Вертикальный и горизонтальный градиент. Градиент на ногтях: фото-идеи, советы и секреты, обучающие фото и видео. Идеи оформления ногтей с градиентом

Разность атмосферного давления между двумя областями как у земной поверхности, так и выше нее вызывает горизонтальное перемещение воздушных масс – ветер. С другой стороны, сила тяжести и трение о земную поверхность удерживают массы воздуха на месте. Следовательно, ветер возникает только при таком перепаде давления, который достаточно велик, чтобы преодолеть сопротивление воздуха и вызвать его движение. Очевидно, что разность давлений должна быть отнесена к единице расстояния. В качестве единицы расстояния раньше принимали 1 0 меридиана, то есть 111 км. В настоящее время для простоты расчетов условились брать 100 км.

Горизонтальным барическим градиентом называется падение давления в 1 мб на расстояние в 100 км по нормали к изобаре в сторону убывающего давления.

Скорость ветра всегда пропорциональна градиенту: чем больше избыток воздуха на одном участке в сравнении с другим, тем сильнее его отток. На картах величина градиента выражается расстояниями между изобарами: чем ближе одна к другой, тем градиент больше и ветер сильнее.

Кроме барического градиента на ветер действуют вращение Земли, или сила Кориолиса, центробежная сила и трение.

Вращение Земли (сила Кориолиса) отклоняет ветер в северном полушарии вправо (в южном полушарии влево) от направления градиента. Теоретически рассчитанный ветер, на который действуют только силы градиента и Кориолиса, называется геострофическим. Он дует по касательной к изобарам.

Чем сильнее ветер, тем больше его отклонение под действием вращения Земли. Оно нарастает с увеличением широты. Над сушей угол между направлением градиента и ветром достигает 45-50 0 , а над морем – 70-80 0 ; средняя величина его равна 60 0 .

Центробежная сила действует на ветер в замкнутых барических системах – циклонах и антициклонах. Она направлена по радиусу кривизны траектории в сторону ее выпуклости.

Сила трения воздуха о земную поверхность всегда уменьшает скорость ветра. Скорость ветра обратно пропорциональна величине трения. При одном и том же барическом градиенте над морем, степными и пустынными равнинами ветер сильнее, чем над пересеченной холмистой и лесной местностью, а тем более горной. Трение сказывается в нижнем, примерно 1000 – метровом, слое, называемом слоем трения. Выше ветры геострофические.

Направление ветра определяется стороной горизонта, откуда он дует. Для обозначения его обычно принимается 16-лучевая роза ветров: С, CCЗ, CЗ, ЗСЗ, З, ЗЮЗ, ЮЗ, ЮЮЗ, Ю, ЮЮВ, ЮВ, ВЮВ, В, ВСВ, СВ, ССВ.

Иногда вычисляется угол (румб) между направлением ветра и меридианом, причем север (С) считается за 0 0 или 360 0 , восток (В) – за 90 0 , юг (Ю) – 180 0 , запад (З) – 270 0 .

8.25 Причины и значение неоднородности барического поля Земли

Для географической оболочки важны не сами по себе барические максимумы и минимумы, а направление тех вертикальных токов воздуха, которые их создают.

Размер атмосферного давления показывает направление вертикальных движений воздуха – восходящих или нисходящих, а они или создают условия для конденсации влаги и выпадения осадков, или исключают эти процессы. Между влажностью воздуха и его динамикой существуют два основных типа связи: циклональный с восходящими токами и антициклональный с нисходящими.

В восходящих токах воздух адиабатически охлаждается, относительная влажность его повышается, водяной пар конденсируется, образуются облака и выпадают осадки. Следовательно, барическим минимумам свойственны дождливая погода и влажный климат. Конденсация идет постепенно и на всех высотах. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая вызывает дальнейший подъем воздуха, его охлаждение и конденсацию новых порций влаги, что влечет за собой выделение новых порций скрытой теплоты. Одновременно идут четыре взаимно связанных процесса: 1) подъем воздуха, 2) охлаждение воздуха, 3) конденсация пара и 4) выделение скрытой теплоты парообразования. Первопричиной всех этих процессов является солнечное тепло, затраченное на испарение воды.

В нисходящих воздушных массах происходит адиабатическое нагревание и понижение влажности воздуха; облака и осадки образовываться не могут. Следовательно, барическим максимумам, или антициклонам, свойственна безоблачная, ясная и сухая погода и сухой климат. С поверхности океанов в областях высокого давления происходит значительное испарение, интенсивность которого благоприятствует безоблачное небо. Влага отсюда уносится в другие места, поскольку опустившийся воздух неизбежно должен перемещаться в стороны. Из тропических максимумов он в виде пассата идет к экватору.

Процессы усвоения атмосферой солнечного тепла, динамикой воздушных масс и влагооборота взаимно связаны и обусловлены.

Циркуляция атмосферы и неоднородность барического поля вызывается двумя неравнозначными причинами. Первая, и основная, состоит в неоднородности термического поля Земли, в тепловом различии экваториальных и полярных широт. Действительно, на экваторе находится нагреватель, а на полюсах – холодильники. Они создают тепловую машину первого порядка.

По термической причине на не вращающейся планете установилась бы довольно простая циркуляция воздуха. На экваторе нагретый воздух поднимается, восходящие токи у земной поверхности формируют пояс низкого давления, называемый экваториальным барическим минимумом. В верхней тропосфере изобарические поверхности поднимаются и воздух оттекает в стороны полюсов.

В полярных широтах холодный воздух опускается, у земной поверхности образуются области повышенного давления и воздух возвращается к экватору.

Термическая разница между широтами вызывает перенос воздушных масс вдоль меридианов или, как принято говорить в климатологии, меридиональную слагающую атмосферной циркуляции.

Таким образом, сущность тепловой машины, вызывающей циркуляцию атмосферы, заключается в том, что часть энергии солнечной радиации превращается в энергию атмосферных движений. Она пропорциональна разнице температур между экватором и полюсами.

Вторая причина циркуляции атмосферы – динамическая; она заключается во вращении планеты. Циркуляция воздуха непосредственно между экваториальными и полярными широтами невозможна, поскольку вся сфера, в которой движется воздух, вращается. Горизонтальные потоки воздуха и в верхней тропосфере, и у земной поверхности под действием вращения Земли непременно отклоняются вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Так возникает зональная слагающая циркуляции атмосферы, направленная с Запада на Восток и формирующая западно-восточный (западный) перенос воздушных масс. На вращающейся планете западно-восточный перенос выступает в качестве основного типа циркуляции атмосферы.

Сезонные возмущения термического поля Земли, обусловленные различиями в нагревании океанов и материков, вызывают колебания над ними атмосферного давления. Зимой над Евразией и Северной Америкой холоднее, чем над океанами в этих же широтах. Изобарические поверхности над экваториями океанов выше, чем над сушей. Воздух наверху перетекает с океанов на материки. Общая масса воздушного столба над континентами увеличивается. Здесь образуются обширные зимние барические максимумы – Сибирский максимум с давлением до 1 040 мб и несколько меньший Североамериканский максимум с давлением до 1 022 мб. Над океанами масса воздушного столба уменьшается, образуются депрессии. Так создается тепловая машина второго порядка.

Летом тепловые контрасты между сушей и морем уменьшаются, минимумы и максимумы как бы рассасываются, давление выравнивается или меняется на противоположное зимнему. В Сибири, например, оно падает до 1 006 мб.

Сезонные колебания атмосферного давления над сушей и морем создают так называемый муссонный фактор.

На южных материках в январскую (летнюю для них) часть года образуются барические минимумы, оконтуренные замкнутыми изобарами.

Поочередное полугодовое нагревание северного и южного полушарий вызывает смещение всего барического поля Земли в сторону летнего полушария – в январскую часть года северного, а в июльскую – южного.

Экваториальный минимум в январскую часть года лежит южнее экватора, в июльскую он смещен к северу, достигая в Южной Азии северного тропика. Над Ираном и пустыней Тар создается Ирано-Тарский (Южноазиатский) минимум. Давление в нем падает до 994 мб.

Атмосферное давление изменяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, и каждой точке атмосферы соответствует определенноедавление. Это значит, что давление образует поле, которое называют барическим полем . Такое поле наглядно представляют в трехмерном пространстве системой поверхностей равных значений давления - изобарическими поверхностями, а на плоскости - линиями равных значений давления - изобарами. Замкнутыми изобарами изображаются циклоныи антициклоны . Циклоны - это области с пониженным давлением в центре, антициклоны - области с повышенным давлением в центре (рис.6.13)

Рис. 6.13. Изобарические поверхности в циклоне (H) и в антициклоне (В) в вертикальном разрезе.

Кроме того, выделяют также незамкнутые барические системы – ложбины, седловины и гребни . Ложбинами называют полосы пониженного давления между двумя областями повышенного, гребнями наоборот, полосы относительно повышенного давления между областями пониженного. Между двумя ложбинами или гребнями выделяют седловину (рис.6.14)

Рис. 6.14. Изобары на уровне моря в различных типах барических систем.

I -циклон, II - антициклон, III - ложбина, IV- гребень, V - седловина.

Изменение атмосферного давления в горизонтальном направлении выражается с помощью горизонтального барического градиента. Горизонтальным градиентомназывают вектор, который направлен по нормали к изобаре, в сторону низкого давления и по величине равный производной давления по нормали. Горизонтальный барический градиент представляет собой изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (рис. 6.15).

Давление с высотой меняется значительно быстрее, чем в горизонтальном направлении, поэтому вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального. В действительных условиях атмосферы горизонтальные барические градиенты имеют порядок величин в 1-3 гПа на каждый градус меридиана. Как и вертикальный барический градиент, горизонтальный градиент зависит от температуры. Рис. 6.15. Изобары и горизон­тальный барический градиент. Стрелками обозначен горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля.

Температура в атмосфере на одной и той же высоте в разных районах разная, следовательно, существует горизонтальный температурный (термический) градиент, определяющий изменение температуры воздуха на единицу длины по нормали к изотерме. Наличие горизонтального термического градиента определяет возникновение горизонтального барического градиента на некоторой высоте, даже если у земной поверхности мы исходно имели одинаковое давление и горизонтальный барический градиент, равный нулю. Рассмотрим, как это происходит. Мы имеем некоторую область у земной поверхности с одинаковым давлением, но с разной температурой, в одной части области мы имеем холодную воздушную массу, в другой теплую. В холодном воздухе барическая ступень меньше, чем в теплом, то есть давление с высотой будет падать быстрее в холодной воздушной массе , и на некоторой высоте появится разница в давлении между двумя воздушными массами. Она будет тем больше, чем выше мы будем подниматься, то есть горизонтальный барический градиент будет расти с высотой и приближаться к горизонтальному термическому. Это означает, что в теплых воздушных массах давление на высоте будет повышенным, а в холодных - пониженным (при условии равенства давлений у поверхности) . Из этого положения следует важный вывод: если циклон (область пониженного давления) существует в холодном воздухе с самой низкой температурой в центральной части, то барические градиенты с высотой мало меняют свое направление и низкое давление прослеживается до больших высот, то есть холодный циклон является высоким (рис.6.16).

Рис. 6.16. Высокий (холодный) и низкий (теплый) циклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.

Напротив, циклон в теплой воздушной массе с максимальной температурой в центре быстро исчезает с высотой, то есть является низким . В вышележащих слоях над ним будет располагаться антициклон.

Для антициклонов соотношение обратное, холодные антициклоны являются низкими, а теплые высокими (рис.6.17).

Рис. 6.17. Низкий (холодный) и высокий (теплый) антициклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.

Градиент - заполнение выделенной области последовательностью цветовых оттенков с плавными переходами между ними. Градиент используется для отображения плавного перехода между двумя или более указанными цветовыми оттенками. Пример градиента:

Раньше, для создания эффекта градиента использовались фоновые изображения. Теперь для создания градиентного фона можно использовать CSS3. Элементы с установленными с помощью CSS3 градиентами выглядят лучше при увеличении, чем их аналоги - подключаемые фоновые изображения, так как градиент генерируется браузером непосредственно под указанную область.

Обратите внимание, что CSS градиент является фоновым изображением создаваемым браузером, а не фоновым цветом, поэтому он определяется как значение свойства background-image . Это означает, что градиент можно указывать не только в качестве значения свойства background-image, но и везде, где можно вставлять фоновое изображение, например в list-style-image и background .

CSS3 определяет два типа градиентов:

• Линейный градиент (Linear Gradient) - плавный переход от цвета к цвету по прямой линии.
• Радиальный градиент (Radial Gradient) - плавный переход от цвета к цвету из одной точки во все направления.

Линейный градиент

Линейный градиент распространяется по прямой линии, демонстрируя плавный переход от одного оттенка цвета к другому. Линейный градиент создаётся с помощью функции linear-gradient(). Функция создаёт изображение, которое представляет собой линейный градиент между указанными оттенками цветов. Размер градиента соответствует размеру элемента, к которому он применён.

Функция linear-gradient() принимает следующие, разделяемые запятой, аргументы:

• В качестве первого аргумента указывается градус угла или ключевые слова, определяющие угол направления линии градиента. Необязательный аргумент.
• Разделяемый запятыми список состоящий из двух или более цветов, за каждым из которых может следовать стоп позиция.

Простейший линейный градиент требует только два аргумента, определяющие начальный и конечный цвет:

Div { background-image: linear-gradient(black, white); width: 200px; height: 200px; } Попробовать »

При передаче функции двух аргументов устанавливается вертикальный градиент с начальной точкой сверху.

Направление линии градиента может быть определено двумя способами:

Использование градусов В качестве первого аргумента можно передать градус угла линии градиента, определяющий направление градиента, так например, угол 0deg (deg сокращение от англ degree - градус) определяет линию градиента от нижней границы элемента к верхней, угол 90deg определяет линию градиента слева на право и т.д. Проще говоря, положительные углы представляют собой вращение по часовой стрелке, отрицательные соответственно против часов. Использование ключевых слов В качестве первого аргумента могут также передаваться ключевые слова "to top", "to right", "to bottom" или "to left", они представляют собой углы линий градиентов "0deg" "90deg" "180deg" "270deg" соответственно.

Угол можно так же задать с помощью двух ключевых слов, например, to top right - линия градиента направлена в верхний правый угол.

Пример градиента заданного в разных направлениях:

Div { margin: 10px; width: 200px; height: 200px; float: left; } #one { background-image: linear-gradient(to left, black, red); } #two { background-image: linear-gradient(to top left, black, red); } #three { background-image: linear-gradient(65deg, black, yellow); } Попробовать »

Как уже упоминалось, линейный градиент может включать список более чем из двух цветов, разделяемых запятой, браузер будет их равномерно распределять по всей доступной области:

Div { margin: 10px; width: 200px; height: 200px; float: left; } #one { background-image: linear-gradient(to right, red, blue, yellow); } #two { background-image: linear-gradient(to top left, blue, white, blue); } Попробовать »

После цвета допускается указывать стоп позицию для него, которая определяет место расположение цвета (где один цвет начинает переходить в другой) относительно начальной и конечной точки градиента. Стоп позиция указывается с помощью единиц измерения поддерживаемых в CSS или с помощью процентов. При использовании процентов, расположение стоп позиции вычисляется в зависимости от длины линии градиента. Значение 0% является начальной точкой градиента, 100% - конечной.

Div { margin: 10px; width: 200px; height: 200px; float: left; } #one { background-image: linear-gradient(to top right, blue, white 70%, blue); } #two { background-image: linear-gradient(to right bottom, yellow 10%, white, red, black 90%);} #three { background-image: linear-gradient(to right, black 10%, yellow, black 90%); } Попробовать »

Значение цвета можно указывать различными способами, например: указать имя цвета, использовать шестнадцатеричные значения (HEX), с помощью синтаксиса RGB (RGBA) или HSL (HSLA). Например, использование градиента с прозрачностью может быть использовано в сочетании с фоновым цветом или изображением, расположенным под градиентом для создания интересных визуальных эффектов:

Div { margin: 10px; width: 300px; height: 100px; background-color: green; } #one { background: linear-gradient(to left, rgb(255,255,0), rgba(255,255,0,0)); } #two { background: linear-gradient(rgb(255,255,255), rgba(255,255,255,0)); }

БАРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ВЕТЕР

(по С.П. Хромову)

Барическое поле

В главе второй говорилось об атмосферном давлении, о единицах, в которых оно выражается, и о его изменении с вы­сотой. В этой главе мы остановимся на горизонтальном распре­делении давления и на его изменениях во времени.То и другое тесно связано с режимом ветра.

Распределение атмосферного давления называют барическим полем. Атмосферное давление есть величина скалярная: в каж­дой точке атмосферы оно характеризуется одним числовым зна­чением, выраженным в миллибарах или в миллиметрах ртутного столба. Следовательно, и барическое поле есть скалярное поле. Как всякое скалярное поле, его можно наглядно представить в пространстве поверхностями равных значений данного скаляра, а на плоскости - линиями равных значений. В случае барического поля это будут изобарические поверхности и изобары.

Можно представить так, что вся атмосфера пронизана семей­ством изобарических поверхностей, огибающих Земной шар. Эти поверхности пересекаются с поверхностями уровня под очень малыми углами, порядка угловых минут. В пересечении с каж­дой поверхностью уровня, в том числе с уровнем моря, изобари­ческие поверхности образуют на ней изобары.

Изобарическая поверхность со значением 1000 мб проходит вблизи уровня моря. Изобарическая поверхность 700 мб распо­лагается на высотах, близких к 3 км; изобарическая поверх­ность 500 мб - на высотах, близких к 5 км. Изобарические поверхности 300 и 200 мб располагаются соответственно на вы­сотах около 9 и около 12 км, т. е. вблизи тропопаузы; поверх­ность 100 мб - около 16 км.

Пересекаясь с поверхностями уровня, каждая изобари­ческая поверхность в разных своих точках в каждый момент находится на различных высотах над уровнем моря.

Например, изобарическая поверхность 500 мб может распо­лагаться над одной частью Европы то высоте около 6000 м, а над другой частью Европы - на высоте около 5000 м. Это зависит, во-первых, от того, что и на уровне моря давление в каждый момент в разных местах разное; во-вторых, от того, что средняя температура атмосферного столба в разных местах также различная. А из главы второй мы знаем, что, чем ниже температура воздуха, тем быстрее давление падает с высотой. Если даже на уровне моря давление везде одинаково, то выше­лежащие изобарические поверхности будут снижены в холод­ных участках атмосферы и, напротив, приподняты в теплых.

Карты барической топографии

Пространственное распределение атмосферного давления непрерывно меняется с течением времени. Это значит, что не­прерывно меняется расположение изобарических поверхностей в атмосфере. Чтобы следить за изменениями барического, а также и термического поля, в практике службы погоды еже­дневно составляют по аэрологическим наблюдениям карты топо­графии изобарических поверхностей - карты барической топо­графии.

На карту абсолютной барической топографии наносят вы­соты определенной изобарической поверхности над уровнем моря на разных станциях в определенный момент времени, на­пример поверхности 500 мб в 6 часов утра 1 января 1967 г. Точки с равными высотами соединяют линиями равных высот - изогипсами (абсолютными изогипсами). По изогипсам можно судить о распределении давления в тех слоях атмосферы, в ко­торых располагается данная изобарическая поверхность.

В атмосфере всегда существуют области, в которых давле­ние повышено или понижено по сравнению с окружающими об­ластями. Фактически вся атмосфера состоит из таких областей повышенного или пониженного давления, расположение которых все время меняется. При этом в областях пониженного давле­ния - циклонах или депрессиях - давление на каждом уровне самое низкое в центре области, а к периферии растет. Давление, кроме того, всегда понижается с высотой; поэтому изобари­ческие поверхности в циклоне прогнуты в виде воронок, сни­жаясь от периферии к центру (рис. 54). Следовательно, на карте абсолютной топографии в центре циклона будут находиться изогипсы с меньшими значениями высоты, а на периферии - изогипсы с большими значениями (рис. 55). В области повы­шенного давления - антициклоне, напротив, на каждом уровне в центре будет наивысшее давление; поэтому изобарические поверхности в антициклоне будут иметь форму куполов, и на карте абсолютной барической топографии в центре антициклона мы найдем изогипсы с наивысшими значениями (см. те же рисунки).

Рис. 54. Изобарические поверхности в циклоне (H) и в антициклоне (В) в вертикальном разрезе.

Составляют еще карты относительной барической топо­графии. На такую карту наносят высоты определенной изоба­рической поверхности, но отсчитанные не от уровня моря (как на картах абсолютной барической топографии), а от другой, ле­жащей ниже изобарической поверхности. Например, можно со ставить карту высот поверхности 500 мб над поверхностью 1000 мб и т. д.

Рис. 55. Циклон (H) и антициклон (В) на карте абсолют­ной топографии изобарической поверхности 500 мб.

Цифры - высоты в десятках метров. В циклоне изобарическая поверхность лежит ближе к уровню моря, чем в антициклоне.

Такие высоты называются относительными, а проведенные по ним изогипсы - относительными изогипсами.Относительная высота одной изобарической поверхности над другой зависит от средней температуры воздуха между этими двумя поверхностями (рис. 56). Из главы второй известно, что барическая ступень зависит от температуры. Но барическая сту­пень, т. е. расстояние между двумя уровнями с давлением, различающимся на единицу, в сущности и есть относительная вы­сота одной изобарической поверхности над другой.

Рис. 56. Изобарические поверхности в областях тепла (T) и холода (X) в вертикальном разрезе. В области тепла они раздвинуты, в области холода - сближены

Отсюда сле­дует, что по распределению на карте относительных высот можно судить о распределении средних температур в слое воз­духамежду взятыми двумя изобарическими поверхностями.

Рис. 57. Области тепла (T) и холода (X) на карте относительной топографии изобарической поверх­ности 500 мб над поверхностью 1000 мб.

В областях тепла толщина атмосферного слоя между двумя поверхностями увеличена, в областях холода - уменьшена.

Чем больше относительная высота, тем выше температура слоя. Следовательно, карты относительной топографии показывают рас­пределение температуры в атмосфере (рис. 57). Иногда го­ворят, что карты абсолютной и относительной топографии вместе представляют термобарическое полеатмосферы.

В службе погоды карты абсолютной топографии обычно со­ставляются для изобарических поверхностей 1000, 850, 700, 500, 300, 200, 100, 50, 25 мб, а карты относительной топографии - для поверхности 500 над 1000 мб. Составляют карты барической топографии и по осредненным данным за промежутки времени от нескольких дней до месяца. Для климатологических целей применяются карты барической топографии, составленные по многолетним средним данным.

На карты барической топографии, строго говоря, наносят не высоты изобарических поверхностей, а их геопотенциалы. Геопотенциалом (абсолютным) называется потенциальная энер­гия единицы массы в поле силы тяжести. Иначе говоря, геопо­тенциал изобарической поверхности в каждой ее точке есть работа, которую нужно затратить против силы тяжести, чтобы поднять единицу массы от уровня моря в данную точку. По определению геопотенциал в каждой точке атмосферы равен Ф = gz , где z - высота точки над уровнем моря, а g - ускорение силы тяжести. Итак, в любой точке изо­барической поверхности под данной широтой при данном зна­чении силы тяжести имеется определенный геопотенциал, про­порциональный высоте этой точки над уровнем моря. Поэтому применение геопотенциала вместо высоты вполне возможно и имеет определенные теоретические и технические преимущества. При этом геопотенциал выражают в таких единицах (геопотен­циальных метрах), при которых он численно близок к высоте, выраженной в метрах (и в точности равен ей на уровне моря под широтой 45°). В связи с этим геопотенциал называют еще динамической или геопотенциальной высотой.

Относительный геопотенциал соответственно равен разности абсолютных геопотенциалов двух точек, лежащих на одной вер­тикали.

Изобары

Карты абсолютной барической топографии для нескольких изобарических поверхностей в своей совокупности наглядно представляют барическое поле атмосферы в тех слоях, в кото­рых располагаются эти изобарические поверхности. Но, кроме того, с давних пор принято изображать барическое поле на уровне моря с помощью линий равного давления - изобар.Для этого наносят на географическую карту величины атмо­сферного давления, измеренные в один и тот же момент на уровне моря или приведенные к этому уровню, соединяют точки с одинаковым давлением изобарами. Каждая изобара является следом пересечения какой-то изобарической поверх­ности с уровнем моря. На карте, охватывающей тот или иной географический район, можно для любого момента времени провести целое семейство изобар (рис. 58). Проводят их обычно так, что каждая изобара отличается по величине давления от соседних изобар на 5 мб. Таким образом, изобары могут иметь, например, значения 990, 995, 1000, 1005, 1010 мб и т. д. Можно, разумеется, проводить изобары и через другое число миллибар, например через 10 мб, 2 мб.

Рис. 58. Изобары на уровне моря (в миллибарах).

H - циклон, В - антициклон.

Изобары можно построить не только для уровня моря, но и для любого вышележащего уровня. Однако в службе погоды составляют для свободной атмосферы не карты изобар, а опи­санные выше карты барической топографии.

На карте изобар также обнаруживаются уже упоминавшиеся области пониженного и повышенного давления - циклоны и антициклоны. В циклоне самое низкое (минимальное) давление наблюдается в центре; напротив, в антициклоне в центре наблю­дается самое высокое давление. На картах изобар для уровня моря, как и на картах барической топографии, обнаруживается постоянное перемещение этих областей и изменение их интен­сивности, а следовательно, и постоянные изменения барического поля. В практике службы погоды не применяются отдельные карты изобар. Составляют комплексные синоптические карты, на ко­торые, кроме давления на уровне моря, наносят и другие метео­рологические элементы по наземным наблюдениям. На этих картах и проводят изобары.

В климатологии применяются карты изобар для уровня моря, составленные по многолетним средним данным.

Горизонтальный барический градиент

Рассматривая изобары на синоптической карте, мы заме­чаем, что в одних местах изобары проходят гуще, в других - реже.

Очевидно, что в первых местах атмосферное давление ме­няется в горизонтальном направлении сильнее, во-вторых - слабее. Говорят еще: «быстрее» и «медленнее», но не следует смешивать изменения в пространстве, о которых идет речь, с изменениями во времени.

Точно выразить, как меняется атмосферное давление в гори­зонтальном направлении, можно с помощью так называемого горизонтального барического градиента, или горизонтального градиента давления. В главе четвертой говорилось о горизон­тальном градиенте температуры. Подобно этому горизонталь­ным градиентом давления называют изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (точнее, на по­верхности уровня); при этом расстояние берется по тому на­правлению, в котором давление убывает всего сильнее. А таким направлением наиболее сильного изменения давления является в каждой точке направление по нормали к изобаре в этой точке.

Таким образом, горизонтальный барический градиент есть вектор, направление которого совпадает с направлением нор­мали к изобаре в сторону уменьшения давления, а числовое зна­чение равно производной от давления по этому направлению. Обозначим этот вектор символом - Ñр , а числовую его вели­чину -dp/dn, где п - направление нормали к изобаре.

Как всякий вектор, горизонтальный барический градиент можно графически представить стрелкой; в данном случае стрел­кой, направленной по нормали к изобаре в сторону убывания давления. При этом длина стрелки должна быть пропорцио­нальна числовой величине градиента (рис. 59).

В разных точках барического поля направление и величина барического градиента будут, конечно, разными. Там, где изо­бары сгущены, изменение давления на единицу расстояния по нормали к изобаре больше; там, где изобары раздвинуты, оно меньше. Иначе говоря, величина горизонтального барического градиента обратно пропорциональна расстоянию между изобарами.

Если в атмосфере есть горизонтальный барический градиент, это означает, что изобарические поверхности в данном участке атмосферы наклонены к поверхности уровня и, стало быть, пере­секаются с нею, образуя изобары. Изобарические поверхности наклонены всегда в направлении градиента, т. е. туда, куда давление убывает (рис. 60).

Рис. 59. Изобары и горизон­тальный барический градиент. Стрелками обозначен горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля.

Рис. 60. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе и направление горизонтального барического градиента. Двойная линия - поверхность уровня

Горизонтальный барический градиент является горизонтальной составляющей полного барического градиента. Последний представляет­ся пространственным вектором, ко­торый в каждой точке изобариче­ской поверхности направлен по нор­мали к этой поверхности в сторону поверхности с меньшим значением давления. Числовая величина этого вектора равна –dp/dn ; но здесь n - на­правление нормали к изобариче­ской поверхности. Полный бариче­ский градиент можно разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие, или на вертикальный и горизонтальный градиенты. Можно разложить его и на три составляющие по осям прямоугольных координат X, Y, Z. Давление меняется с высотой гораздо сильнее, чем в гори­зонтальном направлении. Поэтому вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального. Он уравновешивается или почти уравновешивается направленной противоположно ему силой тяжести, как это вытекает из основ­ного уравнения статики атмосферы. На горизонтальное движе­ние воздуха вертикальный барический градиент не влияет. Дальше в этой главе мы будем говорить только о горизонталь­ном барическом градиенте, называя его просто барическим гра­диентом.

На практике измеряют на синоптических картах средний барический градиент для того или иного участка барического поля. Именно, измеряют расстояние ∆n между двумя соседними изобарами в данном участке по прямой, которая достаточно близка к нормалям обеих изобар. Затем разность давлений между изобарами ∆p (обычно это 5 мб) делят на это расстоя­ние, выраженное -в крупных единицах - градусах меридиана (111 км). Средний барический градиент представится по вели­чине отношением конечных разностей - ∆p/ ∆n мб/град. Вместо градуса меридиана теперь чаще берут 100 км. Определить ба­рический градиент в свободной атмосфере можно из расстоя­ния между изогипсами на картах барической топографии. В дей­ствительных условиях атмосферы у земной поверхности горизон­тальные барические градиенты имеют порядок величины в не­сколько миллибар (обычно 1-3) на каждый градус меридиана.

• Бари́ческий градие́нт - вектор, характеризующий степень изменения атмосферного давления в пространстве. По числовой величине барический градиент равен изменению давления (в миллибарах) на единицу расстояния в том направлении, в котором давление убывает наиболее быстро, то есть по нормали к изобарической поверхности в сторону уменьшения давления.

  Также барический градиент называют барометрическим градиентом. В метеорологии обычно пользуются горизонтальным барическим градиентом, то есть горизонтальной составляющей градиента на уровне моря или на другом уровне; в этом случае берётся нормаль к изобаре на данном уровне. Обычно горизонтальный барический градиент составляет 1-3 мбар на 100 км, но в тропических циклонах иногда достигает десятков мбар на 100 км (1 мбар = 100 Н/м²).

  Барический градиент является одной из причин, которые приводят к циркуляции атмосферы.

Связанные понятия

Изоба́ры - изолинии величин атмосферного давления. На карте изображаются как линии, соединяющие места с одинаковым давлением. Чаще всего изобарические линии изображаются на метеорологических картах.

Тропопа́уза (от др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + παῦσις «остановка, прекращение») - слой атмосферы, в котором происходит резкое снижение вертикального температурного градиента, переходный слой между тропосферой и стратосферой.

Компенсационный метод измерения (лат. compensatio) - метод измерения, основанный на уравновешивании (компенсации) измеряемой величины однородной образцовой величиной (см. Система относительных единиц). Компенсационный метод измерения применяют для измерения электрических (ЭДС, напряжения, тока, мощности, сопротивления и др.) и неэлектрических величин – температуры (изотермы), механических перемещений, световых потоков, массы (относительная атомная масса, Солнечная масса), относительного положения...

Планета́рный пограни́чный слой («пограничный слой атмосферы», «слой трения») - нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и динамика которого в значительной мере определяются взаимодействием с твёрдой (или жидкой) поверхностью планеты (так называемой «подстилающей поверхностью»).

Тепловое скольжение - явление перемещения слоя газа, находящегося у поверхности твёрдого тела, поверхность которого нагрета неравномерно, в направлении к более высокой температуре. Наблюдается в среде, являющейся разреженным газом.

Основна́я гидрофизи́ческая характери́стика (ОГХ, кривая водоудерживания) - в физике почв изотермическая равновесная зависимость между капиллярно-сорбционным (матричным) давлением почвенной влаги и влажностью (обычно объёмной). Форма ОГХ специфична для каждого почвенного образца и характеризует структуру порового пространства почвы, гранулометрический и минералогический состав. Характеризуется гистерезисом, то есть несовпадением форм кривой при увлажнении и иссушении образца. В виду доминирования...

Температу́рное напряже́ние - вид механического напряжения, возникающего в какой-либо среде вследствие изменения температуры либо неравномерности его распределения.

Неустойчивость Кельвина - Гельмгольца возникает при наличии сдвига между слоями сплошной среды, либо когда две контактирующие среды имеют достаточную разность скоростей. При этом в сечении, перпендикулярном границе раздела этих сред, профиль скорости имеет точку перегиба (вторая производная скорости по координате сечения обращается в нуль). Как показал Рэлей, течение с наличием в профиле скорости точки перегиба является неустойчивым. Типичный пример такой нестабильности - возникновение волн на поверхности...

Температурный напор - разность характерных температур среды и стенки (или границы раздела фаз) или двух сред, между которыми происходит теплообмен.

Атмосфе́рный фронт (от. др.-греч. ατμός - пар, σφαῖρα - шар и лат. frontis - лоб, передняя сторона), фронты тропосферные - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.

Термодина́мика атмосфе́ры - раздел физики атмосферы, посвящённый изучению процессов передачи и превращения тепла в работу (и наоборот) в атмосфере Земли в связи с изучением физики погодных явлений или климата на основе фундаментальных законов классической термодинамики. Исследования в этой области необходимы для понимания свойств атмосферной турбулентности, конвекции, динамики планетарного пограничного слоя и его вертикальной устойчивости. Термодинамика атмосферы служит основой для моделирования...

Эффе́ктом Джо́уля - То́мсона называют изменение температуры газа или жидкости при стационарном адиабатическом дросселировании - медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Назван в честь открывших его Джеймса Джоуля и Уильяма Томсона. Данный эффект является одним из методов получения низких температур.

Геотермический градиент - физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определённом участке земной толщи. Математически выражается изменением температуры, приходящимся на единицу глубины. В геологии при расчёте геотермического градиента за единицу глубины приняты 100 метров. В различных участках и на разных глубинах геотермический градиент непостоянен и определяется составом горных пород, их физическим состоянием и теплопроводностью, плотностью теплового потока, близостью...

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения (см. атмосфера Земли). Важную роль в этом процессе играют и горно-долинные ветры.

Градиент концентрации или концентрационный градиент - это векторная физическая величина, характеризующая величину и направление наибольшего изменения концентрации какого-либо вещества в среде. Например, если рассмотреть две области с различной концентрацией какого-либо вещества, разделённые полупроницаемой мембраной, то градиент концентрации будет направлен из области меньшей концентрации вещества в область с большей его концентрацией. Вектор диффузионного потока направлен против вектора градиента...

Стефановское течение - это явление возникновения гидродинамического течения среды в процессе испарения или роста капель.

Пло́тность во́здуха - масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Плотность воздуха является функцией от давления, температуры и влажности. Обычно, стандартной величиной плотности воздуха на уровне моря в соответствии с Международной стандартной атмосферой принимается значение 1,2250 кг/м³, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15 °С и давлении 101330 Па.

Тече́ние (водоёмов) - перемещение водных масс в водоёмах (морях, озёрах, водохранилищах). Основными видами течений являются: сточные (иногда именуются стоковыми), ветровые, конвекционные.

Термокомпас (от лат. themo - тепло и лат. compassum - измеряю направление) - пилотажный прибор для поиска и указания направления на центр термического потока в парапланеризме.

Седиментацио́нный ана́лиз - совокупность методов определения размеров частиц в дисперсных системах и молекулярной массы макромолекул в растворах полимеров по скорости седиментации в условиях седиментационно-диффузного равновесия.

Слой скачка - слой воды в океане (море), в котором вертикальные градиенты океанографических характеристик (температура, солёность, плотность, скорость звука и др.) резко возрастают по сравнению с вертикальными градиентами в выше- и нижележащих слоях.

Проницаемость грунтов - способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах - фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.

Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) - одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Международная стандартная атмосфера (сокр. МСА, англ. ISA) - условное вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли принятое международной организацией по стандартизации. До высоты 80 км параметры атмосферы соответствуют средним для географической широты 45°. Основой для расчёта параметров МСА служит барометрическая формула, с определёнными в стандарте параметрами.

Термоклин , или слой температурного скачка - слой воды, в котором градиент температуры резко отличается от градиентов выше- и нижележащих слоев. Возникает при наличии неперемешивающихся слоёв воды с разной температурой. Может иметь мощность от нескольких метров до десятков метров.

Неустойчивость Рэлея - Тейлора (названа в честь лорда Рэлея и Дж. И. Тейлора) - самопроизвольное нарастание возмущений давления, плотности и скорости в газообразных и жидких средах с неоднородной плотностью, находящихся в гравитационном поле (Рэлей, 1900 г.) либо движущихся с ускорением (Тейлор, 1950 г.).

Барическая ложбина - вытянутые области относительно низкого атмосферного давления, в некоторых случаях связанные с атмосферными фронтами. Противоположные стороны барических ложбин характеризуются поворотом направления ветра, что может быть отмечено наблюдателем на поверхности при их прохождении. Синоптические области низкого давления с отсутствием поворота ветра называются барическими седловинами, последние обычно связаны с теми или иными гористыми регионами.

Микротурбулентность - вид турбулентности, свойства которой меняются на малых масштабах длины. Крупномасштабная турбулентность носит название макротурбулентности.

Температу́рный дрейф - изменение электрических параметров электронного устройства, электронного прибора вызванное изменением внешней температуры среды. Иногда такое изменение называют температурным уходом параметра.

Температу́ра (от лат. temperatura - надлежащее смешение, нормальное состояние) - физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.

Сдвиг ветра (англ. Wind Shear) - повышенный градиент скорости и (или) направления ветра в случаях, когда они значительно изменяются на относительно небольшом участке в атмосфере. Сдвиг ветра обычно раскладывают на горизонтальную (м/с на 1 км расстояния) и вертикальную (м/с на 30 м высоты) компоненты, из которых горизонтальная как правило более значительная в районе атмосферных фронтов, а вертикальная - у поверхности Земли, хотя обе могут быть значительными и на больших высотах в районе высотных струйных...

Магнитогидродинамическая обработка (МГДО) – способ воздействия на поток минерализованной воды, в котором под воздействием магнитного поля индуцируется электрический ток. Электрический ток в электролитах поддерживается, как известно, перемещением заряжённых ионов и в потоке воды происходит изменение концентрации в объёме потока положительных и отрицательных ионов. С использованием МГДО можно добиться таких эффектов как, местное снижение pH воды (для снижения коррозионной активности потока воды), создания...

Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джованни Вентури (1746-1822).

(др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + σφαῖρα «шар») - нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе - 16-18 км.

Стратификация атмосферы (от лат. stratum - слой и facio - делаю) - распределение температуры в атмосфере с высотой. Стратификация атмосферы может быть устойчивой, неустойчивой и безразличной по отношению к сухому (или влажному ненасыщенному) и насыщенному воздуху. При устойчивой С. а вертикальный градиент температуры меньше адиабатического (сухо- или влажно адиабатического, смотря по условиям влажности), при неустойчивой - больше адиабатического, при безразличной - равен адиабатическому. Неустойчивая...