Мы рассказали о путешествии воздуха на одном маленьком участке земной поверхности. Но воздух не страшится и очень больших путешествий. Более того. Вся земная атмосфера находится в постоянном движении — от экватора до полюсов (экватор — воображаемая линия на Земле, делящая земной шар на две равные половины — северную и южную). Именно благодаря этим огромным перемещениям воздушных масс и возникает на Земле большинство различных ветров, как постоянных, так и переменных.
Вечное путешествие воздушных масс над Землей объясняется, как мы уже сказали, различным атмосферным давлением воздуха на поверхности Земли. А это давление в значительной мере зависит от температуры воздуха: чем сильнее нагрет воздух, тем ниже его давление.
Если бы вся поверхность Земли была совершенно однородной и Земля не вращалась бы, передвижение воздушных масс было бы очень простым. В этом случае в каждом полушарии воздух путешествовал бы по одному большому кругу — от полюса к экватору.
В самом деле, у экватора воздух нагревался бы сильнее всего, а у полюсов — слабее всего. Вследствие этого у экватора существовали бы постоянные потоки воздуха, восходящие кверху, и сюда благодаря понижению давления приходили бы массы арктического холодного воздуха от полюсов. В свою очередь к полюсам шел бы постоянный приток воздуха из верхних слоев атмосферы, и таким образом вверху существовал бы ветер от экватора к полюсам.
Однако на самом деле мы знаем, что поверхность земного шара далеко не одинакова. Благодаря этому кругом нас ежечасно рождаются и умирают различные местные ветерки. Кроме того, так как Земля вращается вокруг своей оси, движение воздуха над Землей от полюсов к экватору и обратно происходит не так просто, как это было только что описано. Правда, зарождение ветров у экватора именно таково, как мы рассказали.
Вдоль экватора с той и другой стороны находятся самые жаркие места земного шара. Благодаря этому здесь повсеместно у Земли наблюдается постоянное пониженное давление воздуха. В то же время на север и на юг от экватора находятся области повышенного воздушного давления. Поэтому в сторону экватора круглый год дуют постоянные ветры со скоростью шести-семи метров в секунду.
Но на направление этих ветров действует вращение Земли. Как известно, Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Вследствие этого в Северном полушарии воздушные потоки, идущие к экватору прямо с севера, отклоняются к западу и превращаются в северо-восточные ветры; в Южном полушарии южное направление ветров смещается к юго-востоку.
По той же причине верхние воздушные течения, направляясь от экватора к полюсам, на своем пути все более и более отклоняются на восток, пока не превращаются в западные ветры. Таким образом, воздушные массы, идущие от экватора, не попадают к полюсам, а задерживаются в странах умеренного климата. Постоянно притекающий сюда экваториальный воздух уплотняется и постепенно опускается к земле; в результате здесь создаются области повышенного атмосферного давления и рождаются ветры, дующие к экватору и к полюсам.
Так осуществляется обмен воздуха между экваториальными областями и странами умеренного климата. У самого экватора находится узкая полоса, где постоянно дуют лишь слабые переменные ветры. Зато здесь нередко возникают непродолжительные, но очень сильные тропические бури.
В более северных областях земного шара наблюдается иная картина. Здесь области повышенного давления находятся как у полюсов, так и в тех местах, куда притекает экваториальный воздух. А между ними находятся районы с пониженным атмосферным давлением. Сюда и устремляются воздушные потоки как от полюсов, так и из стран умеренного климата. Опять-таки благодаря вращению Земли эти потоки превращаются в ветры: дующие от полюсов — в северо-восточные и юго-восточные (для двух полушарий) и дующие из стран умеренного климата — в северо-западные и юго-западные.
Такова, в общих чертах, картина передвижения воздушных масс над Землей.
Место встречи различно нагретых воздушных масс называется фронтом. Фронт никогда не находится в покое. Когда воздушные массы движутся с различной скоростью или когда одна воздушная масса перемещается в одном направлении, а другая — в обратном, то в этом случае линия фронта прогибается, здесь образуются воздушные волны. При этом холодный воздух сильнее и сильнее поворачивает на юг, «подтекает» под теплый воздух и вытесняет его вверх. Массы же теплого воздуха отклоняются к северу и в свою очередь оттесняют перед собой холодный воздух. В результате там, куда движутся массы теплого воздуха, давление падает, а в тех местах, куда наступают холодные массы, давление растет.
Возникает область, в центре которой образуется пониженное давление воздуха. Такую область называют обычно циклоном («циклон» значит «круговой») (рис. 6).
Рис. 6. Образование циклона. Теплые и холодные потоки воздуха образуют огромные завихрения.
Ветер в циклоне дует от краев к центру таким образом, что образуется круг ветров, дующих против часовой стрелки.
Образовавшись, циклон не стоит на одном месте; он смещается в сторону движения теплых воздушных масс. За сутки циклон нередко перемещается на тысячу километров — на пути его движения возникают сильные ветры.
Очень часто вслед за образованием одного циклона за ним возникают новые, которые и следуют один за другим. Между областями пониженного давления, то есть циклонами, образуются другие области — области повышенного давления. Их называют антициклонами. Направление ветра в антициклонах — от центра к краям.
С образованием и перемещением циклонов и антициклонов и связаны главным образом возникновение и смена самых различных ветров в странах умеренного климата.