Атмосферные явления на протяжении столетий были объектом исследования из-за своей значимости и влияния на все сферы жизни. Циклон и антициклон не являются исключениями. Понятие об этих погодных феноменах дает еще в школе география. Циклоны и антициклоны после такого краткого изучения для многих остаются загадкой. и фронты являются ключевыми понятиями, которые помогут отобразить суть этих погодных явлений.

Воздушные массы

Часто бывает так, что на протяжении многих тысяч километров в горизонтальном направлении воздух имеет очень похожие свойства. Эта масса и называется воздушной.

Воздушные массы делят на холодные, теплые и местные:

Холодной масса называется, если ее температура ниже, чем температура поверхности, над которой она находится;

Теплая - это такая воздушная масса, температура которой выше, чем температура той поверхности, что находится под ней;

Местная воздушная масса по температуре ничем не отличается от находящейся под ней поверхности.

Воздушные массы формируются над различными участками Земли, что приводит к особенностям в их свойствах. Если масса образовывается над Арктикой, то, соответственно, она будет называться арктической. Конечно же, такой воздух очень холодный, он может принести густые туманы или легкую дымку. Полярный воздух своим месторождением считает умеренные широты. Его свойства могут меняться в зависимости от того, какое время года наступило. Зимой полярные массы мало чем отличаются от арктических, а вот летом такой воздух может принести очень плохую видимость.

Тропические массы, пришедшие из тропиков и субтропиков, имеют высокую температуру и повышенную запыленность. Они являются виновниками дымки, которой охвачены предметы, если смотреть на них на расстоянии. Тропические массы, сформированные на континентальной части тропического пояса, приводят к пылевым вихрям, бурям и смерчам. Экваториальный воздух очень похож на тропический, но все эти свойства более выражены.

Фронты

Если две воздушные массы, обладающие различной температурой, встречаются, образуется новое погодное явление - фронт, или поверхность раздела.

По характеру движения фронты делят на стационарные и подвижные.

Каждый существующий фронт разделяет между собой воздушные массы. Например, главный полярный фронт является воображаемым посредником между полярным и тропическим воздухом, главный арктический - между арктическим и полярным, и так далее.

Если теплая воздушная масса наползает на холодную, возникает теплый фронт. Для путешественников вход в такой фронт может предвещать либо проливной дождь, либо снег, который значительно снизит видимость. Когда же холодный воздух вклинивается под теплый, наблюдается образование холодного фронта. Корабли, попадающие в область холодного фронта, страдают от шквалов, ливней и гроз.

Бывает так, что воздушные массы не сталкиваются, а догоняют одна другую. В таких случаях образуется фронт окклюзии. Если роль догоняющей выполняет холодная масса, то называют такое явление фронтом холодной окклюзии, если же наоборот, то фронтом теплой окклюзии. Эти фронты несут ливневую погоду с сильными порывами ветра.

Циклоны

Чтобы понять, что такое антициклон, нужно понимать, Это область в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.

По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелки, то это определенно Южное полушарие, если же против - это

Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.

Тропический циклон

От циклонов, образованных в умеренных широтах, отделяют циклоны, которые своим происхождением обязаны тропикам. Они имеют множество названий. Это и ураганы (Вест-Индия), и тайфуны (восток Азии), и просто циклоны (Индийский океан), и арканы (юг Индийского океана). Размеры таких вихрей колеблются от 100 до 300 миль, а диаметр центра - от 20 до 30 миль.

Ветер тут разгоняется до 100 км/час, и это характерно для всей области вихря, что кардинально отличает их от циклонов, образованных в умеренных широтах.

Верным признаком приближения такого циклона является рябь на воде. Причем она идет в противоположную сторону дующему ветру или ветру, который дул незадолго до этого.

Антициклон

Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре - это и есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.

Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.

Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон.

Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.

Второе название этого явления - Сибирский максимум. Продолжительность его жизни - около 5 месяцев, а именно конец осени (ноябрь) - начало весны (март). Это не один антициклон, а несколько, которые очень редко уступают место циклонам. Высота ветров достигает 3 км.

Из-за географической среды (горы Азии) холодный воздух не может разойтись, что приводит к еще большему его охлаждению, температура около поверхности опускается до 60 градусов ниже нуля.

Говоря о том, что такое антициклон, можно с уверенностью сказать, что это атмосферный вихрь огромных размеров, приносящий ясную погоду без осадков.

Циклоны и антициклоны. Сходства и отличия

Для того чтобы разобраться лучше, что такое антициклон и циклон, нужно сравнить их. Определения и главные аспекты этих явлений мы выяснили. Остается открытым вопрос о том, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица покажет эту разницу более четко.

Таким образом, мы видим, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица показывает, что это не просто противоположности, природа их возникновения совершенно разная.

Еще совсем недавно, до изобретения спутников, метеорологи не могли и представить, что ежегодно в земной атмосфере возникает около 150 циклонов и порядка 60 антициклонов.


Теперь же ученым известно не только их количество, но и процесс образования, а также влияние на на Земле. Что же это за природные явления? Как они возникают и какую роль играют в земном климате?

Что такое циклон?

В тропосфере (нижнем атмосферном слое) беспрестанно появляются и исчезают атмосферные вихри. Многие из них довольно малы, но некоторые имеют огромный размер и достигают в поперечнике нескольких тысяч километров.

Если такой вихрь движется против часовой стрелки в северном полушарии или по часовой в южном, а внутри наблюдается область пониженного давления, то его называют циклоном. Он имеет колоссальный запас энергии и приводит к негативным погодным явлениям, таким как гроза, сильные ветры, шквалы.

В зависимости от места образования циклоны бывают тропические и внетропические. Первые возникают в тропических широтах и обладают небольшими размерами (несколько сотен километров в диаметре). В их центре обычно находится район диаметром 20–25 км с солнечной погодой, а по краям бушуют бури и ветры.


Внетропические циклоны, образуемые в полярных и умеренных широтах, достигают гигантских размеров и одновременно покрывают большие территории земной поверхности. В разных районах их называют по-разному: в Америке – , в Азии – тайфуном, а в Австралии – вилли-вилли. Каждый мощный циклон получает собственное имя, например Катрина, Сэнди, Нэнси.

Как возникает циклон?

Причина возникновения циклонов кроется во вращении земного шара и связана с силой Кориолиса, согласно которой при движении против часовой стрелки вихри отклоняются в левую сторону, а по часовой уходят вправо. Формирование циклонов происходит в тех случаях, когда теплые экваториальные массы воздуха встречаются с сухими арктическими потоками. При столкновении между ними возникает барьер – атмосферный фронт.

В попытке преодолеть эту границу холодные потоки оттесняют часть теплых слоев, а те, в свою очередь, сталкиваются с идущими за ними холодными массами и начинают вращение по эллипсоидной траектории. Постепенно они захватывают прилагающие воздушные слои, втягивают их в свое движение и перемещаются по поверхности Земли со скоростью до 50 километров в час.

Что такое антициклон?

Антициклоны, как видно из названия, выступают полной противоположностью циклонам и приносят на определенные территории хорошую погоду.


В их внутренней части находится область повышенного давления, а скорость движения варьируется от 30 до 40 километров в час в зависимости от полушария. Нередко антициклоны зависают в неподвижном состоянии, надолго сохраняя в конкретном регионе малую облачность, безветрие и отсутствие осадков.

В летнее время антициклоны приводят к жаре, зимой, напротив, – к сильным морозам. Возникают они в приполярных или субтропических широтах, причем при образовании над мощным ледовым покровом (например, в Антарктиде) становятся более выраженными.

Для антициклонов характерны резкие перепады температур на протяжении суток, что объясняет отсутствие осадков, которые, как правило, оказывают влияние на температуру и делают разницу в градусах не столь заметной. Иногда во время их движения над земной поверхностью появляются туманы или слоистые облака.

Как развиваются антициклоны?

Антициклоны имеют более сложную структуру, нежели циклоны. В северном полушарии в них передвигаются по часовой стрелке, в южном – против. К образованию антициклонов приводит вторжение холодных воздушных потоков в более теплые.


В результате в области столкновения повышается давление и образуется так называемый высотный гребень, под которым начинает формироваться центр вихря. По мере разрастания антициклоны достигают размеров до нескольких тысяч километров в диаметре и передвигаются с запада на восток, отклоняясь к нижним широтам.

Причины возникновения антициклонов

Возникновение и развитие антициклонов связано с развитием циклонов. Это единый процесс. В одном районе возникает дефицит массы воздуха, а в соседнем районе создается избыток массы воздуха – в результате возникает циклон и антициклон.

Нефронтальные (термические) антициклоны сравнительно небольшого размера возникают над охлажденной подстилающей поверхностью. Над сушей такие антициклонические образования летом могут возникать только в ночные часы. Зимой местные антициклоны над сушей могут существовать достаточно длительно, а при определенном строении термобарического поля они могут превращаться в развитые антициклоны.

Имеются районы , где местные антициклоны возникают особенно часто . Одним из таких районов является Кольский полуостров. В этом районе, поступающий в тыл циклона сравнительно холодный воздух, прогревается в приземном слое при его перемещении над незамерзающей поверхностью Баренцева моря. Последующее перемещение такого воздуха над холодной подстилающей поверхностью Кольского полуострова приводит к быстрому его выхолаживанию, росту давления и формированию замкнутой ан­тициклонической изобары.

Фронтальные антициклоны. К ним относятся антициклоны, возникновение и развитие которых связано с высотными фронтальными зонами .

Линия фронта через центр антициклона проходить не может. Воздух истекает во все стороны от центра антициклона, что исключает возможность сближения и взаимодействия разнородных воздушных масс вблизи от его центра. Линия фронта проходит по окраине антициклона по линии, приблизительно нормальной к оси гребня (рис. 3.2).

Рис.3.2. Схема расположения атмосферного фронта в антициклоне

Выше пограничного слоя фронтальный слой может иногда располагаться и в центральной части антициклона. Однако более характерным для антициклонов является образование слоев инверсии, которые могут иметь различное происхождение.

Приземные слои инверсии возникают в связи с охлаждением приземного слоя воздуха от подстилающей поверхности (рис. 3.3).

В центральных частях антициклонов при безоблачной погоде и слабых ветрах наиболее благоприятны условия для радиационного охлаждения подстилающей поверхности в ночные часы и образования приземного слоя инверсии. Толщина этого слоя составляет несколько десятков метров, и он быстро разрушается в дневные часы под влиянием прогрева подстилающей поверхности и развития конвективного и турбулентного перемешивания. Однако в зимний период времени над материками радиационное выхолаживание может продолжаться и в дневные часы, в результате чего образуется устойчивый слой инверсии температуры до высоты 1 – 2 км и выше.

Рис 3.3. Приземный слой инверсии

Слои инверсии внутри пограничного слоя образуются на некоторой высоте (десятки – сотни метров) от поверхности земли в результате разрушения приземной инверсии в ее нижней части (рис. 3.4).

Рис 3.4. Инверсиивнутри пограничного слоя

Подобные слои инверсии могут образовываться на некоторой высоте от поверхности земли при значительной скорости ветра в теплой устойчивой воздушной массе. Под такими слоями инверсии, как правило, образуются слоистые, слоисто-кучевые облака.

Инверсии оседания формируются в антициклонах, в которых нисходящие движения воздуха и его растекание по горизонтали приводит к повышению температуры в некотором слое и образованию инверсии (рис. 3.5).

Рис.3.5. Инверсия оседания

Промежуточные антициклоны образуются из барических гребней между двумя соседними циклонами (рис. 3.6).

В этих гребнях образуются замкнутые антициклонические изобары. Антициклоны этого тина образуются редко.

Рис. 3.6. Схема зарождения промежуточного антициклона.

Заключительные антициклоны являются основным типом фронтальных антициклонов. Они образуются за холодным фронтом последнего циклона циклонического семейства. Образование заключительного антициклона обрывает процесс циклогенеза на данной ветви основного фронта.

Заключительный антициклон развивается при наличии двух малоподвижных центральных циклонов, образовавшихся на одном атмосферном фронте, на котором образуется неглубокий циклон (рис. 3.7).

Неравномерное нагревание подстилающей поверхности при участии отклоняющей силы вращения Земли может вызвать образование атмосферных вихрей.
Допустим, что замкнутый участок поверхности нагревается значительно сильнее, чем остальная поверхность. Очевидно, над таким участком возникнет восходящее движение воздуха, сопровождающееся растеканием (расходимостью) его наверху в стороны. Это приведет к появлению у поверхности замкнутой области пониженного давления с вихреобразным перемещением воздуха от периферии к центру. Вихревое поднятие в центре и растекание воздуха наверху обеспечивают отток приходящего с периферии воздуха и поддерживают низкое давление. Возникает восходящий атмосферный вихрь, существование которого возможно до тех пор, пока сохраняются причины, обеспечивающие отток воздуха наверху в стороны. Если отток прекращается, происходит заполнение воздухом области пониженного давления и выравнивание давления.
Можно также представить положение, при котором менее нагретый (охлаждающийся) участок окажется среди сравнительно теплой поверхности. В этом случае произойдет уплотнение воздуха, вызванный этим приток его наверху к центру и, как следствие, возникновение у поверхности замкнутой области повышенного давления с вихревым движением воздуха от центра к периферии (растекание). Место воздуха, ушедшего от центра, занимает воздух, опускающийся сверху. Возникает вихрь с нисходящим движением в центре. Если приток воздуха наверху прекращается, исчезают условия существования нисходящего вихря. Атмосферные вихри, обусловленные неравномерным нагреванием подстилающей поверхности, - явление не редкое, но, как правило, они имеют незначительные размеры и существуют недолго.
В атмосфере постоянно возникают, развиваются и исчезают вихри очень больших масштабов (диаметром от сотен до 2 тыс. км и более), называемые циклонами и антициклонами Роль этих вихрей в атмосферных процессах очень велика.
Циклоны - восходящие атмосферные вихри с сильно наклонной осью вращения, проявляющиеся у поверхности Земли замкнутой областью пониженного давления (барическим минимумом) с соответствующей системой ветров от периферии к центру (против часовой стрелки в северном полушарии).
Антициклоны - нисходящие атмосферные вихри с наклонной осью, проявляющиеся у поверхности Земли замкнутой областью повышенного давления (барическим максимумом) с соответствующей системой ветров, от центра к периферии (по часовой стрелке в северном полушарии). Вихри, образующиеся над неравномерно нагретой поверхностью, могут дать только первое представление о циклонах и антициклонах. В действительности структура циклонов и антициклонов значительно более сложная, а причины их образования еще окончательно не выяснены.

Формирование циклонов и антициклонов объясняют волновыми движениями потоков воздуха в средних слоях тропосферы.
При отсутствий причин, нарушающих геострофическое равновесие (равенство сил барического градиента и отклоняющего действия вращения Земли), воздух на высоте двигается вдоль изобар в северном полушарии вправо от направления барического градиента. Нарушение условий геострофического равновесия, постоянно наблюдающееся в природе (влияние подстилающей поверхности), вызывает отклонение потоков воздуха от направления изобар. Отклоняясь, поток воздает избыток воздуха по одну сторону изобар и недостаток - по другую. В том месте, куда поток принес воздух, давление повышается и изобары, отклоняясь в сторону пониженного давления, очерчивают гребни высокого давления. В том месте, где возникает недостаток воздуха (следствие отклонения потока), изобары, отклоняясь в сторону повышенного давления, оконтуривают ложбины низкого давления. Направление изобар приобретает волнообразный характер (рис. 60, а). Смещение изобар в сторону пониженного давления выражено сильнее, и поэтому на гребнях изобары расходятся, а в ложбинах сближаются. Следуя по направлению изобар, поток двигается также волнообразно (подобно извивающемуся водному потоку). При незначительной скорости движения он или обтекает гребни и ложбины, или двигается вместе с ними. Быстро двигающийся поток воздуха, сохраняя скорость, по инерции растекается в той части волны, где изобары расходятся, и сжимается в той части, где изобары сближаются.
Все изменения, происходящие в потоке воздуха на высоте, заметно отражаются на изменении давления у поверхности. Под областью растекания воздуха (расходимости) давление на поверхность резко ослабевает, возникает замкнутая область пониженного давления с вихреобразным движением воздуха к центру. В центре области низкого давления воздух поднимается, компенсируя недостаток его наверху, вызванный растеканием. Так образуется в нижнем слое тропосферы циклон .
Под областью сходимости потока давление резко повышается, и здесь формируется замкнутая область повышенного давления, в которой воздух растекается от центра к периферии. Отток воздуха компенсируется его опусканием в центре из области сходимости воздушного потока наверху. Таким образом формируется антициклон.
Возникшие в приземном слое тропосферы циклоны и антициклоны продолжают существовать только до тех пор, пока наверху процессы оттока воздуха от области расходимости и притока в область сходимости изобар оказываются интенсивнее процессов оттока и притока воздуха в центрах вихрей внизу.
Развитие гребней высокого давления может привести к их обособлению и к превращению в замкнутую область высокого давления - в высотный антициклон. В результате развития ложбин низкого давления могут сформироваться высотные циклоны (рис. 60, б).
Высотные антициклоны и циклоны не располагаются непосредственно над приземными. Ho в результате того, что, двигаясь в одну сторону с ними при отсутствии трения, они обладают большей скоростью, через некоторое время происходит их смыкание. Приземный антициклон смыкается с располагающимся над ним высотным антициклоном, приземный циклон - с высотным циклоном. Высотные зоны сходимости и расходимости исчезают, вместе с тем исчезают и условия для существования приземных циклонов и антициклонов, и они постепенно ликвидируются.
Наиболее благоприятные условия возникновения волнового движения существуют в зоне атмосферного фронта, т. е. там, где на коротком расстоянии быстро изменяются температура и давление. Поэтому и образование циклонов и антициклонов приурочено к фронтальной зоне, к климатическим фронтам. В циклоне стекание воздуха с разных сторон к центру приводит к сближению теплых и холодных потоков и создает условия для сохранения и развития фронта, проходящего через центр циклона. Циклоны, за редким исключением (возникновение в результате местного перегрева), имеют фронтальную структуру. На схеме развития фронтального циклоид (рис. 61) в верхней из трех горизонтальных частей рисунка (а) показаны распределение давления и часть волны воздушного потока на высоте 4-6 км над земной поверхностью. В средней части рисунка (б), можно видеть соответствующее распределение давления, ветров, воздушных масс и разделяющих их фронтов вблизи земной поверхности. Нижняя часть рисунка (в) - вертикальный разрез по линии А - А через область развития циклона.
На первой (1) из пяти вертикальных частей рисунка мы видим положение, предшествующее появлению приземного циклона. Наверху - часть волны с расходящимся потоком. У земной поверхности - стационарный фронт, разделяющий холодный и теплый воздух.
Фронтальная плоскость наклонна в сторону холодного воздуха; на рисунке 1, в видно, что холодный воздух течет под теплым.
Возникновение приземного циклона (2) под областью расходимости воздушного потока вызывает изменение в приземном движении воздуха, направляющегося теперь к центру циклона (2, б) . В результате фронт изгибается, причем изгиб начинает перемещаться вдоль линии фронта в направлении движения верхнего воздушного потока. Участок фронта в передней части изгиба (волны) становится теплым фронтом (он перемещается в сторону холодного воздуха), в тыловой части - холодным фронтом (перемещается в сторону теплого воздуха). Переход холодного фронта в теплый совпадает с центром циклона (это положение отображено на рис. 2, в).
В начальной (волновой) стадии развития циклон обрисовывается у поверхности одной изобарой. В дальнейшем идет расширение циклона, увеличение занятой им площади и вовлечение в циклоническое вращательное движение более высоких слоев - до 2-3 км - во второй стадии развития циклона. Это стадия типичного молодого циклона (3, а, б, в), характеризующегося хорошо выраженным теплым сектором, ограниченным сходящимися под острым углом в центре циклона теплым и холодным участками фронта. Происходит постепенное сближение теплого и холодного фронтов в результате более быстрого продвижения последнего (холодный фронт догоняет теплый).

В следующей стадии (4, а, б, в) - стадии окклюзии - циклон достигает максимального развития, перед тем как начинает постепенно заполняться. Наверху оформляется центр низкого давления, смещенный по отношению к приземному центру несколько в сторону холодного воздуха. Холодный фронт все более приближается к теплому и наконец смыкается с ним (4, в), образуя сложный фронт окклюзии. Процесс этот начинается от центра, и теплый сектор постепенно сокращается. Теплый воздух, выжимаемый наверх холодным, уже не соприкасается с поверхностью. Циклон оказывается полностью в холодном воздухе (становится термически симметричным). Некоторое время после окклюцирования он еще может углубляться, а затем начинает заполняться. В последней стадии развития - стадии заполняющегося старого циклона - циклон становится холодным образованием, захватывающим значительную толщу атмосферы (до 2-6 км и более). Циклоническая циркуляция распространяется часто на высоту всей тропосферы. Отток воздуха наверху прекращается, падение давления приостанавливается, и циклон ликвидируется (б). Циклоны обычно существуют несколько суток, двигаясь чаще с запада на восток с некоторым отклонением к северу. Скорость движения циклонов разнообразна, обычно 20-40 км в час (около 700 км в сутки), в отдельных случаях - более 2000 км в сутки. В начале развития циклон движется быстрее, затем движение замедляется и он становится малоподвижным.
Иногда циклон, прошедший все стадии развития, не заполняется окончательно, а начинает снова углубляться (регенерирует). Это происходит в том случае, если в область старого циклона вторгаются новые порции холодного или теплого воздуха, создавая резкие температурные контрасты. Особенно благоприятно для регенерации циклона встречное движение теплого и холодного воздуха.

На периферии старых, уже заполняющихся циклонов на участке холодного фронта нередко возникают новые циклоны (называемые частными), перемещающиеся в том же направлении, в каком перемещается первоначальный циклон, но только несколько южнее. Новый циклон проходит те же стадии развития, что и первоначальный, но, конечно, отстает от него, т. е. является более молодым. На холодном фронте этого циклона может появиться еще один частный циклон, расположенный южнее. Так, на одном общем фронте последовательно возникает до трехчетырех циклонов. Такая взаимосвязанная и последовательно развивающаяся группа циклонов называется серией или семейством циклонов (рис. 62). Прохождение циклонической серии занимает в среднем 5-6 суток, но в отдельных случаях может продолжаться и значительно дольше (до 12 суток).
Сотни фронтальных циклонов существуют одновременно в каждом из полушарий, оказывая огромное влияние на погоду внетропических широт. В тропических широтах также возникают циклонические вихри, но совершенно иной структуры - тропические циклоны.
Между циклонами возникают подвижные антициклоны , перемещающиеся с циклонами в направлении движения ведущего потока.
В первой стадии развития молодой антициклон представляет собой сравнительно небольшой вихрь, обнаруживающийся до высоты 2-3 км. Во второй стадии - стадии максимального развития - в антициклоническое движение включаются все более и более высокие слои - до высоты 8-12 км. В третьей стадии - стадии разрушения - антициклон становится малоподвижным, происходит сближение нижней и верхней областей высокого давления, вызывающее разрушение антициклона.

Фронта в антициклоне нет, воздушные течения, направляющиеся от центра, относят фронт на периферию. Обычно фронт окаймляет антициклон почти с трех сторон (это характерно для антициклона, лежащего между двумя циклонами). Фронтальная поверхность может прослеживаться на некоторой высоте и в центральной части антициклона в виде слабовыраженного инверсионного слоя (фронтальная инверсия).
Нисходящее движение воздуха в антициклоне, сопровождающееся адиабатическим нагреванием, приводит к появлению инверсии сжатия . Инверсия сжатия возникает вследствие того, что скорость снижения воздуха на более высоком уровне медленнее, чем на более низком (результат растекания воздуха в стороны в нижней части антициклона). На рисунке 63 даны числовые значения высот и температуры, показывающие образование инверсионного слоя. Верхняя граница слоя - a1 - снижается быстрее, чем нижняя - b1. В результате опускания они займут положение a1 и b2. (мощность слоя уменьшится от H1 до Н2). Граница a1 переместилась вниз на расстояние 2300 м, и температура воздуха при этом повысилась на 23° (1° на 100 м), граница b1 переместилась только на 1500 м, и соответственно температура стала выше на 15°. Если в слое a1 b1 на каждые 100 м высоты наблюдалось изменение температуры на 0,5, то в слое а2 b2 вертикальный температурный градиент составляет уже 1,5°.
Инверсионный слой, образовавшийся вследствие сжатия, препятствует образованию конвективных облаков. Поэтому в антициклоне осадки, как правило, выпадают редко. Только в нижнем слое в холодный период года и суток в связи с охлаждением поверхности возможно образование тумана и низких слоистых облаков, иногда под слоем инверсии возникают волнистые облака. В центре антициклона у земной поверхности обычны штили, на периферии могут быть ветры значительной силы.
Тропические циклоны - вихри, образующиеся вокруг центров пониженного давления в тропических широтах, между 5 и 20° в каждом полушарии. В экваториальной зоне, под широтами ниже 5° северной и южной широты, циклоническая циркуляция почти не возникает из-за слишком малого влияния отклоняющей силы вращения Земли. От циклонов вне тропических широт тропические циклоны отличаются меньшими размерами (диаметр при наибольшем развитии их не превосходит 1000 км) и значительно большей (от 50 до 120 м/сек) скоростью ветра. Скорость перемещения тропического циклона - 10-12 км в час.
Тропические циклоны захватывают всю тропосферу, распространяясь до высоты 15-18 км. Причины возникновения тропических циклонов еще недостаточно выяснены. Считают, что они могут образовываться в связи с термической неустойчивостью воздуха, богатого влагой. Быстрое поднятие такого воздуха сопровождается бурной конденсацией влаги и выделением огромного количества тепловой энергии. Быстрому поднятию воздуха способствует также центробежное выбрасывание его из центральной части циклона при малом притоке в приземном слое.
Подсчитано, что количество энергии, выделяющееся в тропическом циклоне диаметром около 700 км, составляет 150*10в18 эргов в секунду. Столько же энергии выделится при взрыве 5 таких атомных бомб, какая была сброшена на Хиросиму. За один час существования подобного циклона выделяется энергия, равная энергии 36 водородных бомб средней мощности.
Интересно, что во всей системе тропического циклона воздух поднимается и только в центре его существует нисходящее движение. Этим объясняется тот факт, что в центре тропического циклона («глаз бури» диаметром 18-55 км) тихо и можно видеть чистое небо, тогда как для всей системы типична ненастная погода с ураганными ветрами, сильными ливня)ми и грозами. Особенно характерны сильные ветры и ливневые осадки для зоны, непосредственно примыкающей к «глазу бури».
Существует несколько очагов наиболее частого зарождения тропических циклонов: в Атлантическом океане - Карибское море и Мексиканский залив, в Тихом океане - район Филиппинских островов и Южно-Китайского моря, в Индийском океане - Аравийское море, Бенгальский залив, район острова Маврикия.
Больше всего тропических циклонов возникает над Тихим океаном; у юго-восточных берегов Азии возникает в среднем 20 циклонов в год. Здесь их называют тайфунами («чрезвычайном ветром»). На втором месте по количеству тропических циклонов - Атлантический океан (местное название их на Антильских островах - ураганы) и на третьем- Индийский океан (местное название - орканы).
Образовавшиеся тропические циклоны в северном полушарии движутся сначала на северо-запад, затем, на широте 25-30°, поворачивают на северо-восток. Переходя в умеренные широты, тропические циклоны или затухают, или превращаются в мощные внетропические циклону.
Разрушительная сила тропических циклонов огромна. В сентябре 1961 г. циклон «Ненси», возникший вблизи Маршалловых островов, прошел вдоль Японских островов. Скорость ветра превышала 300 км/час, шли ливневые дожди. На своем пути тайфун разрушил более 450 тыс. домов, 400 мостов и дамб, погибло более 1500 и тяжело ранено свыше 2000 человек. Прибрежные районы были затоплены океанскими волнами. От Японских островов тайфун прошел в Охотском море и произвел разрушения на Южном Сахалине. «Ненси» - один из самых сильных тайфунов, наблюдавшихся за последние годы. Тропические циклоны меньшей силы наблюдаются ежегодно.
Смерчи, тромбы (маломасштабные вихри) - вихри с осью, близкой к вертикальной, диаметром от нескольких десятков метров (над водой) до нескольких сотен метров (над сушей). Воздух в таком вихре быстро вращается (со скоростью 50-100 м/сек), и одновременно весь вихрь перемещается со скоростью около 10-20 м/сек.
Вихрь может образовываться и над морем - смерч, и над сушей - тромб. Возникают смерчи (тромбы) при неустойчивом вертикальном равновесии атмосферы над перегретой поверхностью перед наступающим холодным воздухом в результате резкого поднятия теплого воздуха и сильного падения давления на некоторой высоте над земной поверхностью. В появившуюся разреженную область с очень низким давлением засасываются: сверху - облако, образовавшееся при быстром поднятии воздуха, снизу - вода, пыль и пр. В атмосфере видны две «воронки», соединенные, узкими концами на некоторой высоте над Землей. У поверхности Земли в центре вихря давление очень низкое.
Маломасштабные вихри обладают большой разрушительной силой. Они способны вырывать с корнями деревья, разрушать здания. Налетевший вихрь может «высосать» водоем вместе со всем его «населением», а затем где-то выпадут удивительные «осадки» из водорослей, рыб, лягушек. При прохождении вихря давление падает так быстро, что в зданиях могут вылететь стекла. Известны случаи, когда здание при этом полностью разрушалось. В Северной Америке, где тромбы очень часты, их называют торнадо . За год в США наблюдается в среднем около 150 торнадо, в некоторые годы количество их достигает 900. В Европе тромбы сравнительно редки.

Циклоны и антициклоны - это гигантские воздушные вихри, несколько сотен километров в диаметре, которые образуются из-за вращения земли и неравномерности температуры и давления воздуха.

Есть миф, что когда вода вытекает из ванны, то воронка закручивается по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном. Это не совсем так, на направление воронки влияет много факторов, а сила Кориолиса очень мала в таких масштабах, поэтому воронка в раковине может закручиваться в любую сторону. Я сам проверял.

Воздух распределен по поверхности земли неравномерно, из-за этого возникают места с высоким и низким давлением. Из областей с высоким давлением, где воздуха в избытке, он перетекает в области с низким давлением, где его недостаток. На человеческом языке это называется «ветер».

Циклон - это такая воронка наоборот, это как если вытекающую из раковины воду перевернуть вверх ногами. В центре у него полюс пониженного атмосферного давления, в который затягивается со всех сторон воздух и поднимается вверх. Из-за силы Кориолиса воздух, который идет в сторону воронки закручивается против часовой стрелки в северном полушарии, и по часовой стрелке в южном.

Внутри циклона всегда облачно, поскольку он затягивает в себя облака. Они как с горки скатываются с областей с повышенным давлением воздуха.

Причина августовской жары 2010 года - мощный антициклон, который не подпускал к европейской части России холодный воздух, при этом затягивая горячий воздух из средней Азии.

Антициклон работает наоборот. В центре антициклона высокое давление, то есть воздуха там очень много и он расползается во все стороны, закручиваясь в противоположную циклону сторону: по часовой стрелке в северном полушарии и против - в южном. Если в трубочку затянуть кока-колы до верху, а потом отпустить, она стечет обратно в стакан, примерно то же самое происходит в антициклоне, только с воздухом и материковых масштабах.

Во время антициклона небо ясное из-за того, что он вытесняет из себя облака. Летом во время антициклона жарко, солнцу не мешают облака, чтобы прогревать воздух. А зимой наоборот, солнце находится низко и не может прогреть воздух, но при этом нет облаков и они не задерживают тепло, поэтому зимой во время антициклона всегда морозно.