大气层的运动AtmosphericMotions

Posted 2022-11-07 大气层

篇首语：别裁伪体亲风雅，转益多师是汝师。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了大气层的运动AtmosphericMotions相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

大气层中的典型运动形式，小者从直径只有1—10厘米，存在时间只有1分钟的扰动旋涡；大者到如贸易风那样形成大气环流的大规模风系。而在这两种极端之间还有许多运动形式，每种形式各有自己特有的规模和存在时间。总之，一个可以被识别出来的运动形式，它所存在的时间大致是和它的规模成比例的（不包括那些与地形有关的运动形式）。

　　规模在1米到1公里这一范围内的运动形式有：较大的扰动旋涡、阵风、龙卷风和对流云。规模在10至100公里这一等级的运动形式有：锋、飑线和热带气旋。热带以外地区的气旋和反气旋在水平方向上的规模大致为1000公里，而行星波的长度约为1万公里。

　　虽然大气层向上延伸是无限的，但是它的大部分质量是集中在地球周围很薄的一层内。如果把这一层的厚度与地球的直径相比，就好象苹果皮和苹果相比一样。这样，那些规模最大、具有气象意义的运动形式在垂直方向上的延伸几乎不超过20至30公里（不包括大气层的潮汐运动以及类似的迅速运动的波）。

　　值得注意的是，大气层中每秒10米至100米这一数量级的风速与运动的规模无关。这一数量级的风速不仅可以在行星风系中见到，而且也可以在规模比较小的现象中，如雷暴雨、飑线和龙卷风中见到。不同地方的风速的差异，也与运动的规模无关。

　　然而空气的辐散、向两侧的运动、从两侧向中间的辐合，所形成的风速则与运动的规模有关：大致与按运动规模划分的速度等级成比例。空气水平辐散运动形成的风速与扰动的规模成反比。实际上，大气层中空气垂直运动的速度也是与运动的规模成反比，因为空气的垂直运动基本上是受辐散作用决定的。

　　因此，大气层中的大规模运动系统内的空气垂直运动的速度是很小的，每秒从1厘米到1米，而在象雷暴雨这样运动很剧烈、规模较小的运动系统中，空气向上和向下的运动速度可能是此数的50倍以上。

　　除了大气层这一因素外，太阳辐射（Solarradia-tion）、引力作用、地球的旋转和摩擦作用，也是解释存在着各种空气运动形式的重要因素。气压的不均衡是大气层中空气运动的直接原因。因为大气层是一个大致处于流体静力学平衡状态的流体，也就是说，空气在向下做自由落体运动的加速度与重力加速度相比是非常小的，气压所反映的仅仅是上面空气的重量。因此，重力是空气运动的一个基本力量。然而，归根到底，空气运动的原动力是来自太阳的辐射，更明确地说，是由于太阳能在地球表面和在大气层中的分布与吸收的不均衡，结果形成了温度的差异分布，导致了大气的环流。

　　透过大气层射入进来的太阳辐射，大部分被地球表面吸收。由于大气层的温度要比地面低，因此，地球表面是大气运动的两个主要能量来源之一。夏天的午后在受热的陆地上空形成的厚层积云就是这种热源在较小的范围内起作用的典型例子。地面空气受热后变轻并具有向上的浮力，穿过周围密度较大的空气而上升。由于低纬度和高纬度的地表面受热的不同，就导致在水平方向上气压的不平衡。大气环流之所以能维持，主要就是由于赤道地区作为热源，而极地地区作为能量消失场所的结果。

　　地球的旋转产生的科里奥利力（Coriolisforce）使得空气在从气压高的地方流向气压低的地方的过程中发生偏转，因此，空气在进行大范围的运动时，它的路线近似于和等压线相平行。这样，旋转的地球就为大气层中空气作旋转运动提供了先决条件。而旋转着的空气在作向心辐合运动时，就形成了象气旋、飓风和龙卷风这样的涡流系统。由于科里奥利力是随纬度而变化的，这就是为什么波这种运动形式只是出现在大气环流的西风带中的部分原因。大气运动一方面由于摩擦作用而不断损耗能量，另一方面由于太阳能不断地转换成风的动能而得到补充。

　　从卫星上拍摄的云的照片非常清楚地揭示出大气运动的各种形式。卫星照片以及从飞机上和地面观测点拍摄的云的照片显示出大气运动的复杂的，有时是令人惊奇的运动形式。