Конвекция ветер: Cb, сдвиг ветра, конвекция — Pogoda 48

Posted on by alexxlab

Содержание

Cb, сдвиг ветра, конвекция — Pogoda 48

Динамическая конвекция возникает на некотором уровне в атмосфере (от нескольких сотен метров до 2-3 км), когда вследствие неких динамических причин (например, наличие фронта и(или) сходимость воздушных потоков в ложбинах и циклонах) вертикальный градиент Т достигает сухоадиабатического.
Динамическая конвекция в чистом виде хорошо выражена в ночное время, а в дневное время она (если нет плотной фронтальной облачности и просвечивает солнце, и воздушная масса довольно влажная) обычно комбинируется с термической.
При этом (что очень важно) горизонтальный размер неоднородностей Т при динамической конвекции имеет масштаб в несколько км и более (особенно в ТВМ), поэтому сразу возникают обширные восходящие потоки и сразу (с нуля, не проходя стадию кучевых облаков) формируются КД или даже целые кластеры КД. В начальной стадии развития такие кластеры похожи на слой плотных СК, но в любом случае с кучевыми облаками они не имеют ничего общего.

То есть днём в зонах фронтов и циклонов, даже если конвекция в основном динамическая, примесь КЧ может иметь место. Но ноью, когда термической конвекции не может быть в принципе*, конвекция чисто динамическая, поэтому образуются только КД (без КЧ).

*Речь идёт о суше. А над морем термическая конвекция (а значит и КЧ) может развиваться и ночью.

Термическая конвекция возникает в дневное время при прогреве приземного слоя снизу и достижении верт. градиента Т 1°/100 м (сухоадиабатический градиент). При этом горизонтальное поле приземной Т пятнистое (из-за различий в свойствах подстилающей поверхности возникают чередующиеся пятна с колебаниями Т порядка 1°), и образуются сначала небольшие восходящие потоки (термики) в виде струй и пузырей диаметром от 50-100 м до нескольких сотен метров (этот размер как раз соответствует размеру неоднородностей приземного поля Т).

Они (если воздух не слишком сух), поднимаясь, достигают уровня конденсации, и приводят к образованию кучевых облаков. Если неустойчивость атмосферы сильна, то эти термики объединяются в более обширные конвективные потоки и приводят к образованию МК, КД облаков.


В тропической воздушной массе особенно высоки вертикальные градиенты Т, это приводит к активному перемешиванию воздуха в дневные часы от земли до высот 2-3 км (а то и более). Если точка росы низка, то облаков нет, но конвекция (сухая), всё равно есть, поэтому днём ветер у земли порывистый (если дело происходит не в барическом болоте, где ветер на высотах слаб) — порывы как бы «падают» (временами опускающиеся нисходящие потоки) с высоты.


В широком смысле шквалом можно называть любое усиление ветра до 10 м/с и более, связанное с конвекцией (даже если не соблюдается формальный критерий 8 м/с за 2 минуты), до и после которого ветер сравнительно слабый (или умеренный). Главное — что это усиление не связано с характером барического поля, а обусловлено исключительно конвекцией (обычно с образованием КД, но не обязательно)


Скорость горизонтального перемещения конвективной ячейки зависит от скорости ведущего потока + скорость бокового разрастания ячейки.
При слабом ВП основную роль играет как раз второй фактор.

Во-вторых, на развитие КД влияет не столько сам ВП, сколько сдвиг ветра в облачном слое (например, между уровнями АТ-850 и АТ-500).
Считается, что большой сдвиг ветра (а наблюдается он вблизи струйных течений, то бишь вблизи активных ХФ, особенно сдвоенных ПФ+УФ, где и возникают самые развитые КД с сильными ливными и грозами, а порой и смерчами) способствует интенсивному развитию КД, так как:

а) облако при этом имеет несколько наклонную форму, и выпадающие осадки не гасят восходящий поток,
б) облако обтекается потоком снаружи почти как твёрдое тело, и поэтому вовлечение окружающего сухого воздуха внутрь облака невелико.
Но в зонах больших сдвигов ветра вблизи фронтов (особенно сдвоенных) велика и скорость ВП, а потому КД движутся быстро. То бишь интенсивность осадков высока, но КД быстро проходит через данный пункт и сумма осадков может быть не столь уж велика.

С другой стороны, в барических болотах и окллюдирующихся циклонах сдвиг ветра слабый и не стимулирует усиление конвекции, но зачастую она развивается довольно активно вопреки этому, при наличии достаточной влаги в нижней тропосфере.

А поскольку в таких условиях ВП слаб, то КД движутся медленно, и хотя интенсивность осадков может быть меньше, чем в зоне фронта (особенно сдвоенного), осадки могут длиться довольно долго и в итоге сумма осадкоы будет больше, чем от супермощного фронтального быстродвижущегося КД.

В общем, связь эта противоречивая и нелинейная.

Конвекция

Конвекция — это один из способов теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкостей или газов. Наглядный пример конвекции — это ощущение тепла, электрической лампочки (не касаясь её), ощущение горячих струй воздуха, исходящих от раскаленного на солнце песка. Также, примерами конвекции могут являться дым, исходящий из печной трубы, облака и туман. Все эти явления происходят по причине неравномерного нагрева газов или жидкостей. Теплые слои стремятся переместиться выше, а холодные — напротив, опускаются. Мы уже знаем, что при нагревании тела расширяются, а значит, уменьшается их плотность.

Теплый воздух стремится вверх, т.к. сила Архимеда, выталкивающая его из холодного воздуха, становится больше силы тяжести. Не следует путать это с теплопроводностью: теплый воздух сам поднимается, а не нагревает слои воздуха, которые выше. Таким образом, потоки теплого воздуха осуществляют перенос энергии.

Существует естественная и вынужденная конвекция. Примером естественной конвекции может быть равномерное нагревание или охлаждение жидкостей или газов. Скажем, вода в чайнике, постоянно циркулирует из-за того, что сначала нагреваются нижние слои воды. Эти нагретые слои вытесняются верхними холодными слоями, которые опускаются на дно и, в свою очередь нагреваются от источника тепла. Через какое-то время, температура нижних слоёв снова превысит температуру верхних, в результате чего, верхние слои вновь опустятся вниз. Подобный процесс происходит и с воздухом. Самый очевидный пример естественной конвекции в природе — это ветер.

Хорошо известно, что в разных областях Земли разный климат и, соответственно, неравномерно нагретый воздух. Более нагретый воздух в одной области вытесняется менее нагретым воздухом из другой области. Поскольку речь идёт о перемещении огромных масс воздуха на существенное расстояние, то сильные ветра — неудивительное явление.

Примером вынужденной конвекции в быту является, например, использование вентилятора или кондиционера, который перемешивают воздух. Также перемешивание какой-либо неравномерно нагретой жидкости — это вынужденная конвекция, т.к. потоки возникают не из-за разности температуры, а из-за механического перемещения частиц.

Исходя из объяснения процесса, можно сделать вывод, что для стимуляции конвекции нужно нагревать жидкости или газы снизу или же остужать их сверху. Ведь если их нагреть сверху или остудить снизу, все слои так и останутся на своем месте, и никакой циркуляции не произойдёт. Как раз поэтому, батареи устанавливаются поближе к полу, а кондиционеры — поближе к потолку.

Батарея нагревает нижние слои воздуха в комнате, которые всплывают вверх, а более холодные оседают, после чего тоже нагреваются батареей. Также происходит и с охлаждением: кондиционер охлаждает верхние слои воздуха, из-за чего те опускаются вниз, а их место занимают более теплые слои, после чего тоже охлаждаются.

Заметим ещё один важный пункт. Конвекция не может происходить в твердых телах, потому что, как мы уже знаем, в твердых телах частицы не перемещаются, а только колеблются.

13. Ветер, турбулентность, конвекция.

Ве́тер — поток воздуха, движущийся относительно земной поверхности со скоростью свыше 0,6 м/с [1].

Ветры над большими площадями образуют обширные воздушные течения — муссоны, пассаты, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное[2] направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него. Так, при охоте на животное с острым нюхом к нему подходят с подветренной стороны[3] — во избежание распространения запаха от охотника в сторону животного.

Виды ветров

Бриз — ветер, дующий с берега в море и с моря на берег; в первом случае называется береговым бризом, а во втором — морским.

Муссон — периодический ветер, изменяющий свое направление в зависимости от времени года. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе.

Пассаты — ветры, дующие с довольно постоянной силой трех-четырёх баллов; направление их не сохраняется всегда постоянным, но изменяется, в тесных, однако, пределах.

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ АТМОСФЕРЫ — беспорядочные вихревые движения небольших масс воздуха (скоплений молекул), непрерывно изменяющихся по своему составу. Каждая частица воздуха участвует одновременно как в этих движениях, так и в ламинарном переносе определённого слоя атмосферы. Частицы воздуха, переносимые вихрями из одного слоя атмосферы в другой, приносят с собой свойства (скорость движения, темп-ру, влагосодержапис, твёрдые примеси и т.д.), присущие слою, из к-рого они вышли. Тем самым Т. а. обусловливает перемешивание горизонтальных слоев и способствует увеличению однородности атмосферы. Т. а. воспринимается как порывистость ветра. В приземном слое Т. а. резко ослабляется с приближением к земной поверхности (уменьшаются размеры вихрей и переносимых ими масс). В этом слое интенсивность Т. а. возрастает от величин, характерных для молекулярных процессов (в пограничном слое толщиной неск. см), до величин, в десятки и сотни тысяч раз больших на вые. 30—40 м (см. Коэффициент турбулентного обмена).

Конвекция в атмосфере, вертикальные перемещения объёмов воздуха с одних высот на другие, обусловленные архимедовой силой: воздух более тёплый и, следовательно, менее плотный, чем окружающая среда, перемещается вверх, а воздух более холодный и более плотный — вниз. При слабом развитии Конвекция (в атмосфере) имеет беспорядочный, турбулентный характер. При развитой Конвекция (в атмосфере) над отдельными участками земной поверхности возникают восходящие и нисходящие токи воздуха, пронизывающие атмосферу иногда до высот стратосферы (проникающая Конвекция (в атмосфере)). Вертикальная скорость восходящих токов (термиков) при этом обычно порядка нескольких м/сек, по иногда может превышать 20—30 м/сек. С проникающей Конвекция (в атмосфере) обычно связано образование облаков Конвекция (в атмосфере) — кучевых и кучево-дождевых (грозовых).

Конденсат и Сырой ветер

Новости

Один из самых распостраненных вопросов.

Поднеся зимой руку стеклу мы чувствуем холодок от него. Стекло холодное не потому, что у окна теплозащитные свойства ниже чем у стены в несколько раз, а потому что у стекла теплопроводность выше и тепло от человеческой руки, прижатой к стеклу, быстрее отводится. Это — по ощущению. А температура поверхности стекла, всё-таки, ниже, чем у стены (зимой) за счёт более слабой теплозащиты.

На границах контакта происходит быстрый отвод тепла и происходит быстрое локальное охлаждение поверхности. Нарушается тепловой баланс т.к. организм не может быстро восполнить в зоне контакта потерю тепла. Простой пример из жизни: если в одной комнате или кухне половину пола закрыть ламинатом, а другую керамической плиткой, то любому человеку идущему по полу босиком комфортнее будет ходить по ламинату, хотя температура в помещение одинаковая. А происходит это потому, что теплопроводность плитки выше и тепло наша босая ступня теряет быстрее при ходьбе по плитке.


Есть такое физическое явление — конвекция: тёплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Зимой вдоль стекла сверху вниз «течёт» холодный воздух, это легко проверить, подставив руку ладонью вверх к середине стекла; будет ощущаться «дутьё». При поднесении свечки, пламя действительно колышется потоком нисходящего воздуха, поэтому кажется что дует.  Самые холодные места — стекло и монтажный шов, — место примыкания оконной рамы к стене, особенно, если он плохо пропенен.
И ещё. Когда заменяется двухрамная конструкция, типа «сталинских» или дореволюционных окон, однорамное энергоэффективное (то есть, стеклопакетное) окно, установленное на место наружной «нитки остекления», попадает в зону «холодных изотерм», охлаждаясь от наружной части стены. Это приводит к усилению «холодной» конвекции. Думаю, что температура в середине комнаты у Вас нормальная, и даже, может быть, повышенная. Чтобы уменьшить этот неприятный эффект, в подоконник врезаются пластмассовые жалюзи, которые продаются на строительных рынках, чтобы «тепловая завеса» от батареи не давала холодному конвекционному воздуху пробиваться в комнату. 
Нужно добавить рассказ об одном малоизвестном эффекте герметичных окон: при закрытых окнах начинает повышаться влажность в помещении от дыхания людей. Холодный конвективный воздух воспринимается человеком как сырой ветер. Чтобы его подсушить, можно врезать в окно гигроуправляемый приточный вентиляционный клапан, который понизит температуру, подсушит воздух (у тёплого воздуха абсолютная влажность выше, чем у холодного) и превратит сырой ветер в более сухой, который уже не ощущается так сильно. 
Напоминаю, что по санитарным нормам температура в середине помещения должна быть 20-22 градуса, но допустима 18-24.

И ещё. О «сыром ветре». При большой площади остекления, человек, находящийся у такой поверхности, будет испытывать дискомфорт тем сильнее, чем больше разница температур между его температурой и температурой поверхности стекла. Дело всё в том, что теплопередача от тела к телу осуществляется не только конвекцией, но ещё и теплопроводностью и излучением (радиацией). Любое нагретое тело отдаёт часть своего тепла более холодному телу. Интенсивность этой составляющей теплопотерь возрастает пропорционально перепаду температур между телами. Поэтому «сырой ветер» это совокупность всех трёх видов теплопередачи, а не только и не столько конвекция. Это — по ощущению. А движение воздуха (ветер), всё-таки, — конвекция. 
Ощущение это-отражение свойств предметов объективного мира, возникающее в результате воздействия их на органы чувств и возбуждения нервных центров коры головного мозга(БСЭ).
Для снижения температуры тела заболевшего ребёнка иногда используют «дедовский» метод: малыша натирают спиртом для увеличения скорости теплоотдачи. Если растереть руку эфиром например, почувствуете существенное охлаждение этого места.

Оригинал статьи здесь.

Каждый год при наступлении холодов, к середине сентября, когда отопление еще не включили, все закрыли герметично окна. Влажность повысилась. И посыпались звонки, похожие как близнецы:
— У нас дует из окон, нам сказали (или «мы считаем») что нам надо заменить уплотнитель, и т.д. и т.п. Когда батареи центрального отопления становятся теплыми, перестает дуть! Фантастика! Нет, физика.

Так что нужно сначала определить «Дует» или «Кажется что дует»

Если все-таки Дует, звоните, обязательно поможем!


Подписывайтесь на группу в ВК 

Выирывайте призы!

 

 

 

Виды теплопередачи – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

  

  • Участник: Ромашов Владимир Михайлович
  • Руководитель: Гурьянова Галина Александровна   

Цель работы: расширение кругозора, повышение эрудиции, развитие интереса к экспериментальной физике, умений демонстрировать и объяснять опыты, научиться работать самостоятельно.  

Техника безопасности по теме «Тепловые явления»

  1. Будьте внимательны, дисциплинированны, аккуратны, точно выполняйте указания учителя.
  2. До начала работы приборы не трогать и не приступать к выполнению лабораторной работы до указания учителя.
  3. Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её описание, уясните ход её выполнения.
  4. Не оставляйте рабочего места без разрешения учителя.
  5. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем.
  6. Не держите на рабочем столе предметы, не требующиеся при выполнении задания.
  7. При выполнение опытов нельзя пользоваться разбитой стеклянной посудой или посудой с трещинами.
  8. Стеклянные колбы при нагревании нужно ставить на асбестовые сетки. Воду можно нагревать до 60–70°С.
  9. Осколки стекла нельзя собирать со стола руками. Для этого нужно использовать щетку с совком.
  10. Нельзя оставлять без присмотра нагревательные приборы.
  11. Не устанавливайте на краю стола штатив, во избежание его падения.
  12. Будьте внимательны и осторожны при работе с колющими и режущимися  предметами.
  13. Берегите оборудование и используйте его по назначению.
  14. При получении травмы обратитесь к учителю.

Введение

В своей работе по теме «Виды теплопередачи» я проведу и объясню три эксперимента, описанные в учебнике Перышкина А.В. Физика. 8класс.

Цель работы: расширение кругозора, повышение эрудиции, развитие интереса к экспериментальной физике, умений демонстрировать и объяснять опыты, научиться работать самостоятельно.

Выдвигаемая гипотеза: внутреннюю энергию тел можно изменять путем теплопередачи. Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Опыт № 1.

Теплопроводность

На примере этого опыта я хотел показать действие теплопроводности наглядно. При нормальных условиях тепло должно передаваться равномерно вследствие колебательных движений частиц.

К металлической линейке с помощью воска я прикрепил несколько кнопок. Закрепив линейку в штативе, я начал нагревать один конец линейки с помощью спиртовки. Линейка начала постепенно нагреваться, это можно доказать тем, что воск начал таять постепенно и кнопки поочерёдно начали отпадать.

Вывод из опыта № 1

Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура в следующей части линейки. При теплопроводности не происходит переноса самого вещества. Теплопроводность металла хорошая, у жидкостей невелика, у газов еще меньше.

Применения теплопроводности

  • Теплопроводность используется при плавлении металлов.
  • В электронике используют настолько плотное расположение плат, что теплоноситель проникает туда с трудом. Поэтому приходится тепло от электронных чипов отводить теплопроводностью.
  • Нагрев дна кастрюли на плите газом. Горящий газ греет дно кастрюли, а тепло передается через стенку дна путем теплопроводности. В кухонной посуде ручки чайников и кастрюль обычно делают деревянными или пластмассовыми в связи с тем, что у дерева и пластмассы плохая теплопроводность.
  • Поверхность утюга, которой гладят металлическая, чтобы хорошо прогревалась, а вся остальная часть утюга пластмассовая, чтобы не обжечься.
  • Плохую теплопроводность газов в основном используют, как теплоизоляцию, чтобы предохранять помещения от замерзания.
  • Плохая теплопроводность газов используется в окнах. Между двумя стёклами в окне находится воздух, поэтому воздух долгое время сохраняет тепло.
  • Термос работает по такому же принципу, что и окно. Между внутренними стенками и внешними находится воздух, и тепло очень медленно уходит.
  • Теплопроводность газов используется во многих строительных материалах, например, в кирпичах. В кирпиче находятся отверстия не просто так, а для сохранения тепла. Стены состоят из двух слоёв, между которыми находится воздух, это сделано для сохранения тепла.
  • Дома в зонах вечной мерзлоты строят на сваях.
  • Тонкой полиэтиленовой плёнкой можно защищать растения от холода, потому что полиэтилен – плохой проводник тепла.
  • Материалы, не пропускающие тепло, используются при космических полётах, чтобы пилоты не замерзали.
  • Горячие предметы лучше брать сухой тряпкой, нежели мокрой, потому что воздух хуже проводит тепло, чем вода.

Теплопроводность в природе

У многих не перелётных птиц температура лапок и тела может различаться до 30 °С. Это связано с тем, что им приходится ходить по холодной земле или по снегу, чтобы не замёрзнуть, низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу.

Образование ветра это тоже теплопроводность. Зарождаются ветра обычно около водоёмов. Днём суша нагревается быстрее чем вода, то есть над водой воздух более холодный, следовательно, его давление выше, чем у воздуха, который над сушей, и ветер начинает дуть в сторону суши. Ночью же суша остывает быстрее, чем над водой, и воздух над ней становится холоднее, чем тот, что над водой и ветер дует в сторону воды.

Мех животных обладает плохой теплопроводностью, что защищает их от перегрева и замерзания.

Снег, будучи плохим проводником тепла, предохраняет озимые посевы от вымерзания.

Внешняя температура тела у человека держится постоянной благодаря теплопроводности и её свойству, согласно которому, при взаимодействии микрочастиц они передают друг другу тепло.

Интересные факты о теплопроводности

Самую большую теплопроводность имеет алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше чем у меди. Если алмазную ложечку опустить в горячий чай, то вы сразу обожжётесь из-за того, что тепло дошло до конца ложки.

Теплопроводность стекла настолько мала, что вы можете взять стеклянную палочку, раскаленную посередине, за концы, и при этом даже не почувствовать тепла.

Итальянские учёные изобрели рубашку, позволяющую поддерживать постоянную температуру тела. Лето в ней не буде жарко, а зимой – холодно. Это связано с тем, что она сшита из специального материала, не пропускающего тепло.

Опыт № 2. Излучение

В этом опыте я хотел показать способ передачи тепла без взаимодействия двух тел. Тепло должно передаваться приёмнику, а тот в свою очередь пускать его через трубку в жидкостный манометр. Вследствие нагрева воздуха в колене соединённом с жидкостным манометром, жидкость должна опуститься.

Я соединил колено жидкостного манометра с теплоприемником. Зажёг спиртовку и поднёс к ней теплоприёмник светлой стороной, но на определённое расстояние. Жидкость в колене манометра, соединённом с приёмником, немного уменьшилась. Выровняв количество жидкости в манометре, я снова поднёс теплоприемник к источнику тепла, но уже тёмной стороной. Жидкость в колене манометра, соединённом с приёмником, уменьшилась, но значительно сильнее и быстрее. Воздух в теплоприемнике нагрелся и расширился, стал давить на жидкость в колене манометра.

Вывод из опыта № 2

Энергия передавалась не теплопроводностью. Между нагретым телом и теплоприемником находился воздух – плохой проводник тепла. Следовательно, в данном случае передача энергии происходит путем излучения.

Передача тепла излучением отличается от других видов теплопередачи. Она может осуществляться даже в полном вакууме.

Важным и отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит, что если поместить тело в теплоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии. Часть тепла полученного излучением поглощается, а часть отражается.

Применения излучения

Способность тел по-разному поглощать энергию излучения используется на практике. Так, поверхность воздушных шаров, крылья самолетов красят в серебристой краской, чтобы они не нагревались солнцем.

Лучевой нагрев помещения специальными инфракрасными радиаторами. Такой нагрев более эффективный, чем нагрев конвекцией, так как лучи свободно проходят сквозь воздух.

Излучение используют на космических аппаратах. Так как там нет воздуха, не получится по-другому передать тепло.

Если находиться рядом с лампой накаливания можно почувствовать тепло исходящее от неё.

Солнечные батареи работают по принципу излучения. Солнце испускает мощные тепловые лучи. Солнечные батареи принимают тепловые лучи и перерабатывают их в энергию. Такие батареи хорошие приёмники для солнечных лучей, потому что их поверхность тёмного цвета, и они хорошо нагреваются. Такие батареи используются на космических станциях и спутниках.

От компьютеров и мобильных телефонов тоже исходит тепловые лучи.

Приборы ночного видения. Такие приборы сделаны из материалов способных превращать тепловые излучения в видимые. Такие приборы используются для съёмки в абсолютной темноте. Они способны улавливать различные участки, температура которых различается на сотые доли градуса.

Интересные факты

Чем более тёмное тело, тем лучше оно поглощает тепло. Зеркальные поверхности отражают тепло полученное излучением. Абсолютно черное тело – физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах.

Когда объект нагревается до высокой температуры, он начинает светиться красным цветом. В процессе дальнейшего нагревания объекта, цвет его излучения меняется, проходя через оранжевый, желтый, и дальше по спектру, чем горячее — тем меньше длина волны излучения.

Когда излучение, распространяясь от тела-источника, достигает других тел, то часть его отражается, а часть ими поглощается. При поглощении энергия теплового излучения превращается во внутреннюю энергию тел, и они нагреваются.

Змеи отлично воспринимают тепловое излучение, но не глазами, а кожей. Поэтому и в полной темноте они способны обнаружить теплокровную жертву. Гремучие змеи и сибирские щитомордники реагируют на изменения температуры до тысячной доли градуса.

80 процентов тепла тела излучается головой человека.

Если бы не свойства излучения, то земля бы замёрзла. Так как земля постоянно излучает тепловые лучи в бесконечное пространство.

Глаза таракана чувствуют колебания температуры в сотую долю градуса.
На каждый квадратный метр земной поверхности попадает около 1 кВт тепловой энергии Солнца, что достаточно, чтобы вскипятить чайник за считанные минуты. 

Опыт № 3. Конвекция

Рассмотрю явление передачи тепла с помощью конвекции. Этим опытом я хочу показать, как действует конвекция. Если опыт пройдёт успешно, то тепло должно передаваться снизу вверх.

Я налил холодную воду в колбу и добавил туда марганцовокислого калия для того, чтобы видно было процесс нагрева. Зажег спиртовку и начал подогревать колбу. Видно, как струи подкрашенной воды поднимаются вверх. Нагретые слои жидкости – менее плотные и поэтому более легкие – вытесняются более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается.

Вывод из опыта № 3

При конвекции энергия переносится самими струями жидкости или газа. При конвекции происходит перенос вещества в пространстве. Для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу. Конвекция в твердых телах происходить не может.

Конвекция бывает двух видов: естественная – нагревание жидкости или газа и его самостоятельное движение; принудительная – смешивание жидкостей или газов с помощью насосов или вентиляторов.

Применение конвекции

Нагрев дна кастрюли на плите газом. Горящий газ греет дно кастрюли, а тепло передается через стенку дна путем теплопроводности. Далее тепло от дна кастрюли поступает в воду и распространяется по всему объему воды путем конвекции.

Конвекция используется в конвекционных печах или микроволновках. Суть работы конвекционных печей состоит в том, что благодаря вмонтированному в заднюю стенку нагревательному элементу и вентилятору, при включении происходит принудительная циркуляция горячего воздуха. Под воздействием этой циркуляции внутреннее пространство разогревается намного быстрее и равномернее, а, значит, и воздействие на продукты будет одновременным со всех сторон. 

В холодильных устройствах также работает принцип конвекции, только в этом случае требуется заполнение внутренних отделений не теплым воздухом, а холодным.

Батареи отопления в жилых помещениях располагаются снизу, а не сверху, потому что тёплый воздух поднимается вверх и помещение прогревается везде одинаково, если бы батареи располагались у потолка, то помещение бы не нагревалось вовсе.

Батареи располагаются именно под окнами, потому что горячий воздух поднимается и распространяется по комнате, а сам уступает место холодному воздуху, поступающему из окна.

Конвекция используется в двигателях внутреннего сгорания. Если воздух не будет поступать в камеру сгорания, то горение прекратится. Из-за горения воздух там расширяется, давление уменьшается и холодный воздух поступает внутрь. К двигателю внутреннего сгорания обязательно должен поступать воздух.

Одним из средств повышения температуры участка почвы и припочвенного воздуха служат теплицы, которые позволяют полнее использовать излучение Солнца. Участок почвы покрывают стеклянными рамами или прозрачными пленками. Стекло хорошо пропускает видимое солнечное излучение, которое, попадая на темную почву, нагревает ее, но хуже пропускает невидимое излучение, испускаемое нагретой поверхностью Земли. Кроме того, стекло препятствует движению тёплого воздуха вверх, то есть осуществлению конвекции. Таким образом, теплица является ловушкой энергии.

Вентилятор фена прогоняет воздух через трубу с тонкой длинной нагревательной спиралью. Спираль нагревается проходящим по ней электрическим током. Далее происходит передача тепла от разогретой спирали окружающему её воздуху. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи.

Конвекция в природе

Конвекция участвует в образовании ветра. Если бы работала только теплопроводность, то ветров бы почти не было, но благодаря конвекции теплый воздух поднимается над сушей и уступая холодному воздуху.

Благодаря конвекции появляются облака и тучи. Так как вода испаряется, конвекция подгоняет пар высоко вверх, и там образуются облака под воздействием холодного воздуха и низкого давления.

Конвекция участвует в возникновении волн. Волны появляются благодаря ветру, а ветер в свою очередь благодаря конвекции и теплопередачи, следовательно, без конвекции волн не могло бы быть.

Стекло начинает замерзать снизу раньше, чем сверху. Это происходит потому, что холодный воздух более плотный и опускается вниз и тем самым замораживает поверхность стекла.

Листья осины дрожат даже в безветренную погоду. У листьев осины длинные, тонкие и сплющенные черенки, имеющие очень малую изгибную жесткость, поэтому листья осины чувствительны к любым, незначительным потокам воздуха. Даже в безветренную погоду, особенно в жару, над землей имеются вертикальные конвекционные потоки. Они и заставляют дрожать осину.

Интересные факты

В сильные морозы глубокие водоемы не промерзают до дна, и вода внизу имеет температуру +4 градуса Цельсия. Вода при такой температуре имеет наибольшую плотность и опускается на дно. Поэтому дальнейшая конвекция теплой воды наверх становится невозможной и вода более не остывает.

Выводы из проделанных опытов

Если изменение внутренней энергии происходит путем теплопередачи, то переход энергии от одних тел к другим осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением. Когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается.

Конвекция — все статьи и новости

Конвекция (от лат. convectio — «принесение, доставка») — перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, конвекцию и вынужденную конвекцию, возникающую под воздействием внешних сил (ветер, насос, уклон и пр.).

Наиболее известна конвекция, связанная с неоднородным нагревом (нагревом снизу). Она является самым распространенным видом течений газов и жидкостей во Вселенной. Она определяет погоду в нижнем слое земной атмосферы, «работает» в морях и океанах, в недрах Земли, на Солнце и т.д. При этом виде конвекции нагретая часть среды, имеющая меньшую плотность, под воздействием выталкивающих (архимедовых) сил, начинает подниматься вверх, проходя мимо более холодных частей, одновременно с этим нагревая их и тем самым уменьшая интенсивность конвекции. Характерно, что движение вещества (жидкости или газа) происходит здесь в направлении, противоположном направлению силы тяжести. В невесомости такой вид конвекции невозможен.

Во второй половине прошлого века ученые установили, что дрейф континентов вызывается именно конвекцией. До этого теория о дрейфе континентов была лишь неподтвержденной и активно оспариваемой гипотезой, поскольку никто не мог назвать силы, которая бы этот дрейф вызывала. Когда же концепция подземной конвекции получила признание, оказалось, что в роли жидкости в данном случае выступает твердая мантия, особенно в тех местах, где она лежит под скальным материалом большей плотности. Мощная континентальная плита перекрывает поток тепла из мантии, под плитой возникает восходящий поток и континенты расходятся в разные стороны. Впоследствии эту концепцию разрабатывали во многих лабораториях мира, причем большой вклад в неё был внесен в 70-х годах прошлого столетия академиком Георгием Голицыным. Разработанная им методика имеет приложения ко многим природным объектам — к мантии Земли, к ее жидкому ядру, океанам, атмосферам планет и звезд.

Конвекция была открыта в конце XVIII века англо-американским ученым и изобретателем Бенджамином Томпсоном, но, несмотря на активный к ней интерес, очень долгое время реальной теории конвекции (из-за высокой сложности расчетов) не существовало. Существовали лишь приближения, с годами становящиеся все более точными. Фактически и сегодня точной теории конвекции не существует, за исключением ряда ее частных случаев.

Изображение: Wikimedia Commons

Вильфанд рассказал о причинах резких перемен погоды в Крыму

2021-07-22T18:44

2021-07-22T18:44

https://cdn2.img.crimea.ria.ru/images//society/20210722/1119828596/Vilfand-rasskazal-o-prichinakh-rezkikh-peremen-pogody-v-Krymu.html

https://cdn2.img.crimea.ria.ru/images//07e5/07/16/1119828617.jpg

РИА Новости Крым

https://crimea.ria.ru/i/ria_logo-blue.png

РИА Новости Крым

СИМФЕРОПОЛЬ, 22 июл – РИА Новости Крым, Владислав Сергиенко. Причина резкой смены погоды на полуострове кроется сразу в трех факторах, среди которых область низкого давления над Черным морем, конвекция и антициклон над центром России. Об этом РИА Новости Крым сообщил научный руководитель Гидрометцентра России Роман Вильфанд.

Стихия в Китае унесла 33 жизни: в зоне бедствия 3 млн человек
«До первой декады июля над Крымом и Черным морем превалировала область низкого давления. Кроме того, благодаря горам произошла вынужденная конвекция, которая привела к облакообразованию. Третий фактор, когда над центром России устанавливается антициклон, то по восточной периферии антициклона перемещаются холодные воздушные массы. И когда они доходят до Крыма происходит формирование холодных фронтов и по клину этих фронтов быстро перемещается теплый воздух», — пояснил специалист.

Он отметил, что эти же явления стали причиной гроз и шквалистого ветра.

«Летом большинство опасных явлений связано с конвекцией, а тут суммировались сразу три фактора. Они приводили к тому, что верхняя граница облаков оказывалась очень высоко, на высоте до 12 километров. Там формировалась так называемая «ледяная шапка», которая способствовала грозовой деятельности, сильным дождям и шквалистому ветру», — поделился с РИА Новости Крым Роман Вильфанд.

После потопа село в Крыму лишилось единственного источника воды

По его словам, для полуострова такие перемены не характерны.

«Крым — засушливый регион. В прошлом году была супер-засуха и трэнд на засушливость будет увеличиваться, а количество осадков будет уменьшаться», — сказал метеоролог, добавив, что это вызовет увеличение случаев экстремальных погодных событий.

Однако уже в ближайшее время ситуация улучшится.

В Германии число погибших от наводнения достигло 156 человек
«На ближайшее время прогноз такой: температура будет приходить к норме. После 38-39 градусов тепла температура снизится до 27-30 градусов. Это связано с тем, что над центром европейской части России формируется антициклон. Но с начала следующей недели придется ждать повышения температур до 35 градусов», — подытожил Вильфанд.

В конце июня — начале июля по разным странам мира прокатилась волна ливневых дождей и вызванных ими подтоплений. На юге России выпало рекордное количество осадков. Реки вышли из берегов, затопив населенные пункты. В Крыму и Краснодарском крае были объявлены режимы ЧС. На полуострове наводнения произошли в Керчи, Большой Ялте, Бахчисарайском районе. На Кубани эпицентр пришелся на Сочи. Также обильные осадки прошли в Москве, Казани и других регионах. Сильные дожди прошли и в США, Китае, Новой Зеландии и других странах.

Аномальные дожди и режим ЧС в Крыму >>

Заместитель директора Института физики атмосферы им. Обухова РАН Владимир Семенов выразил мнение, что сильные наводнения в будущем могут стать постоянным явлением в ряде стран Европы.

Климатолог пообещал человечеству большие наводнения >>

Фактор холода ветра — Физика тела: движение к метаболизму

График охлаждения ветром отображает теоретическую спокойную температуру воздуха, которая обеспечивает такую ​​же скорость охлаждения, как фактическая температура воздуха + комбинация ветра. Изображение предоставлено Национальной метеорологической службой, NOAA.

Сильный ветерок освежает в жаркий день и делает прохладный день довольно холодным. Это явление известно как эффект охлаждения ветром или просто охлаждение ветром . Холодный ветер является важным фактором термических травм, таких как переохлаждение и обморожение, которые представляют собой повреждение тканей, вызванное образованием кристаллов льда в тканях.Приведенная выше диаграмма охлаждения ветром показывает, какая спокойная температура воздуха необходима для получения такой же скорости потери тепла, как фактическая температура воздуха плюс комбинация ветра. Таблица делает этот расчет специально для кожи человеческого лица. На диаграмме также показано время воздействия, которое может привести к обморожению. Например, день с температурой воздуха 10 ° F и ветром 10 миль в час будет таким же холодным, как день без ветра -7 ° F .

Пример на каждый день

Автор вырос в маленьком глухом городке в тундре на Западной Аляске.Школа была отменена в дни, когда холодный ветер опускался ниже -75 ° F. Согласно диаграмме ветрового охлаждения, школа может быть отменена в день -30 ° F при ветре 55 миль в час или в день -45 ° F при ветре 15 миль в час . Обе эти комбинации были вполне возможны в Вефиле на Аляске, и в детстве у нас обычно был один или два дня отмены охлаждения ветром в году.

При отсутствии ветра рядом с вашей кожей образуется слой теплого воздуха, который эффективно обеспечивает дополнительный слой изоляции, известный как пограничный слой. На тепловом изображении ниже показаны цвета теплого и холодного воздуха, чтобы мы могли визуализировать формирование теплого пограничного слоя. (В следующей главе мы узнаем, как создаются тепловые изображения, подобные этому.)

Тепловое изображение, показывающее воздух (зеленый), нагретый за счет теплопроводности от кожи, затем поднимающийся в окружающем более холодном и более плотном воздухе за счет естественной конвекции, которая обсуждается в следующем разделе. Принудительная конвекция — это уменьшение этого пограничного слоя жидкостью из-за факторов, отличных от нагревания самой жидкости, таких как ветер.Изображение предоставлено: «Тепловой шлейф от руки человека» Гэри Сеттлс через Wikimedia Commons

Мы видим, что нагретый кожей слой тонкий, но воздух имеет очень низкую теплопроводность, поэтому этот слой может внести важный вклад в замедление проводимости. Ветер имеет тенденцию частично снимать этот изолирующий слой и заменять его более холодным воздухом. Толщина теплого пограничного слоя, который может образоваться, зависит от скорости ветра, при этом более высокие скорости приводят к более тонким слоям и вызывают больший эффект охлаждения ветром. Охлаждение ветром является примером принудительной конвекции, при которой происходит обмен теплой и холодной жидкости из-за движения жидкости, вызванного внешними факторами, такими как дующий ветер или текущая вода.

Повседневный пример: горячие источники и сауны

При погружении в жидкость с температурой выше температуры тела, например, в горячем источнике или сауне, вы можете заметить, что жидкость внезапно становится более горячей, когда вы двигаетесь. Независимо от того, движется ли жидкость вокруг вас или вы движетесь через жидкость, принудительная конвекция будет происходить в любом случае.Когда жидкость теплее вашего тела, тепло передается из жидкости в ваше тело, оставляя чуть более холодный пограничный слой жидкости рядом с вашей кожей. Когда вы двигаетесь, этот пограничный слой остается позади и заменяется новой горячей жидкостью, которая еще не остыла вашим телом.

Скорость теплопередачи за счет принудительной конвекции можно рассчитать с помощью эмпирического уравнения, которое очень похоже на уравнение теплопроводности:

(1)

Еще раз, скорость теплопередачи пропорциональна разнице между температурой объекта и окружающей среды. Площадь контактной поверхности ( A) , опять же, играет роль, в данном случае между объектом и жидкостью. Наконец, коэффициент конвективной теплопередачи ( h ) включает свойства жидкости и учитывает зависимость толщины пограничного слоя от скорости жидкости. Коэффициент конвективной теплоотдачи часто определяется экспериментально. Например, на следующих графиках показаны экспериментальные данные по коэффициенту теплопередачи для воздуха в диапазоне скоростей ветра:

График данных коэффициента конвективной теплоотдачи для воздуха.«M2» в единицах вертикальной оси означает квадратные метры.

Повседневный пример: выживание в холодную погоду

Снижение охлаждения ветром (принудительная конвекция) является важной частью общей стратегии выживания в холодную погоду. Давайте оценим эффекты принудительной конвекции в условиях выживания в дикой природе при температуре 25 ° F (-3,9 ° C ) при ветре 10 миль в час (4,5 м / с ). Предположим, вы носите тонкую ткань, достаточно проницаемую для ветра.Теперь мы можем аппроксимировать эффект конвекции, предположив, что поверхность ткани такая же, как температура тела, и применив уравнение конвекции:

Разница между температурой тела и температурой воздуха составляет 37 ° C — (-3,9 ° C ) = 40,9 ° C . Коэффициент теплопередачи примерно соответствует предыдущему графику. Используя методы, описанные в главе 17, мы оцениваем поверхность верхней части тела. Ввод этих значений в уравнение конвекции:

Скорость конвективных потерь тепла в этой ситуации полностью превысила бы тепловую мощность покоя обычного человека Вт , и температура тела быстро упала бы.Чтобы узнать, как быстро, ознакомьтесь с главой H eat Capacity . Дрожь может увеличить тепловую мощность в 2,5 раза, примерно до 250 Вт , но даже это не сможет уравновесить скорость конвективных потерь тепла. Укрытие от ветра — важная часть стратегии выживания. Ношение ветрозащитной одежды — важная часть подготовки в дикой природе. Даже большой пластиковый мешок для мусора, который можно носить на большей части тела, значительно снизит потери тепла за счет конвекции.

Ветер не проникает в хорошо закрытое окно, поэтому кажется, что принудительная конвекция не должна быть существенным фактором потери тепла через окно. Однако одна стеклянная панель плохо препятствует проводимости, поэтому значительная тепловая энергия все же проникает через барьер. Эта тепловая энергия нагревает пограничный слой на внешней стороне окна, который затем может быть снесен ветром, поэтому на самом деле охлаждение ветром может повлиять на скорость потери тепла через окно. Окна с двойным остеклением уменьшают теплопроводность за счет использования слоя захваченного воздуха между двумя стеклами.

Зазор внутри окна с двойным остеклением слишком мал для образования эффективных конвекционных ячеек. Заполнение зазора менее проводящим, более вязким (или медленно движущимся) газом с низким давлением дополнительно снижает как проводимость, так и конвекцию через газ. Смесь газов криптона и аргона часто используется как компромисс между тепловыми характеристиками и стоимостью. Изображение предоставлено: «Окна, заполненные газом», Институт электронных наук Джона А. Даттона, Государственный колледж Земли и минералов Пенсильвании.

Мы знаем, что теплопроводность через двойное окно снижается, потому что теплопроводность воздуха исключительно низкая, но воздушный зазор в двойных окнах обычно составляет всего около 2 см. Принимая во внимание, что скорость теплопередачи за счет теплопроводности уменьшается с увеличением толщины воздушного слоя, почему у двойных окон не бывает гораздо большего зазора? Почему бы не минимизировать проводимость, сделав зазор почти на всю толщину стены? Естественная конвекция — ответ на этот вопрос. Естественная конвекция — это передача тепла из-за движения жидкости, вызванного тепловым расширением самой жидкости, а не внешними факторами, такими как ветер. Например, вы согреваете воздух рядом с кожей, и этот воздух расширяется. После расширения та же самая масса воздуха теперь имеет больший объем и, следовательно, по определению имеет более низкую плотность. Поскольку теплый воздух менее плотен, чем окружающий более прохладный воздух, он будет подниматься вверх, как вы можете видеть на предыдущем тепловом изображении руки человека. (Чтобы напомнить себе, почему поднимается более теплый и менее плотный воздух, см. Предыдущую главу о подъемных силах).

По мере того, как нагретый воздух поднимается от кожи, он заменяется холодным воздухом, поступающим с каждой стороны теплой поверхности, который затем нагревается перед подъемом, создавая циклическую структуру потока, известную как конвекционная ячейка.В целом конвекционные ячейки отводят тепловую энергию от кожи (или любого теплого объекта).

Конвекционная ячейка, питаемая тепловой энергией от печи, передает тепловую энергию по всему помещению. К сожалению, большая часть теплого воздуха приходится на верхнюю половину комнаты, а не на нижнюю, где обычно бывают люди. Кредит изображения: OpenStax, College Physics

Использование окон с двойным остеклением и большим воздушным зазором позволит сформировать большие конвекционные ячейки, и эти ячейки будут эффективно передавать тепловую энергию через зазор.Сохранение малых размеров зазоров предотвращает образование крупных конвекционных ячеек.

Примеры на каждый день: пух, стеклопакет и мех

Большинство изоляционных стратегий создают волокнистую матрицу, которая задерживает небольшие карманы воздуха, используя низкую теплопроводность, предотвращая образование больших конвективных ячеек. Пух, ватин из стекловолокна и мех — примеры этой стратегии. Волокна из этих материалов обладают большей проводимостью, чем воздух, поэтому захват большего количества воздуха меньшим количеством волокон обеспечивает самую низкую общую среднюю проводимость.Фактически, у некоторых животных, таких как белые медведи, есть полый мех, чтобы увеличить соотношение воздуха и материала матрицы. Лучшие стратегии изоляции сочетают в себе матрицу, удерживающую воздух, чтобы минимизировать проводимость и естественную конвекцию, с ветрозащитным наружным покрытием для предотвращения принудительной конвекции. Во влажном климате ветрозащитный слой также должен быть водонепроницаемым, чтобы вода не заполняла воздушные карманы, создаваемые лежащей под ним волокнистой матрицей.

Конвекционные ячейки управляют теплопередачей в самых разных системах во многих масштабах.На самом деле ветер, который вызывает принудительную конвекцию вашего тела, на самом деле вызван естественными конвекционными ячейками. Такие ячейки могут образовываться из-за разного нагрева и охлаждения местной географии. Например, воздух над океаном может оставаться более прохладным, в то время как воздух над побережьем быстро нагревается в течение дня, в результате чего дует прибрежный бриз (морской бриз) в течение дня. Ночью конвекционная ячейка меняет направление, создавая морской бриз.

Упражнения по армированию

Нарисуйте конвекционные ячейки около береговой линии днем ​​и ночью, чтобы показать, как береговые и прибрежные бризы создаются дифференциальным нагревом океана и береговой линии.Укажите относительную температуру воды, земли и воздуха днем ​​и ночью.

Ветер также вырабатывается конвекционными ячейками глобального масштаба. На следующем рисунке показаны конвективные ячейки глобального масштаба, управляющие ветрами на разных широтах. Обратите внимание, что вращение Земли в сочетании с инерцией воздушной массы создает эффект Кориолиса, который заставляет направление ветра отклоняться от направления, указанного в нижней части конвекционной ячейки. Вы можете заметить, что широты великих пустынь и лесов мира совпадают с границами между ячейками.Мы узнаем, почему, в следующей главе.

Ячейки глобальной конвекции и связанные с ними ветры. Кредит изображения:

Предсказуемость и стабильность крупномасштабных конвекционных ячеек позволяет все чаще внедрять ветряные электростанции. По мере того, как наши навыки прогнозирования продолжают улучшаться, наряду с эффективностью турбин и технологиями хранения энергии, ветроэнергетика становится жизнеспособным вариантом для некоторых сообществ.

Оффшорная ветряная электростанция Burbo Bank на фоне Северного Уэльса. Изображение предоставлено: оффшорная ветряная ферма Burbo Bank, автор — Ян Мантел через Wikimedia Commons.

Конвекционные ячейки ответственны даже за перемещение континентов:

Аннотированная иллюстрация, показывающая мантийную конвекцию и ее связь с тектоникой плит.Изображение предоставлено: Mantle Convection, проведено Центром полярных исследований Берда в Университете штата Огайо через Центр ресурсов науки и образования в Карлтон-колледже.

Отклонение конвекции: пассаты и эффект Кориолиса

Пассаты — это преобладающий образец восточных ветров между 30 градусами северной широты и 30 градусами южной широты. Они давно известны исследователям еще со времен первых трансатлантических переходов. Этот узор формируется из-за того, что солнечный свет падает на поверхность Земли под разными углами по кривизне планеты.

Атмосфера Земли реагирует на неравномерное нагревание Солнца тем, что течет по обширным кольцевым кольцевым движениям, которые создают устойчивые ветры. Экваториальные регионы получают больше прямого солнечного света, создавая избыток лучистой тепловой энергии, которая вызывает конвекцию воздушных масс, называемых ячейками атмосферной циркуляции . Мы обязаны предсказуемостью региональных приземных ветров обороту этих ячеек, который использовался ранними торговыми мореплавателями, что привело к их обозначению как пассатов (также известных как восточных ветров ).

На нашей планете существует три типа атмосферных ячеек, но только один отвечает за пассаты: Хэдли ячеек. Пересекая экватор, ячейки Хэдли циркулируют по горячему тропическому воздуху на север, где сталкиваются с ячейками Ferrel в умеренных широтах. Эта конвекция вызвана избыточным теплом в тропиках, где инфракрасное (тепловое) излучение превышает приходящий ультрафиолетовый свет. Изначально горячий воздух под высоким давлением внутри ячеек Хэдли поднимается в верхние слои атмосферы, осаждая почти всю свою влагу и удаляясь от экватора.

Достигнув средних широт, этот воздух стал достаточно холодным и плотным, чтобы резко упасть к поверхности Земли, где он разделяется и перенаправляется к экватору и полюсам. Этот перенаправленный воздух создает потоки приземного ветра по завершении цикла.

Почему тогда ветры не дуют строго на юг? Устойчивое вращение Земли под ее атмосферой гарантирует, что, когда дуют южные ветры, они также будут двигаться на запад против этого вращения. Это явление, называемое эффектом Кориолиса , представляет собой кажущееся отклонение воздуха при его движении с севера на юг вдоль поверхности Земли.Побочным продуктом этого эффекта являются пассаты, текущие с северо-востока на юго-запад в северном полушарии.

Воздушное движение | Науки о Земле

Задачи урока

  • Список свойств воздушных потоков в конвекционной ячейке.
  • Опишите, как ячейки высокого и низкого давления создают местные ветры, и объясните, как образуются несколько типов местных ветров.
  • Обсудите, как глобальные конвекционные ячейки приводят к глобальным ветровым поясам.

Словарь

  • адвекция
  • Ветры чавычи (ветры Фона)
  • haboob
  • зона высокого давления
  • струйный поток
  • стоковые ветры
  • сухопутный ветер
  • зона низкого давления
  • сезон дождей
  • горный ветер
  • полярный передний
  • эффект дождя
  • Ветры Санта-Ана
  • морской бриз
  • долинный бриз

Введение

Несколько основных принципов имеют большое значение для объяснения того, как и почему движется воздух: Поднимающийся теплый воздух создает зону низкого давления на земле.Воздух из окружающей среды засасывается в пространство, оставленное поднимающимся воздухом. Воздух течет горизонтально в верхней части тропосферы; горизонтальный поток называется адвекцией . Воздух остывает, пока не сойдет. Там, где он достигает земли, создается зона высокого давления . Воздух, движущийся из областей с высоким давлением в области с низким давлением, создает ветры. Теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный. Воздух, движущийся в основании трех основных конвективных ячеек в каждом полушарии к северу и югу от экватора, создает глобальные ветровые пояса.

Давление воздуха и ветер

Внутри тропосферы находятся конвекционные ячейки (, рис. ниже).

Теплый воздух поднимается вверх, создавая зону низкого давления; холодный воздух опускается, создавая зону повышенного давления.

Воздух, который движется горизонтально между зонами высокого и низкого давления, порождает ветер. Чем больше разница давлений между зонами давления, тем быстрее движется ветер.

Конвекция в атмосфере определяет погоду на планете. Когда теплый воздух поднимается и охлаждается в зоне низкого давления, он может не удерживать всю воду, содержащуюся в нем, в виде пара. Некоторое количество водяного пара может конденсироваться с образованием облаков или осадков. Когда спускается прохладный воздух, он согревается. Так как в этом случае он может удерживать больше влаги, нисходящий воздух будет испарять воду с земли.

Воздух, перемещающийся между крупными системами высокого и низкого давления, создает глобальные ветровые пояса, которые сильно влияют на региональный климат. Системы меньшего давления создают локальные ветры, которые влияют на погоду и климат местности.

Онлайн-справочник по атмосферному давлению и ветрам от Университета Иллинойса находится здесь: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/fw/home.rxml.

Местные ветры

Местные ветры возникают в результате движения воздуха между небольшими системами низкого и высокого давления. Ячейки высокого и низкого давления создаются в различных условиях. Некоторые местные ветры имеют очень важное влияние на погоду и климат некоторых регионов.

Сухой и морской бриз

Поскольку вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, она хорошо сохраняет свою температуру.Так вода нагревается и остывает медленнее, чем земля. Если существует большая разница температур между поверхностью моря (или большого озера) и сушей рядом с ним, образуются области высокого и низкого давления. Это создает местные ветры.

  • Морские бризы дуют с более прохладного океана над более теплой сушей летом ( Рисунок ниже). Где зона высокого давления, а где зона низкого давления? Морской бриз дует со скоростью от 10 до 20 км (от 6 до 12 миль) в час и понижает температуру воздуха на 5–10 ° C (от 9 до 18 ° F).
  • Ветерки с суши зимой дуют с суши в море. Где зона высокого давления, а где зона низкого давления? Некоторое количество более теплого воздуха из океана поднимается, а затем опускается на сушу, в результате чего температура над сушей становится теплее.

Как морской и наземный бриз смягчают прибрежный климат?

Сухой и морской бриз создают приятный климат, которым славится Южная Калифорния. Воздействие сухого и морского бриза ощущается только на расстоянии от 50 до 100 км (от 30 до 60 миль) вглубь суши.Этот же эффект охлаждения и потепления проявляется в меньшей степени днем ​​и ночью, потому что суша нагревается и охлаждается быстрее, чем океан.

Муссонные ветры

Муссон ветры — это более крупномасштабные версии сухопутных и морских бризов; они дуют с моря на сушу летом и с суши на море зимой. Муссонные ветры возникают там, где очень жаркие летние районы находятся рядом с морем. Грозы обычны во время муссонов (, рис. ниже).

На юго-западе Соединенных Штатов относительно прохладный влажный воздух, всасываемый из Мексиканского и Калифорнийского заливов, встречается с воздухом, нагретым из-за палящих температур пустыни.

Самый важный муссон в мире происходит каждый год над Индийским субконтинентом. Более двух миллиардов жителей Индии и Юго-Восточной Азии зависят от муссонных дождей как источника питьевой и поливной воды. Еще во времена парусных судов сезонные изменения муссонных ветров перевозили товары туда и обратно между Индией и Африкой.

Горные и долинные бризы

Разница температур между горами и долинами создает горный и долинный бриз.Днем воздух на горных склонах нагревается больше, чем воздух на той же высоте над прилегающей долиной. В течение дня теплый воздух поднимается вверх и втягивает прохладный воздух из долины, создавая долинный бриз . Ночью горные склоны остывают быстрее, чем близлежащая долина, из-за чего горный бриз спускается вниз.

Катабатические ветры

Катабатические ветры движутся вверх и вниз по склонам, но они сильнее горных и долинных бризов.Катабатические ветры образуются над возвышенностями, такими как высокое плато. Плато обычно почти со всех сторон окружено горами. Зимой плато остывает. Воздух над плато остывает и опускается вниз с плато через пропасти в горах. Скорость ветра зависит от разницы в давлении воздуха над плато и над окружающей средой. Катабатические ветры образуются над многими континентальными районами. Чрезвычайно холодные стоковые ветры дуют над Антарктидой и Гренландией.

Chinook Winds (Виндс Фен)

Ветры чавычи (или ветры Фоэна ) возникают, когда воздух нагнетается над горным хребтом.Это происходит, например, когда западные ветры приносят воздух из Тихого океана над горами Сьерра-Невада в Калифорнии. Когда относительно теплый влажный воздух поднимается над наветренной стороной гор, он охлаждается и сжимается. Если воздух влажный, могут образовываться облака и выпадать дождь или снег. Когда воздух опускается с подветренной стороны гор, он образует зону высокого давления. Наветренная сторона горного хребта — это сторона, которая принимает ветер; подветренная сторона — это сторона, на которой опускается воздух.

Нисходящий воздух согревает и создает сильный сухой ветер. Ветер чавычи может повысить температуру более чем на 20 ° C (36 ° F) за час и быстро снизить влажность. Снег на подветренной стороне горы исчезает, быстро тает. Если осадки выпадают по мере того, как воздух поднимается над горами, воздух будет сухим, поскольку он опускается с подветренной стороны. Этот сухой, опускающийся воздух вызывает эффект дождя (, рис. ниже), который создает многие пустыни мира.

Когда воздух поднимается над горой, он охлаждается и теряет влагу, а затем нагревается за счет сжатия с подветренной стороны.В результате тёплый и сухой ветер — это ветер Чавук. С подветренной стороны горы ощущается эффект дождя.

Санта-Ана Виндс

Ветры Санта-Ана возникают поздней осенью и зимой, когда Большой бассейн к востоку от Сьерра-Невады охлаждается, создавая зону высокого давления. Сила высокого давления движется вниз по часовой стрелке (из-за Кориолиса). Давление воздуха повышается, поэтому температура повышается, а влажность падает. Ветры дуют через юго-западные пустыни, а затем мчатся вниз и на запад к океану.Воздух проходит через каньоны, прорезающие горы Сан-Габриэль и Сан-Бернардино (, рис. ниже).

Особенно сильные ветры дуют в каньоне Санта-Ана, в честь которого они названы. Ветры Санта-Ана дуют пыль и дым на запад над Тихим океаном из Южной Калифорнии.

Ветры Санта-Ана часто приходят в конце долгого летнего засушливого сезона в Калифорнии. Горячий сухой ветер еще больше сушит пейзаж. Если начинается пожар, он может быстро распространиться, вызывая крупномасштабные разрушения (, рис. ниже).

В октябре 2007 года ветры Санта-Ана спровоцировали множество пожаров, в результате которых было сожжено 426 000 акров дикой земли и более 1 500 домов в Южной Калифорнии.

Ветры пустыни

Высокие летние температуры в пустыне создают сильные ветры, которые часто ассоциируются с муссонными штормами. Пустынные ветры собирают пыль, потому что там не так много растений, которые сдерживали бы грязь и песок. ( Рисунок ниже). haboob образуется в нисходящих потоках перед грозой.

Хабуб в столичном районе Феникса, штат Аризона.

Пыльные дьяволы, также называемые вихрями, образуются, когда земля становится настолько горячей, что воздух над ней нагревается и поднимается. Воздух поступает в низкое давление и начинает вращаться. Пыльные черти маленькие и недолговечные, но они могут причинить вред.

Циркуляция атмосферы

Поскольку на экватор попадает больше солнечной энергии, воздух нагревается и образует зону низкого давления. В верхней части тропосферы половина движется к Северному полюсу, а половина — к Южному полюсу.По мере того, как он движется по верхней части тропосферы, он охлаждается. Холодный воздух плотный и, достигнув зоны высокого давления, опускается на землю. Воздух засасывается обратно к низкому давлению на экваторе. Это описывает конвективные ячейки к северу и югу от экватора.

Если бы Земля не вращалась, была бы одна конвекционная ячейка в северном полушарии и одна в южном, с восходящим воздухом на экваторе и опускающимся воздухом на каждом полюсе. Но поскольку планета вращается, ситуация усложняется.Вращение планеты означает, что необходимо учитывать эффект Кориолиса. Эффект Кориолиса был описан в главе «Океаны Земли».

Давайте посмотрим на атмосферную циркуляцию в северном полушарии как результат эффекта Кориолиса (, рис. ниже). Воздух поднимается на экваторе, но по мере продвижения к полюсу в верхней части тропосферы отклоняется вправо. (Помните, что он просто кажется отклоняется вправо, потому что земля под ним движется.) Примерно на 30 ° северной широты воздух с экватора встречается с воздухом, текущим к экватору с более высоких широт.Этот воздух прохладный, потому что он пришел из более высоких широт. Обе порции воздуха спускаются, создавая зону высокого давления. Оказавшись на земле, воздух возвращается к экватору. Эта конвекционная ячейка называется ячейкой Хэдли и находится между 0 ° и 30 ° северной широты.

Ячейки атмосферной циркуляции, показывающие направление ветра у поверхности Земли.

В Северном полушарии есть еще две конвективные ячейки. Ячейка Феррелла находится между 30 ° и 50–60 ° северной широты. Эта ячейка делит свою южную, нисходящую сторону с ячейкой Хэдли на юге.Его северный восходящий край разделяет полярную ячейку, расположенную между 50 ° и 60 ° северной широты и Северный полюс, куда спускается холодный воздух.

В Южном полушарии есть три ячейки циркуляции зеркальных изображений. В этом полушарии эффект Кориолиса заставляет объекты отклоняться влево.

Ветряные ремни Global

Глобальные ветры дуют поясами, опоясывающими планету. Глобальные ветровые пояса огромны, а ветры относительно устойчивы ( Рисунок ниже). Эти ветры являются результатом движения воздуха в нижней части основных ячеек атмосферной циркуляции, где воздух движется горизонтально от высокого к низкому давлению.

Основные ветровые пояса и направления, в которых они веют.

Ветряные ремни Global

Давайте посмотрим на глобальные ветровые пояса в Северном полушарии.

  • В камере Хэдли воздух должен двигаться с севера на юг, но Кориолис отклоняет его вправо. Итак, воздух дует с северо-востока на юго-запад. Этот пояс — пассат, названный так потому, что во времена парусных судов они были хороши для торговли.
  • В камере Феррела воздух должен двигаться с юга на север, но на самом деле ветры дуют с юго-запада.Это пояс западных ветров или западных ветров. Как вы думаете, почему перелет через Соединенные Штаты из Сан-Франциско в Нью-Йорк занимает меньше времени, чем обратный рейс?
  • В полярной ячейке ветры дуют с северо-востока и называются полярными восточными.

Ветровые пояса названы в честь направлений, с которых дуют ветры. Например, западные ветры дуют с запада на восток. Эти названия относятся и к ветрам в ветровых поясах Южного полушария.

В этой видеолекции обсуждается трехэлементная модель атмосферной циркуляции и возникающие в результате глобальные ветровые пояса и приземные ветровые течения (5a) : http://www.youtube.com/watch?v=HWFDKdxK75E (8:45).

Глобальные ветры и осадки

Помимо их влияния на глобальные ветровые пояса, области высокого и низкого давления, создаваемые шестью ячейками атмосферной циркуляции, в общем случае определяют количество осадков, которые получает регион.В регионах с низким давлением, где воздух поднимается, часто идут дожди. В областях с высоким давлением опускающийся воздух вызывает испарение, и эта область обычно сухая. Более конкретные климатические эффекты будут описаны в главе о климате.

Полярные фронты и реактивные течения

Полярный фронт — это стык между ячейками Феррелла и полярными ячейками. В этой зоне низкого давления относительно теплый влажный воздух ячейки Феррелла переходит в относительно холодный сухой воздух полярной ячейки. Погода там, где встречаются эти двое, чрезвычайно изменчива, что типично для большей части Северной Америки и Европы.

Полярная струйная струя находится высоко в атмосфере, где встречаются две ячейки. Реактивный поток — это быстро текущая воздушная река на границе между тропосферой и стратосферой. Струйные потоки образуются там, где существует большая разница температур между двумя воздушными массами. Это объясняет, почему полярная струя является самой мощной в мире (, рис. ниже).

Поперечное сечение атмосферы с основными ячейками циркуляции и струйными потоками.Полярное струйное течение — место чрезвычайно бурной погоды.

Реактивные потоки движутся сезонно точно так же, как угол Солнца в небе движется с севера на юг. Полярное струйное течение, известное как «струйное течение», движется на юг зимой и на север летом между 30 ° и 50-75 ° северной широты.

Резюме урока

  • Ветры дуют из зон высокого давления в зоны низкого давления. Зоны давления создаются, когда воздух у земли становится теплее или холоднее, чем воздух поблизости.
  • Местные ветры могут быть обнаружены в горной долине или у побережья.
  • Глобальные ветры — это долгосрочные устойчивые ветры, которые преобладают на большей части планеты.
  • Расположение глобальных ветровых поясов оказывает большое влияние на погоду и климат местности.

Контрольные вопросы

  1. Изобразите конвекционную ячейку в атмосфере. Обозначьте зоны низкого и высокого давления и места, где дует ветер.
  2. При каких обстоятельствах ветер будет очень сильным?
  3. Учитывая то, что вы знаете о конвекционных ячейках глобального масштаба, куда бы вы отправились, если бы вам было интересно испытать теплый обильный дождь?
  4. Опишите атмосферную циркуляцию в двух местах, где вы, вероятно, найдете пустыни, и объясните, почему эти регионы относительно теплые и сухие.
  5. Как можно уменьшить масштабы индийских муссонов? Как повлияет сокращение этих важных муссонов на эту часть мира?
  6. Почему имя «Снежный пожиратель» является подходящим описанием ветров чавычи?
  7. Почему из-за эффекта Кориолиса в Северном полушарии кажется, что воздух движется по часовой стрелке? Когда эффект Кориолиса вызывает движение воздуха против часовой стрелки?
  8. Моряки когда-то называли часть океана депрессивной. Это регион, где часто нет ветра, поэтому на судах может быть штиль на несколько дней или даже недель.Как вы думаете, где может быть депрессия относительно ячеек атмосферной циркуляции?
  9. Представьте, что струйный поток расположен южнее, чем обычно летом. Какая погода по сравнению с обычным летом в регионах к северу от струйного течения?
  10. Дайте общее описание того, как образуются ветры.

Дополнительная литература / дополнительные ссылки

Пункты для рассмотрения

  • Как местные ветры влияют на погоду в районе?
  • Как глобальные ветровые пояса влияют на климат в районе?
  • Каковы основные принципы, регулирующие циркуляцию атмосферы?

Зависимость коэффициентов конвективной теплоотдачискорость ветра

Автореферат кандидатской диссертации Предпосылки и цель Цели заключались в том, чтобы сначала определить заболеваемость и факторы, способствующие холодовым травмам в Северной Швеции, как те, которые привели к госпитализации, так и те, которые привели к летальному исходу. Еще одна цель заключалась в оценке реакции на согревание рук после охлаждения и влияния тренировок в холодной среде как на согревание кончиков пальцев, так и на функцию вегетативной нервной системы, чтобы оценить, была ли адаптация, связанная с длительным воздействием холода на рабочем месте.Методы В ходе ретроспективного анализа были проанализированы случаи случайной травмы, связанной с простудой, при госпитализации в Северной Швеции в 2000–2007 гг. Проанализированы случаи смертельного переохлаждения в том же регионе в 1992–2008 гг. Когорта добровольцев была изучена до и после многих месяцев профессионального воздействия холода. Реакция испытуемого на повторное согревание рук измерялась после провокации погружением в холодную руку и классифицировалась как медленная, умеренная или нормальная по скорости согревания. Эта холодовая провокация и согревающая оценка проводились до и после зимних тренировок.Вариабельность сердечного ритма (ВСР) анализировалась на основе тех же последовательностей провокации / восстановления от холода. Результаты Для 379 случаев госпитализации по поводу травм, связанных с простудой, ежегодная заболеваемость переохлаждением, обморожением и утоплением составила 3,4 / 100 000, 1,5 / 100 000 и 1,0 / 100 000 жителей, соответственно. Мужской пол чаще встречался во всех категориях. Ежегодная частота госпитализаций по поводу гипотермии увеличивалась в течение периода исследования. Степень гипотермии и распределение случаев были: 20% легкие (от 32 ° C до 35 ° C), 40% умеренные (31.9–28 ° C) и 24% тяжелых (<28 ° C), в то время как 12% имели температуру выше 35,0 ° C. В 207 случаях смертельного переохлаждения заболеваемость составила 1,35 на 100 000 жителей в год: 72% в сельской местности, 93% на открытом воздухе и 40% в пределах 100 м от здания. Парадоксальное раздевание зафиксировано в 30% случаев. Этанол обнаружен в крови бедренной вены в 43% случаев. Часто сопутствующие заболевания включали болезни сердца, перенесенный инсульт, слабоумие, психические заболевания, алкоголизм и недавнюю травму. Посттренировочные, исходные значения температуры кончиков пальцев и параметры восстановления после переохлаждения с точки зрения конечной температуры кончиков пальцев и времени вазодилатации значительно увеличились при умеренном и медленном согревании.Травмы, связанные с переохлаждением (обморожение) во время зимних тренировок, непропорционально чаще возникали при медленном согревании (четыре из пяти травм). При «предзимней тренировке» обычные грелки имели более высокую мощность для низкочастотной и высокочастотной ВСР. После акклиматизации к холоду (после тренировки) обычные согреватели показали более низкие значения мощности покоя для низкочастотной и высокочастотной составляющих ВСР. Выводы Переохлаждение и холодовые травмы по-прежнему являются причиной травм и госпитализаций в северном регионе Швеции.Оценка и лечение в больницах не стандартизированы. Выявление групп с высоким риском смертельного переохлаждения позволит снизить заболеваемость, особенно среди субъектов с самым высоким риском: сельских, одиноких, употребляющих алкоголь и имеющих психиатрические диагнозы граждане. Длительные тренировки в холодную погоду могут повлиять на согревание рук после провокации простуды, а более высокая исходная температура рук с более быстрым согреванием после провокации простуды может быть связана с меньшим общим риском обморожения.Результаты ВСР подтверждают вывод о том, что адаптация к холоду в вегетативной нервной системе произошла в обеих группах, хотя биологическое значение этого еще не ясно.

Amazon.com: GSC International 14002 Аппарат для конвекции в аэродинамической трубе: Промышленный и научный

Цена: 32 доллара.13 + Без залога за импорт и $ 16,47 за доставку в Российскую Федерацию Подробности
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Предоставляется инструкция по эксплуатации.
  • Размеры упаковки: 10,0 В x 10,0 Д x 10,0 Вт (сантиметры)
  • Вес упаковки: 0,3 кг.
  • Страна происхождения: Китай
]]>
Характеристики
Фирменное наименование GSC International
Цвет Прозрачный / серый
Ean 0762047800592
Вес изделия 1.89 фунтов
Материал Пластик, Металл
Номер модели 14002
Количество позиций 1
Номер детали 14002
Код UNSPSC 41100000
UPC 762047800592

Что такое конвекция? — Метеорологическая служба

Как работает конвекция?

Конвекция работает в зонах нагрева или охлаждения жидкости или газа, которые больше, чем их окружение, вызывая разницу в температуре.Эти температурные различия затем заставляют области перемещаться по мере того, как более горячие и менее плотные области поднимаются, а более холодные и более плотные области опускаются.

Часто зоны нагрева и охлаждения фиксированы, что позволяет установить конвективные циклы или токи. Например, в кастрюле с водой над пламенем могут возникать конвективные потоки, когда вода нагревается снизу, поднимается на поверхность и охлаждается. После того, как вода остынет, она снова опускается на дно кастрюли, где цикл повторяется, и конвективное переворачивание продолжается.

Почему возникает конвекция?

Конвекция — это жизненно важный процесс, который помогает перераспределять энергию от более горячих областей к более прохладным областям Земли, способствуя циркуляции температуры и уменьшая резкие перепады температур. Без конвекции простые задачи, такие как кипячение воды в чайнике, были бы намного медленнее, поскольку только вода, непосредственно контактирующая с нагревательным кольцом в нижней части чайника, могла бы нагреваться, а вода в верхней части оставалась бы холодной.

Чем конвекция отличается от теплопроводности?

Конвекция — это движение частиц через вещество, перенос их тепловой энергии из более горячих областей в более прохладные.Однако проводимость не обязательно связана с движением частиц. Вместо этого энергия передается от одной частицы к другой при контакте, передавая тепло. В результате теплопроводность жидкостей и газов происходит намного медленнее, чем конвекция, поскольку частицы могут свободно перемещаться и прямой контакт уменьшается. Однако в твердых телах теплопроводность гораздо более эффективна, чем конвекция, поскольку частицы плотно упакованы и непрерывно соприкасаются друг с другом, что обеспечивает эффективную передачу тепла. Кроме того, в твердых телах частицы закреплены и не могут двигаться, что прекращает передачу энергии посредством конвекции.

Как конвекция влияет на погоду?

Конвекция в атмосфере часто наблюдается в нашу погоду. Например, когда солнце нагревает поверхность Земли, воздух над ним нагревается и поднимается вверх. Если позволяют условия, этот воздух может продолжать подниматься, при этом остывая, образуя кучевые облака. Более сильная конвекция может привести к образованию гораздо более крупных облаков, поскольку воздух поднимается выше, прежде чем он охладится, иногда образуя кучево-дождевые облака и даже грозы.

Видна ли конвекция?

Конвекция — это восходящее движение более теплых областей жидкости или газа и опускающее движение более холодных областей жидкости или газа, иногда образующее полный цикл. Однако часто бывает трудно увидеть, особенно в воздухе. Тем не менее, если конвективные облака образуются в солнечный день, их часто можно наблюдать, увеличиваясь в размерах и становясь выше по мере того, как все больше и больше воздуха поднимается от поверхности и конденсируется выше в облако.

Как конвекция влияет на океанические течения?

Океанские течения действуют как конвейерные циркуляции, которые помогают распределять тепло от экватора ближе к полюсам.Однако на эти течения влияет конвекция из-за влияния температуры и солености океана (концентрации соли в воде) на плотность.

Теплые океанические воды около экватора выталкиваются к полюсам в соответствии с преобладающими ветрами и переносятся в более высокие широты, где они охлаждаются за счет испарения и взаимодействия с более холодными ветрами. Следовательно, соленость увеличивается, а температура снижается, в результате чего вода становится более плотной и, следовательно, опускается в процессе конвекции.Этот процесс опускания известен как нисходящий поток и жизненно важен для управления океанскими течениями, поскольку вода попадает в глубоководные течения, которые переносят ее обратно в тропики. Следовательно, без конвекции вода не могла бы подниматься / опускаться, останавливаясь для передачи воды между полюсами и экватором.

Холодный ветер объяснил — как именно ветер заставляет вас чувствовать себя холоднее?

Никогда не недооценивайте силу ветра, охлаждающего тело, особенно во влажном состоянии на море.Холодный ветер объяснил эксперт по погоде Крис Тиббс.

Метеорологически весна — интересное время года, поскольку погода может быть довольно нестабильной, особенно солнечным светом и ливнями, которые мы ассоциируем с апрелем, и приносимыми ими шквалами (хотя по статистике март может быть таким же дождливым).

Температура может значительно меняться на суше, но на море остается намного холоднее.

Хотя мы обычно ориентируемся на прогноз ветра, мы также должны принимать во внимание температуру воздуха и воды, особенно весной.

Движение воздуха охлаждает человеческое тело, и мы называем это холодом ветра; По прогнозам BBC, это называется «температурой, близкой к ощущениям». Холодный ветер — обычная часть прогнозов во многих странах, признанная альпинистами на протяжении многих лет.

Первоначальные эксперименты проводились в Антарктиде, чтобы определить время, в течение которого бутылки с водой замерзают при заданной силе ветра, подвешивая их рядом с анемометром.

Хотя общепринятой формулы для определения холода ветром не существует, основные принципы одинаковы для любой системы, которую мы используем, что дает хорошее представление о том, насколько холодным будет на ощупь.

Охлаждение ветром

Мы теряем тепло от наших тел за счет конвекции, теплопроводности и излучения.

Когда дует ветер, он не только удаляет пограничный слой тепла, генерируемый конвекцией, но и теплопроводность вступает в игру благодаря тому, что ветер, дующий на наше лицо, продолжает снижать температуру.

Если мы влажные, то охлаждающий эффект испарения приведет к дальнейшему падению нашей температуры. Поскольку сильное воздействие ощущается на голой коже, хорошая одежда поможет предотвратить потерю тепла.

Шляпа также поможет, хотя количество тепла, теряемого через голову, не так велико, как иногда цитируется: я видел цифры от 40 до 80 процентов, но консенсус намного ниже (около 10 процентов).

Хотя существуют различные способы оценки охлаждения ветром, типичным примером является то, что при температуре воздуха 10 ° C скорость ветра в 20 узлов даст эквивалентную температуру 2,7 ° C, которая упадет до -1,5 ° C за 40 узлов.

Температура воды

При рассмотрении холодного ветра необходимо учитывать температуру воды — температура морской воды отстает от времени года на пару месяцев, поэтому самая холодная вода у северных побережий Европы приходится на конец февраля, а к Пасхе медленно нагревается.

Поскольку температура воздуха над морем в значительной степени определяется температурой моря, наша температура в море обычно ниже, чем над сушей. Добавьте фактор холода из-за сильного ветра, и на воде мы почувствуем себя значительно холоднее, чем на суше.

Температура воды влияет на стабильность нижних слоев атмосферы. Холодная вода делает воздух более стабильным, охлаждая нижние уровни пограничного слоя, и это приводит к увеличению сопротивления.

При таком же расстоянии между изобарами и градиенте давления ветер над холодной водой будет иметь тенденцию замедляться и поддерживаться с противоположным эффектом над теплой водой.

Это не просто сезонный эффект, поскольку мы обнаруживаем изменения ветра при пересечении теплых океанских течений, например Гольфстрима. Мы не только часто видим, как ветер переходит в теплую воду, но и структура облаков может быть другой.

Эксперт по погоде Крис Тиббс о том, как прогнозировать и справляться с туманом на море

Токи холодной воды будут иметь противоположный эффект, и это может быть весьма интересно вблизи границы между теплой и холодной водой.

На одном переходе из Бразилии в Южную Африку, где теплое Бразильское течение встречается с холодным течением Фолклендских островов, мы обнаружили полосы тумана над проясняющейся холодной водой с усилением ветра над более теплыми водами.

Холодное и теплое течения текут параллельно друг другу, извилистая, как река, поэтому временами мы переходили от теплого к холодному и обратно.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *