登陆注册
16729300000003

第3章 风——空气运动的起动力

为什么会有风?空气在什么力量的推动下才发生运动?这是一个非常复杂的问题,通常有4种力是必须考虑的。这就是气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力。它们对空气运动,即对风的方向和速度都有作用,风是它们综合作用的结果。

(1)气压梯度力是由于气压分布不均匀,空气就从气压高的地方向气压低的地方流动,“水往低处流”,空气也是这样。因为高、低压差,使得它们之间形成一种力,气压差越大,这种力也就越大。就像物体从楼梯上滚下来,楼梯越高越陡,物体就滚得越快。所以,这种力称为气压梯度力。显然,气压梯度力的大小与气压梯度成正比,与空气密度成反比,力的方向是从高压指向低压,在大气温度为0℃、大气压力为1013.25百帕的标准温压条件下,空气密度是1.293千克/立方米。这时候,如果出现100帕/赤道度的气压梯度,就能产生7×104牛顿/千克的气压梯度力。不要小看这个力,只要经过一定时间,就能产生很大的速度。例如,3小时后,就能使风速从零增大到7.6米/秒;持续10小时,就会使风速增大到25米/秒。这就说明,气压梯度力是形成风的原动力。不过在事实上,在空气开始运动后,会有其他动力来与气压梯度力相平衡,以达到空气的常速运动。所以,尽管比较小的气压梯度,也可以引起很大的风速,而各种力的相互平衡作用,能使风速不可能无限地增大。

(2)在我们这个地球上,地球自转速度很快,有464米/秒,自转一圈有40074.25千米,以华里计算为80148.50里,真是名副其实的“日行八万里”。在这样高速自转的影响下,不可避免地要影响地球上物体的运动。在北半球,运动着的物体,常因地球自转作用,产生了使物体在其前进方向往右偏转的力,这个力因地球自转引起,所以称为地转偏向力。在南半球,地转偏向力的作用,则使运动着的物体在前进方向往左偏转。

地转偏向力属于一种惯性力,是由地球自转而产生,所以,只有当物体运动时才能表现出来,而且它的方向永远垂直于物体运动中的瞬时速度的方向。地转偏向力只改变物体运动的方向,而不改变物体运动速度的大小。

产生地转偏向力需要3个条件:①地球自转;②物体运动;③物体运动方向和地球自转有交角。二三个条件缺一不可,只有前两个条件,而无第三个条件,即运动方向与地轴平行时,例如在赤道上的南风和北风,都不会发生偏转。两极地区的垂直运动,也不会发生偏转。

这些条件和特点,对于我们认识地转偏向力的作用很有好处。

(3)地球自转的另一个结果,是物体产生离心力。从物理学可知,离心力永远是在纬圈平面上,方向是沿着纬圈的曲率半径从地轴向外,而力的大小与运动物体的线速度的平方成正比,与曲率半径成反比。离心力与地转偏向力一样,都属于惯性力,只能改变运动的方向,不能改变运动的速度,所以也称为惯性离心力。惯性离心力通常比地转偏向力小。但是,在低纬度地区,或空气运动速度很大,而曲率关系很小时,也可能达到较大的数值,并可能超过地转偏向力。

(4)空气的乱流运动可能在上、下层之间有差异,方向可以不同,速度也可以不一样,这时就可能产生摩擦,称为内摩擦力。乱流作用越强,内摩擦力也就越大。近地层空气运动和地表面之间也会产生摩擦力,称外摩擦力。它是地表面对空气运动的阻力,方向与空气运动方向相反,并偏向一边约35°,大小与空气运动速度及摩擦系数成正比。内摩擦力与外摩擦力总称摩擦力,它使空气运动速度减小,方向往一边偏离。摩擦力越大,偏离也越大。在海洋上偏离角度要小些,约10°。在陆地上偏离角度可达35°左右。摩擦力的大小与高度有关系,在近地层30~50米处摩擦力最大,到1000~2000米已不显著。所以在这个高度以下,称为摩擦层,以上则称为自由大气。

从上述各种力可以看出,只有气压梯度力才可以使空气从静止状态产生运动,是空气运动的起动力。其他力只能改变空气运动的方向或速度,并只有当空气已经运动时才会发生,不是空气运动的起动力。

同类推荐
  • 森林报

    森林报

    本书是一部比故事书更有趣的科普读物,介绍了一年四季中森林的景象和居住其中的动植物的故事。会让居住在钢筋水泥城市中的我们重新认识自己。仔细品读,能够让你感受到森林中的动植物在一年四季中五彩缤纷的生活,深入地探寻大自然的无穷奥秘。
  • 背包旅行:知道这些就够了

    背包旅行:知道这些就够了

    背起行囊,说走就走,知道这些就够了。作者戴尔·沃勒在圣路易斯长大,现居匹兹堡。他曾在海军服役,目前是一名核能工程师,写作是他的兼职工作之一。他自2013年开始自出版创作,至今已有百本涉及人文社科领域各类话题的作品与读者见面。
  • 新政治人类学范式(谷臻小简·AI导读版)

    新政治人类学范式(谷臻小简·AI导读版)

    新政治人类学需要一个理论范式框架,以期初步建立具有教科书价值的理论基础。提出“五化四要素”(政治科学化、人类学政治化、民族志写文化、管理学人性化、政策性真理化;权力要素、田野要素、民族志要素、扎根理论要素)的新政治人类学研究范式(Neo-Political Anthropology[NPA])。新政治人类学旨在发掘具有范式“象征”“符号”的“学科基质”(disciplinary matrix)与“有序元素”,逐步形成跨学科新型研究范式。新政治人类学正在经历着“自觉认同”“共同持有”某种“学科基质”的探索性过程,研究内容主要体现在“五四”学术框架上,即“学科基质”的“五化”过程(政治学科学化、人类学政治学、民族志写文化、管理学人性化、政策学真理化,与“有序元素”的“四要素”组合(权力要素、田野要素、民族志要素、扎根理论要素)的辩证统一上。“学科基质”(“三化”过程)是通过“有序元素”(“四要素”组合)来展示范式革命的五彩魅力,而“有序元素”(“四要素”组合)则通过“学科基质”(“五化”过程)来勾勒出范式革命的内在本质,两者不可分割互为一体,展示出新政治人类学的“五化”“四要素”框架轮廓。
  • 涨姿势系列丛书之每天学点礼俗常识

    涨姿势系列丛书之每天学点礼俗常识

    本书是一本礼俗常识精编荟萃,把读者可能感兴趣的、觉得有意思的,然而又零散的礼俗常识编辑成册,帮助读者轻松熟悉有关礼俗方面的基本常识,从而丰富知识,开阔视野。融知识性、趣味性于一体,具有较高的阅读和收藏价值。
  • 生物知识大闯关(青少年科普知识阅读手册)

    生物知识大闯关(青少年科普知识阅读手册)

    知识的伟大在于它的博大和精深,人类的伟大表现在不断的探索和发现已知和未知的世界,这是人类进步的巨大动力。在过去漫长的岁月中,人类的发展经历了轰轰烈烈的变迁:从原始人的茹毛饮血到色彩斑谰的现代生活;从古代社会的结绳计数到现代社会垄断人类生活的互联网;从古代的四大发明到上世纪中叶的月球着陆,火箭升天。人类几乎在任何领域都取得了令人惊叹的成就。技术更新,知识爆炸,信息扩张……一系列代表着人类社会巨大进步的词汇,充斥着我们的社会,使每个人都感到在巨大的社会进步面前人类自身的局限。作为人类社会充满生机和活力的群体——青少年朋友,在对现有书本知识学习的基础上,更充满着对一切现代科学技术和信息技术的无限渴望。
热门推荐
  • 危险的藏宝图

    危险的藏宝图

    他,“比普通人的反应速度稍快一些。”他是人,“犯了事,坐过牢,这就是他?”他是一个人,“隐蔽青年,呵,逃避现实的可怜虫。”当现实与理想渐行渐远,他不甘心,又不得不甘心,直到某一天——“你不是一个人。”没有屠龙宝刀点击就送的狗屎运,也没有一夜三次每次八小时的幸福生活。小人物也有不一样的潇洒痛快。当精灵王权的秘辛、深海中的未知领域、上古勇者的宝藏浮出水面,一场惊心动魄的奇幻冒险就这么热血激(基)情地展开!
  • 网游之鸿蒙遗愿

    网游之鸿蒙遗愿

    十年前,公元2029年,无血的启示录无声无息地吞噬了整个地球。不论是动物、植物还是昆虫突然都失去了生产后代的能力,为未知的恐怖所逼迫的人类进入了史上最混乱的一年。十年后,在泛人类联盟的领导下,人类重新建立起了秩序,并为突破“末日”的威胁而努力着。正是这一年,一款名为《鸿蒙》的游戏横空出世……
  • 江湖酒醒何处

    江湖酒醒何处

    风雨双剑,打破平行空间,以沙石为躯,复活死士三千,让楼兰盛景重现!钟思齐,人们眼中那位邻家的好孩子,懂事听话,带着传奇色彩。听师父的话,他九岁便能只身化解中原武林危难,懵懂着成为江湖的英雄。听师父的话,十年之后,孤身一人再次踏入江湖,仍同九岁时一样,不知此去为何。听师父的话,一路江湖,恩怨情仇,惹得遍体鳞伤……终有一天,激情不再,容颜渐改,孤身月夜中才有些许明白,风雨剑纵然复活了整个国度,也复活不了自己失去的种种,规矩是把枷锁,隐忍是场折磨……终于不再听话,成了一名众人眼中的坏孩子,叛逆着整个天下……江湖酒苦,明日酒醒何处,懵懂着醉去,懵懂着醒来,懵懂这江湖飘零的意义何在!
  • 穿越红楼之捡到一个林妹妹

    穿越红楼之捡到一个林妹妹

    陈霖穿越了陈霖一个三十五的光棍穿越后变成了郭潜,还有了媳妇儿郭潜媳妇儿给他捡了妹妹回来,这个妹妹叫林黛玉一个穿越异世魂,一个侯门落难女一起种田经商,顺便郭林两家重树门庭的故事。没错,作者就是故意的,陈霖必须有媳妇儿,陈霖是林妹妹的哥哥,嗯,这是一切的宗旨。
  • 盖头搭在婚纱上

    盖头搭在婚纱上

    当洁白的婚纱落地当大红的盖头掀起当结婚进行曲变成刺耳的唢呐声当西装革履化为长衣飘飘一切的改变是那么的彻底,却又同是结婚,真正的去体会穿越,眼冒金星的混乱,内心里说不完的感慨,却又无人倾诉。最后的结语——这只是一场梦。
  • 巫隐

    巫隐

    他说:“如果不做出牺牲就什么也得不到,为了得到某种东西就必须付出同等的代价。为了摆脱死亡就要拥抱死亡。无人永生,因永生的便已不是人了。路的尽头,是彼岸,还是深渊?”他说:【不论如何,我都会陪伴你直到永恒……】PS:把CP写渣了……正在修改。(存稿君Hp值恢复中ing)
  • 从斗破开始签到

    从斗破开始签到

    咸鱼的人生总是反反复复,我萧寒本想轻轻松松苟到决赛圈,混个斗帝血脉。逢人一句“我弟消炎!”就这样混日子。结果系统绑定。“签到成功,奖励天阶功法九天御剑决。”“签到成功,奖励九品丹药。”“签到成功,奖励神器剑阁琐”…………………………咸鱼的人生不在咸鱼,背起沉重的小书包探索整个斗气大陆,看遍山河水画,描绘异界大陆的风光。
  • 慢旅行

    慢旅行

    爱情海的蓝色诗意、吴哥窟的艳丽史诗、古巴街头也会有巴黎的气息,澳大利亚也有美食的存在……我们不只是旅行,停下来,呼吸异国的空气。
  • 莫雷的飘渺之旅

    莫雷的飘渺之旅

    当黑夜来临,入耳尽是啼哭伸手不见五指的夜幕里只有昏暗的我我看见,我存在
  • 炼鬼记

    炼鬼记

    不得不说,世界这么大,没见过的东西多了。陆杨是一个普通人,意外见到一个神秘男子后,她离奇的冒险之旅就展开了……姥姥成了驱魔师,洗个澡被水鬼抓住溺死,溺死还不算完,还穿越了。她又不是什么超人,怎么在异世活下去?陆杨怎么可能告诉你,她有秘密功能……(本文纯属虚构,请勿当真、模仿!)