Пассаты
Пассаты – устойчивые восточные ветры умеренной скорости (5–8 м/с у земли), которые дуют в каждом полушарии на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления (рисунок 73).
Рисунок 73 – Схема потоков воздуха в зоне пассатов.
1 – изобары субтропических антициклонов, 2 – ветры вблизи земной поверхности, 3 – ветры над уровнем трения
В приземных слоях атмосферы, где действуют силы трения, ветер отклоняется от изобар (градиентного ветра). Поэтому в северном полушарии вместо восточного дует северо-восточный ветер, а в южном – юго-восточный.
Вследствие трения пассаты получают дополнительную составляющую, направленную к экватору. Поэтому пассаты в северном полушарии называются северо-восточными, а в южном – юго-восточными. Но это только в том области, где изобары субтропического антициклона вытянуты по широте.
Большая устойчивость направления пассатов объясняется тем, что в тропиках распределение давления день ото дня меняется мало. Но направления этих ветров подвержено некоторым изменениям.
Т.к. пассаты, перемещаясь к экватору, двигаются над океаном с менее теплой поверхности на более теплую, то в нижних слоях пассатное течение приобретает неустойчивую стратификацию. Устанавливаются большие вертикальные градиенты температуры, которые превышают в несколько раз сухоадиабатический градиент. Все это приводит к тому, что развивается сильная конвекция (скорость 2,5–4 м/с). Но она получает развитие лишь в нижнем слое – до высоты 1200–2000 м. На этих высотах в зоне пассатов располагается задерживающий слой с инверсией температуры, или (по крайней мере) изотермический слой. Эта инверсия – инверсия оседания. Она наблюдается в каждом антициклоне, задерживает развитие конвекции на сравнительно низком уровне. Облака не получают большого вертикального развития, носят название пассатных кучевых облаков. Они, в общем, сходны с кучевыми облаками хорошей погоды в умеренной зоне. Часто принимают характер слоисто-кучевых облаков. Пассатные облака не дают осадков, либо из них выпадают незначительные кратковременные и мелкокапельные осадки. Причина: отсутствие в этих облаках ледяной фазы, капли образуются только путем коагуляции[1]. Вертикальная мощность пассатов изменяется от 2–4 км на широте 20°, до верхней границы тропосферы у экватора.
Ранее (в XVII в.) предполагалось, что циркуляция воздуха в зоне пассатов простая. Механизм циркуляции носит название «ячейка Гадлея»: в приземной части движение воздуха от субтропических широт к экватору, подъем его над экватором, отток в верхних слоях к субтропическим широтам и его опускание там. При этом ветры на высотах с направлением, противоположным пассату, назвали антипассатами, а возникновение областей повышенного давления – объяснялось нисходящими токами воздуха. Исходя из этой теории, области высокого давления над тропиками должны быть непрерывными, окаймляющими земной шар между широтами 20 и 30°. В действительности на картах мы находим несколько антициклонов, которые меняют свое положение от сезона к сезону.
Согласно новым данным аэрологических наблюдений, северо-восточные ветры у земной поверхности на высотах не переходят в юго-западные (противоположные). Ученые пришли к выводу, что пояса высокого давления в классическом варианте не существует, что не пассатная циркуляция является причиной образования зон высокого давления в субтропиках, а пассаты – следствие непрерывно возникающих в этой области антициклонов.
Было установлено, что субтропические антициклоны непрерывно регенерируют. Это связано с тем, что под высотными фронтальными зонами тропосферы в средних широтах непрерывно возникают циклоны и антициклоны. Но в антициклонах барический градиент направлен от центра, а сила Кориолиса – к центру. Отклоняющая сила в антициклоне (и в циклоне) больше в той части вихря, которая ближе к полюсу. Поэтому антициклоны будут смещаться к экватору. В результате ослабления отклоняющей силы в низких широтах (25–30°) северного и южного полушарий антициклоны скапливаются, особенно над океаном, образуя субтропические максимумы, вытянутые по широте.
В настоящее время антипассатами называются западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях.