Выходить в море на яхте, не задумываясь о прогнозе погоды, может быть небезопасной идеей. Для тех, кто только начинает свой путь в мир яхтинга, мы подготовили небольшой ликбез о характере ветра и о том, как узнать о надвигающемся шторме по облакам.
Как появляется ветер
Прежде чем говорить о ветре, нам нужно познакомиться с понятием воздушная масса. Так называют большой объем воздуха толщиной в несколько километров с примерно одинаковой температурой и влажностью. По горизонтали воздушная масса распространяется на несколько тысяч километров.
Законы физики устроены так, что изменения давления и температуры в газах тесно взаимосвязаны. В зонах, где воздух нагрет сильнее, давление ниже. И наоборот. Воздушные массы всегда стремятся переместиться из областей с более высоким давлением в области с более низким. Это движение воздуха относительно земной поверхности мы и называем ветром.
Куда дует ветер
На карте точки, где зафиксировано одинаковое атмосферное давление, соединяют линиями — изобарами. Воздух стремится перемещаться в зону пониженного давления по наиболее короткому пути — под прямым углом к изобаре. Этот перпендикуляр называется нормалью.
Перепад давления — единственное, что придает воздуху ускорение. Чем быстрее меняется давление от места к месту, тем больше скорость ветра. Все другие силы, например, трение — только снижают скорость ветра и/или меняют его направление.
Ветер был бы направлен просто перпендикулярно к изобаре, если бы Земля не была шарообразной и не вращалась вокруг своей оси. Однако это не так, и на все движущиеся объекты, в том числе на ветер, действует так называемая сила Кориолиса.
Это одна из самых заметных сил, которая влияет на направление движения воздушных масс. Она отклоняет ветер от нормали на некоторый угол. В северном полушарии воздух закручивается по часовой стрелке (вправо), а в южном — против часовой стрелки (влево) относительно направления движения.
Так как над морем трение воздуха о поверхность меньше, там это отклонение выражено сильнее. Если над сушей оно обычно составляет 40-50°, то над морем может достигать 70-80°, и тогда ветер дует практически вдоль изобары.
Как измеряют скорость ветра
Приборы для измерения ветра устанавливаются на высоте 10-12 метров над земной поверхностью. Чтобы перевести скорость ветра из метров в секунду (м/с) в узлы (морские мили в час), достаточно умножить значение на 2.
Скорость ветра иногда оценивают в баллах по шкале Бофорта: 0 баллов соответствуют штилю, а 12 баллов — урагану. Скорость ветра в этой системе связывают с эффектами от его воздействия, которые можно заметить невооруженным глазом: волнением моря, качанием ветвей деревьев, распространением дыма из труб.
Указывая направление ветра, называют сторону света, откуда он дует. Реже направление обозначают углом:
- 0° и 360° — Север;
- 90° — Восток;
- 180° — Юг;
- 270° — Запад.
Циклоны и антициклоны
Основные элементы в системе воздушных течений на Земле — это постоянно возникающие и разрушающиеся в атмосфере волны и вихри размером в несколько тысяч километров. Те из этих вихрей, в которых область с самым низким атмосферным давлением находится в центре, называют циклонами. Если в центре вихря, напротив, расположена область самого высокого давления, его называют антициклоном.
Вспомним, что воздух стремится перемещаться из области высокого давления в область низкого. За счет этого циклон представляет собой водоворот, в котором воздух условно засасывает в центр, а в антициклоне наоборот — выдувает из центра.
Область самого низкого давления расположена в центре циклона и на периферии антициклона. Там и будут дуть самые сильные ветра.
О приближении циклона свидетельствует появление на горизонте нитевидных перистых облаков, которые движутся параллельными полосами. Со временем небо затягивают все более плотные и низкие облака.
В антициклонах погода, как правило, малооблачная и сухая.
Фронты
Область столкновения двух воздушных масс разной температуры называют фронтом. Из-за того, что холодные и теплые воздушные массы находятся в атмосфере на разной высоте, фронты проходят не перпендикулярно к земле, а под углом. При столкновении воздушных масс одна из них как бы наползает на другую или же, наоборот, подлезает под соседа снизу.
Если перед вами фронт — ожидайте перемену погоды и осадки. Если вперед движется теплый воздух, то такой фронт называют теплым, если холодный — холодным.
Теплый фронт:
Теплая воздушная масса, проходя над холодной, постепенно остывает. Однако охлаждение происходит медленно, поэтому вместо насыщенных, но коротких ливней получаются затяжные моросящие дожди или мелкий снег зимой.
- Холодный фронт:
Двигаясь над теплой поверхностью, холодная воздушная масса и сама прогревается, причем быстрее, чем охлаждался бы теплый фронт. Вытесненный наверх влажный и теплый воздух, в свою очередь, резко охлаждается, что заставляет воду в нем конденсироваться в мощные кучево-дождевые облака, несущие с собой ливни и грозы.
В молодых циклонах между теплым и холодным фронтами у поверхности Земли заключен теплый воздух. Эту зону называют “теплым сектором”. Теплая и устойчивая воздушная масса в ней как правило приносит с собой туманы и морось, снижающие видимость. Хотя летом над сушей в теплом секторе могут быть и ливни и грозы. По мере эволюции циклона эта зона постепенно сужается, пока окончательно не исчезает у поверхности Земли.
- Фронт окклюзии:
Когда сталкиваются и соединяются два циклона, быстро движущийся холодный и более медленный и теплый, возникает фронт окклюзии (сомкнутый фронт). Таким образом, в зоне этого фронта взаимодействуют сразу три воздушных массы разной температуры: две более холодных, сомкнувшихся внизу, и по-настоящему теплая, вытесненная ими наверх. Это закономерно приводит к выпадению осадков разной интенсивности и грозам.
Бризы
Днем солнце нагревает сушу сильнее, чем воду. А ночью суша остывает быстрее, чем вода. Поэтому днем более теплый воздух расположен над сушей, а ночью — над морем.
Днем легкий горячий воздух над сушей устремляется вверх. Но его место не пустует: за счет понижения давления в этой области в нее тут же устремляется более прохладный воздух с моря. Ночью, когда воздух над сушей остывает, направление ветра меняется на противоположное.
Обычно скорость ветра при бризе — 3-5 м/с. В тропиках из-за большего перепада температур между сушей и морем она может быть и выше.
О чем расскажут облака
Формы облаков очень разнообразны. Существуют целые атласы фотографий с описаниями. Впрочем, основных форм облаков всего десять. А беспокоиться о том, что скоро начнутся дожди, стоит, столкнувшись с тремя из них:
- Слоисто-дождевые
Так называют плотный покров облаков темно-серого цвета, через который даже не просвечивают Солнце и Луна. Под ними часто собираются бесформенные скопления низких разорванных облаков, особенно мрачных на фоне слоисто-дождевых, которые еще называют “облаками плохой погоды”. Название этих облаков говорит само за себя. Именно они приносят средние по интенсивности дожди или снегопады, которые длятся порядка 10 часов и выпадают на большой площади.
- Слоистые
Эти облака представляют собой однородный, но более тонкий серый слой из капель, похожий на зависший высоко над землей туман, через который отчетливо просвечивают Солнце и Луна. Иногда эти облака имеют вид разорванных клочьев (разорванно-слоистые облака). Из них может выпадать морось, ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна.
- Кучево-дождевые облака
Это мощные, развитые по вертикали в виде гор и башен облачные массы. Их вершины приплюснуты и нередко имеют характерную форму наковален. Это предвестники ливней и гроз. Хорошая новость: в отличие от обложных осадков ливни — хоть и интенсивные, но непродолжительные дожди. Именно на фоне этих облаков можно любоваться радугами.
С кучево-дождевыми облаками связано такое явление как шквал. Так называют резкое кратковременное усиление ветра до 20 м/с и более, сопровождающееся к тому же сменой направления ветра. Такое усиление продолжается несколько минут и иногда повторяется на протяжении короткого времени.
Шкваловое облако имеет очень характерный вид: оно чёрное, с рваными краями, как бы когтями, спускающимися вниз и белой завесой дождя в глубине облака. Облако идёт низко над землёй; нижний его край каждую секунду меняет свою форму.
Если команда вовремя не подготовится к шквалу, он может опрокинуть яхту. Если при приближении кучево-дождевого облака ветер начал затихать и затих — это сигнал, что действовать нужно быстро. Вскоре он задувает вновь, но в противоположную сторону. Как правило, шквал настигает лодку в тот момент, когда облако оказывается над ней. К этому времени паруса должны быть убраны.
Кроме того, с кучево-дождевыми облаками связаны смерчи. Они образуются часто сериями по несколько вихрей в передней части грозового облака и проникают сверху до самой земной поверхности. Диаметр смерча порядка десятков метров. Со стороны он выглядит как:
— темный столб между облаками и водой, расширяющийся кверху и книзу;
— или как хобот, свисающий из облака.
Вихрь перемещается вместе с облаком со скоростью порядка 30-40 км/ч. Время его существования измеряется минутами, но за это время он может продвинуться над морем на несколько километров. Смерчи обладают меньшей разрушительной силой, чем наземные торнадо, однако встречи с ними все равно необходимо избегать.
Ветры — атмосферные помощники и враги на море
Пассаты
Вблизи экватора в обоих полушариях находятся пояса постоянных восточных ветров — пассатов. Их скорость у земной поверхности составляет в среднем 5-8 м/с. Над зоной пассатов образуются слоисто-кучевые облака, поэтому осадки здесь не часты.
Полоса над самим экватором, расположенная между поясами пассатов, называется внутритропической зоной конвергенции. Ширина этой зоны низкого атмосферного давления шириной — 1-3° по меридиану.
Ее положение относительно экватора немного меняется в зависимости от времени года. Она слегка смещается в то полушарие, в котором наступает лето.
Погода в этом поясе неустойчивая: периоды засухи со слабыми ветрами и даже штилями сменяются ливнями и шквалами, которые длятся по 2-3 дня.
Особое внимание метеорологи уделяют наблюдению за мощными циклонами, которые образуются в тропической зоне между 5 и 20 градусами широты в обоих полушариях. Выглядит он как гигантское грозовое облако, в которое втягиваются спиральные гряды облаков.
В таком циклоне ветер усиливается до 17 м/с и более. В одном случае из десяти тропический циклон развивается в шторм с ветром до 33 м/с или даже ураган — на порывах свыше 33 м/с. В среднем скорость ветра у земной поверхности составляет 40-50 м/с с отдельными порывами до 100 м/с.
Всего на Земле за год возникает в среднем около 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Главная причина их возникновения — мощный подъем нагретого и влажного воздуха над большой площадью океана. Над сушей они никогда не образуются.
Проходя, тропический циклон вызывает на море сильнейшее волнение. Плоские берега затапливают волны до 10-15 метров высотой.
Большинство тропических циклонов перемещается по похожей траектории. Она напоминает параболу, вершина которой обращена на запад.
Переходя в умеренные широты, тропический циклон расширяется по площади, однако именно это становится для него началом конца. Перепады давления между центральной областью и периферией становятся более плавными, и скорость ветра в циклоне падает. Он теряет свою разрушительную мощь.
Бора
Еще один тип сильного холодного и порывистого ветра называется бора. Когда холодный воздух переваливает через низкий горный хребет, достигая теплого моря у подножия, он разгоняется до значительных, штормовых скоростей и вызывает сильное волнение. Бора не затихает 1-3 дня, а иногда и неделю.
Какой может быть бора и где она дует:
- Северо-западный ветер Мистраль, который дует из северных районов Европы по долине реки Роны на побережье Лионского залива Франции от Монпелье до Тулона в феврале-марте.
- Северный и северо-восточный ветер типа боры в Испании, Франции и даже Италии называется Трамонтана.
- Из Канады в США, Мексику, Мексиканский залив, вплоть до северной части Южной Америки в ноябре-апреле дует Нортсер.
- Адриатическую бору в Хорватии и Черногории также называют Бура. Зимой она может охватить практически все Адриатическое море.
- Сильная бора бывает зимой на Черном море в районе Новороссийска.
- В Каспийском море в районе города Баку в Азербайджане дует северный Хазри.