Погода может показаться, что она создает недели тоскливого, серого дождя. Но это может также стать действительно сенсационным - и, зачастую, смертельным - шоу. Но что объясняет эти взрывоопасные события?

Атмосфера Земли управляется нагревом от Солнца. Погода - это реакция атмосферы на неравномерную структуру тепловой энергии, которую она получает. Видимый и ультрафиолетовый свет нагревает Землю днем, сильнее на низких широтах, но Земля излучает почти точно равное общее количество инфракрасного излучения во всех направлениях.

В среднем, Земля получает 340 Вт м^-2 от солнца. Около одной трети этой энергии разбросаны прямо обратно в космос облаками и льдом на поверхности. Оставшаяся энергия, примерно эквивалентная размещению небольшого радиатора каждые 2m в решетке, покрывающей поверхность Земли и непрерывно работающей на ней, поглощается поверхностью и атмосферой.

Но сила Солнца сосредоточена на дневной стороне и, в частности, вблизи экватора. В среднем, атмосфера и поверхность поглощать через 300 W m^-2 в тропиках, но менее 100 Вт м^-2 в полярных регионах, Поверхность Земли на экваторе лицом к свету Солнца, но под большим углом к ​​нему вблизи полюсов, где такая же мощность падает на большую площадь поверхности.

Солнце: где все начинается НАСА / Годдард / SDO / flickr, CC BY

Температура Земли не показывает экстремальных изменений, изменяющихся менее чем на 50 ° C между экватором и высокими широтами, намного меньше, чем на теле, таком как Луна, Это связано с тем, что атмосфера (и в несколько меньшей степени океаны) переносит тепло от более теплых к более холодным районам. Атмосферные тепловые пики при около 5 PW (5 petaWatts или 5 × 10¹⁵ Вт). Для контекста крупнейшая атомная электростанция имеет емкость 8 GW (8 × 10⁹ W) и полная мощность, потребляемая во всех формах людьми сегодня По оценкам, быть 18 TW (1.8 × 10¹³ W), за 250 раз меньше.

Этот обширный источник питания, что приводит в действие тепловой двигатель атмосферы и океанов Земли, и полученные в результате движения теплого воздуха в более холодных регионах. Вдоль пути, энергия превращается во многие другие формы и вращение Земли оказывает глубокое влияние на форму принимает погода, особенно в средних широтах. При этом основным средством переноса тепла изменений по сравнению с продольно-симметричных над-токарных Hadley Cells к волнообразных движений, поверхностное проявление которых являются наши знакомые высокого и низкого давления погодные системы.

Воздушный струйный струж. LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

Струйные потоки очень узкие ленты (несколько км глубиной и, возможно, 100km широкий) быстрого движения воздуха, что вокруг Земли и форму на границе теплых и холодных воздушных масс около 10 км над уровнем моря. В ядре струйного течения, ветры могут достигать 200 км час^-1 и потрясающий 656 км час^-1 был зарегистрирован в Outer Hebrides в декабре 1967. Расположение этих сфокусированных ветров жизненно важно для планирования маршрутов воздушных судов, и разумное использование является причиной того, что быстрее летать с запада на восток, чем в обратном направлении.

Поток струи, что большинство влияет на нашу погоду северный поток полярного струи который извивается по разному маршруту и направляет прохождение метеорологических систем по всему миру, что может привести к серия ураганов и наводнений, Когда кривые струйного течения на юг, то холодный полярный воздух будет сбит, когда он повернет на север, теплый воздух и обосновался может привести к погоде.

Ураган Катрина с максимальной интенсивностью в Мексиканском заливе на 28 августа 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Тропические циклоны, более известный как ураганы в Северной и Южной Америке и тайфуны на Дальнем Востоке, представляют собой массовые разрушительные погодные явления, которые на более низких широтах начинаются с более слабых погодных систем низкого давления. Тропические циклоны формируются в очень теплых морях, как правило, в конце лета и осени в каждом полушарии. По мере того, как они усиливаются, они становятся движущими силами скрытого выделения энергии из водяного пара, который конденсируется, образуя высокие грозовые облака.

Скорость ветра более 200 км час^-1 были зарегистрированы вокруг центра шторма, но опустошение в основном вызвано затоплением в результате всплеска высоты морской поверхности и интенсивных осадков. Среднее ежегодное количество осадков в Великобритании может упасть менее чем за два часа от облаков вокруг глаз бури.

Циклон 1970 Bhola был одним из самых страшных стихийных бедствий всех времен, убив полмиллиона человек в Бангладеш и Западной Бенгалии в значительной степени в результате такого наводнения, но он был далек от самого мощного тропического циклона, оценивая относительно умеренный Категория 3, Самые сильные, категория 5, бури включают ураган Катрина в 2005 с ветрами свыше 280 км ч^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY Торнадо более мелкие, жестокие смерчи, которые могут образовывать ниже облака кучево шторм, область интенсивной вертикальной конвекции. Воронке облако формы в центре вихря, хотя сильные ветры циркулировать гораздо дальше вокруг него. Наиболее экстремальные ветры почти 500 км ч^-1, и приводят к сильному повреждению вдоль их пути.

Ассоциация Tri-State Tornado марта 1925, имел самую длинную длину пути, зарегистрированную на 350km и убил людей 695 в долине реки Миссисипи, США. Это было частью вспышки с комбинированной смертью 747, но даже это было превышено в апреле 1989 Daulatpur-Satia торнадо в Бангладеш, когда погибло более 1,300 человек, а 80,000 остались без крова.

Пыльные бури имеют место во многих частях мира, и может транспортировать песок и тонкие минеральные зерна с одного континента на другой. В Северной Африке эти бури известны как haboobs и часто по инициативе сильных ветров, связанных с грозами. Подобные бури происходят в засушливых районах Северной и Южной Америки и Азии. Haboobs может достигать высоты более 1km, охватывают тысячи км² и последний в течение нескольких часов, то сечениям пыль поглощает солнечный свет, нагревая воздух и усиление ветра на краю шторма.

На Земле, капли воды будут зарождаются на зернах тоньше пыли, в конечном итоге их устранения и ограничения роста шторма, но на Марсе, которая гораздо суше, некоторые пыльные бури могут в конечном итоге покрыть планету.

Пыльный дьявол в Аризоне. НАСА http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

черти пыли представляют собой небольшие конвективные вихри, видимые пылью, которую они поднимают с поверхности. Они также управляются тепловой энергией, где более холодная атмосфера находится в контакте с теплой поверхностью. Это наиболее распространено в пустынных регионах, но они могут произойти даже в умеренном климате, и на заснеженных горах есть записи «снежных дьяволов». На Земле они могут достигать высоты 1km и, возможно, 10 метров в диаметре; на Марсе их видели на гораздо более широком диапазоне размеров, простирающийся до 20km высоких и 200 метров через и появляются во многих изображениях с орбитальных космических аппаратов.

State Farm / Flickr, CC BYмолниеносный является обычным явлением в атмосфере Земли, происходящим в регионах с сильной вертикальной конвекцией. О грозах 2,000 активным в любой момент, Воздух в узком центре канала молнии может кратковременно достигать 30,000 ° C, в пять раз больше температуры поверхности Солнца Звук гром происходит от быстрого расширения нагретого воздуха и деревьев, которые обрушившихся буквально разлетается как вода внутри них мгновенно вскипает.

Град как правило, связано с грозами, а также теплая погода, конвективный явление. Люди часто считают градом, как зимнее событие, но в конце весны и летом это единственный раз, когда происходит истинная града в Великобритании. Когда есть сильные восходящие потоки воздуха, градины могут достигать очень больших размеров, до 20cm в диаметре и может весить почти 1 кг, Града может быть поистине смертоносным и, к сожалению есть записи многих сотен смертей. Возможно, самым смертоносным градом записал убито более 230 людей и 1,600 скота в штате Уттар-Прадеш, Северная Индия в апреле 1888, и там написаны отчеты о погибших в Уорикшир, Англия еще в мае 1411.

Об авторе

Стивен Льюис, старший преподаватель физических наук, Открытый университет. Мои научные интересы в планетарном моделирования атмосферы, в частности, с участием сравнительных исследований динамических метеорологических и климатических процессов на разных планетах. В основном это связано с большими численных моделей планетных атмосфер.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Связанные книги:

at

Спасибо за визит InnerSelf.comгде есть 20,000+ изменяющие жизнь статьи, пропагандирующие «Новые взгляды и новые возможности». Все статьи переведены на 30 + языки. Подписаться в журнал InnerSelf Magazine, публикуемый еженедельно, и в журнал Marie T Russell's Daily Inspiration. InnerSelf Magazine издается с 1985 года.