ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИЖЕНИЯ ВЕТРА

Во имя Аллаха Милостивого и Милосердного!

ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС

В доисторический период люди относились к ветру с суеверием. В греческой мифологии существовали боги бури и ветра, от которых, как предполагалось, зависила погода. Такие же боги были и у аборигенгов Австралии, у китайцев и монголов, у завоевателей Севера и индейцев, у древних мексиканских племен и у других народов.

Однако благодаря знаниям и опыту, накопленным в течение нескольких веков людьми, занимающимися проблемами моря, имеются сведения о ветре на всем земном шаре. Предметом данного исследования являются ветры, возникающие вокруг Земли и в ее воздушной оболочке. Для характеристики различных видов ветров рассматриваются их качественные особенности и силы, которые их порождают.

Если смотреть на Землю из космоса (рис. 1), то видно большое количество разнообразных облаков. Это разнообразие связано с такими метереологическими элементами, как атмосферное давление, ветер, температура, влажность. Эти элементов имеют несколько критериев. Для характеристики ветра в воздушной оболочке Земли лучше использовать различные критерии: общую циркуляцию атмосферы, ветер с точки зрения синоптической метеорологии и местную циркуляцию атмосферы.

ОБЩАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ АТМОСФЕРЫ

Общая циркуляция атмосферы является критерием движения воздуха относительно земной поверхности. Это движение возникает под общим действием радиационного равновесия, конвекции, вращения Земли, а также разнообразия земной поверхности в различных регионах. Источником энергии для циркуляции атмосферы является солнечная радиация. Поскольку большее количество солнечной радиации попадает непосредственно в район экватора, а не к полюсам, поэтому она там постепенно возрастает, а у полюсов уменьшается. В результате этого близ экватора движение восходящее, а близ полюсов нисходящее.

Первоначально ученые полагали, что упрощенная схема циркуляции атмосферы, изображенная на (рис. 2а), является правильным отображением реальной циркуляции. В 1735 году Джородж Хадли предложил термин «торговые ветра». Он полагал, что теплый воздух вблизи экваториального пояса Земли поднимается вверх, и устремляется субтропический воздушный поток, чтобы заполнить вакуум, а Земля своим вращением направляет этот движущийся поток в сторону Запада. И таким образом возникают «торговые ветра».

Дать научное понимание ветру стало возможным только недавно, так как в прошлом трудно было охватить наблюдением обширный регион, а метеоролог, находясь в каком-либо месте, не мог собрать сведения о других регионах.

Теперь ученые понимают, что для циркуляции атмосферы характерно наличие трех ячеек, которые находятся между экватором и обоими полюсами, как этот показано на (рис. 2б). На этом рисунке также показаны зоны движения воздушного потока на Восток и на Запад.

Зоны движения на Восток и на Запад являются результатом сохранения углового момента относительно вращающейся Земли. Если воздушная масса движется в сторону полюса, то она обязательно отклонится к Востоку для сохранения углового момента. И наоборот, воздушная масса, движующаяся в сторону экватора, должна повернуть к Западу. Благодаря этому, околоземному ветру сообщается сила. Вывод: общая циркуляция атмосферы (рис. 3) харктеризуется наличием трех больших воздушных поясов или слоев, находяшихся между экватором и полюсами. В ближайших к экватору поясах дуют околоземные восточные ветры (торговые ветра), в средних поясах — западные (гарбият), а в ячейке у полюса — восточные.

На (рис. 4) показано распределение солнечной радиации, попадающей в воздушную оболочку. Здесь мы видим, что воздушная оболочка частично поглащает солнечную радиацию, рассеивает ее, либо отражает. Облака также либо поглащают, либо отражают радиацию. Оставшаяся радиация поглащается земной поверхностью. Нагретые поверхность Земли и воздушная облочка испускают длинноволновое инфракрасное излучение. Часть радиации проникает в космос.

И наконец, земная поверхность, характеризующаяся наличием тепла и влажности, отдает часть своего тепла. Условия мирового знергетического равновесия могут значительно изменяться в зависимости от характера почвы, степени влажности, рельефа, облаков и других факторов, характерных для данной местности.

Средний или местный характер этих изменений, связанных с особенностями поверхности, может оказывать большое влияние на средний или местный характер погоды. Средняя летняя или зимняя температура на земной поверхности является следствием среднего уровня погодных условий на Земле и наличия облаков над различными местностями. Летом суша нагревается быстрее, чем океан. Зимой океан сохраняет тепло, и поэтому теплее, чем суша. На (рис. 5) показана постоянная разница температур суши и океана в январе. Поскольку разница этих температур постоянна, океан является зимой областью низкого атмосферного давления, а Земля является областью более низкого атмосферного давления — летом.

Эти изменения вызваны и атмосферным давлением, поскольку теплый воздух относительно легче по своей массе, чем холодный. Когда теплый воздух поднимается вверх, атмосферное давление убывает, а холодный воздух притягивается к теплым воздушным массам. Эти перепад в атмосферном давлении и являются главной движущей силой околоземного ветра, поскольку воздушный поток направляется из области высокого атмосферного давления в область низкого давления. Но есть две силы препятствующие движению воздуха от высокого давления к низкому. Одна из них сила «Корюлис», а другая — сила трения. Сила «Корюлис» это то же самое, что и сохранение углового момента, о котором мы говорили выше, ссылаясь на рис. 3. Под действием силы «Корюлис» воздушная масса устремляется на Восток, если двигалась в сторону полюса, или на Запад, если двигалась в сторону экватора. Замечено, что сила трения, как правило, действует только ыблизи земной поверхности. Атмосферное давление, сила «Корюлис» и сила трения всегда находятся в состоянии равновесия. Сила трения всегда направлена противоположно относительно движения воздушного потока. В результате равновесия этих сил воздушная масса, совершая вращательное движение, распространяется (рис. 6) из центра высокого атмосферного давления к области низкого атмосферного давления. В Священном Коране по этому поводу сказано: «и распространяющими бурно и расходящими твердо» (Сура «Посылаемые»,3 и 4).

Из этих аятов ясно, что ветры будут сначала распространяться, а затем расходиться в разные стороны8.

Возможно также, если ветер несет с собой какие-либо компоненты, как например, водяной пар или пыль, то они вместе с ним тоже будут распространяются, а затем рассеиваться (разноситься). В Священном Коране сказано, что существует полное и подчиненное ветру рассеивание, и подтверждается это словами Всевышнего:

«И в смене ветров, и в облаке подчиненном, между небом и землей, — знамения людям разумным» (Сура «Корова»,164).

Сказал Всевышний: «И в направление ветров — знамения для людей, обладающих умом» (Сура «Коленопрек-лоненная»,5).

Эти два аята свидетельствуют о том, что
1. ветер все полностью разносит,
2. существуют законы управления движением ветра.

Простому человеку нелегко понять, что представляет собой ветер. В наше время знают о нем только люди, получившие специальное образование и хорошо изучившие эту проблему.

ВЕТЕР С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ СИНОПТИЧЕСКОЙ МЕТЕОРОЛОГИИ

Ветер с точки зрения синоптической метеорологии — это атмосферное явление, связанное с воздействием друг на друга воздушных масс, перемщающихся из области низкого или высокого атмосферного давления. Характерные особенности воздушных масс в области низкого и высокого атмосферного давления зависят от рельефа земной поверхности в данном регионе. Так, например, над океанами, находящимися в тропиках, воздух теплый и влажный, над пустынями — горячий и сухой, а над полярными районами — холодный и сухой. Под действием движения воздуха эти воздушные массы совмещаются. В результате этого совмещения, движения воздуха в разных направлениях и разницы температур в различных воздушных массах возникают ураганы и образуются облака. Ураган в своем развитии проходит несколько стадий. Сначала воздушная среда начинает испытвать хаотическую флуктацию, затем наступает период созревания и в конце ураган приобретает разрушительную силу.

На (рис. 7) изображен этап созревания урагана. Показаны дождевые кучевые облака, которые часто образуются вблизи холодного атмосферного фронта (на рисунке внизу слева), и слоисто-дождевые, часто образующиеся вблизи теплого атмосферного фронта (на рисунке внизу справа). В верхней части рисунка показан район широкомасштабного подъема и слоисто-дождевые облака со стороны эпицентра урагана. Как показано на (рис. 8), зарождение урагана сопровождается хаотическим неупорядоченным движением (турбу-лентным течением) воздуха в верхних слоях. Турбулентность — это волнообразное колебание верхних слоев воздушного потока при его околоземном перемещении в сторону Востока. Воздушный поток под действием реактивной силы движется волнообразно, и поэтому холодный северный воздух проникает в южные широты, а южный теплый воздух на Север. В целом, эти волнообразные колебания происходят вблизи активного земного фронта.

О форме движения ветра Всевышний сказал в следующем аяте: «Клянусь посылаемыми поочередно» (Сура «Посылаемые», 1). Слово «арф», используемое в аяте, означает волнообразную форму движения воздушного потока, отпечаток которой можно увидеть в волнообразной морской и песчаной поверхности или волнообразного движения флага, а также означает кольцеообразную форму, наподобие серпа, когда ураган набрал полную силу (рис. 6) и (рис. 7)

МЕСТНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ АТМОСФЕРЫ

Местная циркуляция атмосферы — это ветеры, находящиеся в пределах человеческого восприятия, и обусловленые рельефом данной местности, как например горами, холмами или морским берегом и т.д.

В целом, возникновение этих ветров связано с конвекцией, с флуктуацией и турбулентностью. Ветра, связанные с конвекцией, возникают в результате нагревания воздушной массы. Когда воздух становится теплее окружающей среды, он начинает подниматься вверх. С высотой атмосферное давление убывает, а воздух охлаждается. Если воздушная масса поднялась на достаточную высоту, происходит конденсация водяного пара, содержащегося в воздухе, в результате чего образуются облака. Достаточное содержание водяного пара в воздухе при определенной низкой температуре окружающей воздушной среды в верхних слоях ведет к образованию облаков, связанного с конвекцией. Эти облака могут вызывать сильные ветра, типа тайфунов или порывистых ветров в зоне атмосферных фронтов .

Подобные мощные разрушительной силы ветры представляют собой переплетение мощных воздушных потоков, исходящих или входящих в облако и имеющх при этом турбулентное течение. Бушующие порывистые фронтальные ветры могут быть очень обширными. Они зарождаются и множатся далеко от того места, где разыгрывается очага буря.

Бриз (рис. 10) — это устойчивый ветер, обусловленный конвекцией. Он возникает из-за большой горизонтальной разницы температур, как например, разницы температур суши и моря. Нагретый над сушей воздух поднимается вверх, а относительно более холодный над морем воздух опускается к суше на место теплого поднявшегося воздуха. Таким образом происходит горизонтальная циркуляция, в результате которой под действием конвекции может образоваться линия облаков вдоль всего морского побережья.

Муссоны считаются наиболее устойчивыми видами морского и континентального ветра, обусловленного устойчивой, связанной с конвекцией, циркуляцией воздушных масс между континентом и океаном.

Ураганы — это очень сильные штромы, возникновение которых связано с конвекцией. Они зарождаются в результате нагревания поверхности океана до такой степени, что теплый воздух начинает скапливаться в больших количествах и подниматься вверх. Под действием конвекции образуется большая серия штормов, для которых характерно вихревое движение. А циркуляция усиливается под действием силы «Корилюс» (о которой мы говорили выше).

Сила ветра состоит из двух компонтов, что подтверждает Всевышний в следующем аяте: «Он тот, который посылает ветры благовестником пред Своим милосердием. А когда они двинут тяжелое облако, Мы гоним его на мертвую страну, низводим из него воду и выводим ею всякие плоды» (Сура «Преграды» (7), аят 57).

В аяте сказано, что эти ветры являются благовестниками приближения дождя (пред Своим милосердием), когда конвектная подъемная сила ветра уравновешивается с силой веса облака, направляющегося вниз — «она двинет тяжелое облако». В результате, горизонтальная сила относит облако в сторону — «мы гоним его на мертвую страну» (рис. 10).

Флуктуация ветра происходит, когда горизонтальному движению ветра каким либо образом препятствуют вертикальные толчки. Как правило, эти толчки исходят либо от зубчатых выступов (гор), либо от конвектных потоков. Наиболее приятны для взора по форме те облака, которые образуются в горных районах (рис. 11), когда горная цепь вертикальным движение дает толчок воздушному потоку, проходящему над ней. Панорама облаков часто бывает очень привлекательна.

Подобные ветры, возникшие под действием горной волны, могут приобрести огромную разрушительную силу. Если ее самая верхняя часть поднята на высоту достаточную для того, чтобы эта волна достигла земли, а температура воздушной среды характеризуется соответствующей величиной, то возникший ветер может иметь такую силу, которая разрушит здания и постройки, когда его скорость достигнет 100 миль/час.

Для сильных ветров характерно хаотичное вихревое движение, а в некоторых случаях и появление волнистых облаков особой формы, внешне очень похожих на морские волны. Вначале эти облака имеют ровную высокую поверхность, затем принмают волнистую форму (как показано на рисунке) и в конце теряют ее. Движение становится хаотичным и беспорядочным. Это хаотичное движение можно охарактеризовать, как движение, которое расщепляет огромный мощный воздушный поток на более мелкие и легкие ветерки, отличающиеся неустойчивостью. Сказал Аллах Всевышний о форме движения ветров: «Клянусь посылаемыми поочередно», «и вееющими сильно» (Сура «Посылаемые», 1,2).

В обоих аятах говорится о том, что ветер начинается со спокойного волнообразного и спирального движения (рис. 11)19, которое затем усиливается под действием особых факторов или превращается в сильный бушующий ветер.

Есть еще одно атмосферное явление, в результате которого зарождение околоземного ветера происходит на большей высоте, чем обычно, являясь причиной возникновения песчанных бурь, вызванных сильным перемшиванием тропосферы со стратосферой. Это явление — турбулентность тропосферы, которая проявляется при взаимодействии воздушного потока, движущегося под действием реактивной силы, с фронтальным формированием. В результате, воздушный поток, движущийся с огромной скоростью, резко снижается к поверхности земли с большой высоты. Будучи сухим и очень теплым, двигаясь с большой скоростью, он может вызвать сильный ветер на поверхности земли, дующий в течение долого времни, который может поднимать и переность песок на большие расстояния.

Под действием подъемной силы бушующий ветер может поднимать в воздух пыль и водяной пар, а под действиеи горизонтальной силы переносить их. В Священном Коране дано описание этих явлений. Так, Всевышний сказал: «Клянусь рассеивающими рассеяние», «и несущими ношу» (Сура «Рассеивающие», 1,2).

Разновидности силы облака и его роль стали понятны только с развитием современной техники, которая дала ученым возможность собрать сведения об обширных районах, находящихся в различных условиях. Научное чудо Священного Корана заключается в прекрасных описательных толкованиях этих сил, которые не были известны до появления современной науки метеорологии.

Рис. 1