче холодного проведем опыт из которого будет видно, что потоки холодного воздуха вытесняют теплый. Зажженую свечу поднесли к приоткрытой двери. Если держать свечу над верхним краем двери, то пламя свечи будет отклонятся в сторону улицы. Если же свечу поставить на пол, то пламя свечи будет отклонятся в сторону комнаты. Вывод: ветер - это движение воздуха. Теплый воздух легче, он поднимается вверх и выходит на улицу, его место занимает холодный воздух.

Формирование ветра в городе. Опыт 3, наблюдение, методика работы В период с ноября по январь проводился эксперимент – наблюдение. Цель его – определить способы формирования и направление ветра в городе Петрозаводске. Реализация эксперимента: каждый день записывать в одно и то же время утром и в одно и тоже время вечером направление ветра, отмечая при этом температуру воздуха, выпавшие осадки, другие погодные изменения. Все данные записывались в один блокнот, заполнялась таблица. После проведения опыта все данные оформились в диаграмму, характеризующую режим ветра в конкретном пункте по данным за месяц - Розу Ветров. Вывод: ветра юго-восточного и восточного направления приносят в Петрозаводск потепление, которое выражается в повышении температуры, выпадении осадков в виде дождя. Ветра северо-восточного и западного направлений приносят в Петрозаводск похолодание, выражающееся в понижении температуры, усилении мороза. Таким образом можно сказать, что различные по направлении ветра оказывают различное влиянии на погоду Петрозаводска.

Формирование ветра в городе. Опыт 3, таблица

Формирование ветра в городе. Опыт 3, результаты На основании полученных данных и построенной диаграммы можно сделать вывод что в городе Петрозаводске преобладают ветра северо-западного и юго-восточного направления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. В ходе изучения появления ветра и самого понятия ветра удалось понять какое огромное значения оказывает ветер и его изучение и прогнозирование на жизнь человека. После проведения опытов и экспериментов, которые вызвали наибольший интерес в исследовании, удалось понять откуда берется ветер и как он влияет на формирование погоды в городе Петрозаводске в зимний период. Наша гипотеза доказана.

Список литературы и статей из интернета http://www.kartravel.ru/page11.html http://dic.academic.ru/dic.nsf/sea/7856/%D0%A0%D0%9E%D0%97%D0%90 http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/8001/%D0%A0%D0%9E%D0%97%D0%90 http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/127969/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B0 5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B0_ %D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2 6. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%82%D0%B5%D1%80 7. http://www.solnet.ee/sol/005/v_059.html 8. http://potomy.ru/world/437.html