БАРИЧНИЙ ГРАДІЄНТ
Баричний градієнт
Баричний градієнт, або градієнт атмосферного тиску, — величина, що показує, наскільки змінюється атмосферний тиск на одиницю відстані в напрямку, перпендикулярному до ізобар, у бік зниження тиску.
Коротко
- Горизонтальну складову традиційно рахують на 111 км (один градус меридіана) і виражають у гектопаскалях (мілібарах).
- Що більший горизонтальний градієнт — тобто що густіше лежать ізобари на карті, — то сильніший вітер.
- Вертикальна складова в десятки тисяч разів більша за горизонтальну; її врівноважує сила тяжіння.
- В Україні під час сильного вітру горизонтальний градієнт зазвичай становить 2,5–3,5 гПа на 111 км.
На синоптичній карті ізобари — лінії однакового тиску — то розбігаються широко, то збиваються в щільний пучок. Там, де вони тісняться, синоптик одразу чекає сильного вітру. Кількісно цю «тісноту» описує баричний градієнт.
Визначення
Тиск у повітрі розподілений нерівномірно. Якщо рухатися від однієї ізобари до сусідньої перпендикулярно до них, тиск змінюється найшвидше. Баричний градієнт і є цією зміною тиску на одиницю відстані. Математично це похідна тиску за нормаллю до ізобаричної поверхні. Градієнт спрямований у бік зниження тиску, тому сила, з якою він діє на повітря, штовхає його від високого тиску до низького.
Горизонтальна складова
Для практики погоди найважливіша горизонтальна складова. Її традиційно обчислюють на 111,1 км — довжину одного градуса меридіана — і виражають у мілібарах, тобто гектопаскалях. Типові значення:
| Ситуація | Горизонтальний градієнт |
|---|---|
| Сильний вітер над Україною (найчастіше) | 2,5–3,5 гПа / 111 км |
| Окремі випадки сильного вітру | до 5 гПа / 111 км |
Швидкість вітру прямо залежить від горизонтального градієнта: що він більший, то сильніший вітер. Саме тому по густоті ізобар на карті можна оцінити силу вітру ще до того, як надійдуть вимірювання.
Вертикальна складова
З висотою тиск падає значно швидше, ніж по горизонталі, тож вертикальна складова градієнта в десятки тисяч разів більша. Її розраховують на 100 м висоти. Вона не створює сильних вертикальних вітрів, бо її майже повністю врівноважує сила тяжіння — такий стан називають гідростатичною рівновагою. Зворотну величину, тобто висоту, на яку треба піднятися, щоб тиск зменшився на 1 гПа, називають баричним ступенем.
Градієнт і вітер
Сила баричного градієнта — головна причина руху повітря. Проте на рухоме повітря діє ще й сила Коріоліса, зумовлена обертанням Землі. У вільній атмосфері ці дві сили врівноважуються, і вітер дме приблизно вздовж ізобар. Біля поверхні тертя гальмує потік, тож вітер відхиляється в бік низького тиску: в антициклонах повітря розтікається назовні, а в циклонах закручується всередину.
Запитання
Як за синоптичною картою оцінити силу вітру?
Подивитися, наскільки близько одна до одної проведено ізобари. Густі ізобари означають великий баричний градієнт і сильний вітер, рідкі — слабкий. Над Україною під час сильного вітру градієнт найчастіше становить 2,5–3,5 гПа на 111 км, а зрідка сягає 5 гПа.
Чому вітер не дме прямо з області високого тиску в область низького?
Через обертання Землі на рухоме повітря діє сила Коріоліса. Далеко від поверхні вона врівноважує силу баричного градієнта, і вітер дме майже вздовж ізобар — це так званий геострофічний вітер. Біля землі тертя послаблює цю рівновагу, тому вітер перетинає ізобари під кутом у бік низького тиску.
Див. також
- Баричний ступінь Біля рівня моря за стандартних умов дорівнює приблизно 8 м на 1 гПа.
- Атмосферний тиск Нормальний тиск — 760 мм ртутного стовпа, або 101 325 Па (1013,25 гПа), на рівні моря на широті 45°.
- Вітер Рушійна сила — різниця тиску; обертання Землі (сила Коріоліса) відхиляє вітер, а тертя об поверхню його гальмує.
- Антициклон Тиск у центрі на рівні моря зазвичай 1025–1040 гПа, узимку над Азією — до 1070 гПа і вище.
- Розділ «Метеорологія» Погода, атмосферні явища, клімат і способи їх спостереження.
Джерела
- Баричний градієнт — Вікіпедія (українська)
- Pressure-gradient force — Wikipedia (англійська)
- Geostrophic wind — Wikipedia (англійська)
- Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — Москва, 1969.
Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.
Поруч у словнику
- АНТРОПОГЕННІ ЗМІНИ КЛІМАТУ Антропогенні зміни клімату — зміни кліматичних умов, спричинені господарською діяльністю людини: від мікроклімату окремого міста чи поля до глобального потепління через викиди парникових газів.
- АНТИПАСАТИ Антипасати (протипасати, верхні пасати) — повітряні течії у верхній тропосфері тропічних широт, що рухаються від екватора до субтропіків над пасатами й під дією обертання Землі набувають західного напрямку: у Північній півкулі — південно-західного, у Південній — північно-західного.
- АТМОСФЕРНА ЕЛЕКТРИКА Атмосферна електрика — 1) сукупність електричних явищ у земній атмосфері: електричне поле, іонізація й провідність повітря, струми, заряди хмар, грози, полярні сяйва, вогні святого Ельма; 2) розділ фізики атмосфери й метеорології, що вивчає ці явища.
- АТМОСФЕРНА ОПТИКА Атмосферна оптика — розділ метеорології та фізики атмосфери, що вивчає оптичні явища в повітрі, спричинені розсіюванням, поглинанням, заломленням і дифракцією світла, — колір неба, сутінки й зорі, веселку, гало, міражі — та їхній зв’язок із погодою.