Tajemnicze ścieżki wiatru

. /123RF/PICSEL

Kształtuje pogodę, formuje ziemskie krajobrazy oraz przenosi nasiona roślin, a nawet zwierzęta do niemal każdego zakątka naszej planety. Jednak wiatr wiatrowi nierówny. W rzeczywistości ma ponad sto twarzy – i nie wszystkie z nich są przyjazne...

Reklama

Każdego dnia wydychamy powietrze 23 000 razy, wysyłając przy tym 12 500 litrów tlenu, dwutlenku węgla, azotu i innych gazów w podróż dookoła świata. Te cząsteczki dzielą swoje nowe pole działania z innymi obecnymi w naszej atmosferze, których łączna masa to około pięciu trylionów kilogramów – tysiąc razy więcej niż wody w  Morzu Śródziemnym.

Brzmi to wszystko niewyobrażalnie. A przecież tym ogromem gazów rządzą ściśle uporządkowane prawa. Cząsteczki powietrza organizują się bowiem szybko w strumienie, a te – w układy wiatru.

Reklama

Jeśli więc wydychamy azot, tlen, dwutlenek węgla itd. w Europie Środkowej, uwolnione w ten sposób molekuły wkrótce mogą być przenoszone wraz z prądami wiatrów zachodnich – jednym ze 144 globalnych układów, które opasają naszą planetę oraz wywierają wpływ na pogodę i klimat.

Nieważne, czy mowa o pasatach, czy o wietrze zachodnim w umiarkowanych szerokościach – ruch powietrza to jedno z najstarszych źródeł energii wykorzystywanych przez człowieka. Ponad 500 lat temu umożliwił żaglowcom Krzysztofa Kolumba dotarcie do Nowego Świata.

Odkrywca Ameryki był jednak tylko pionkiem w grze toczonej przez kapryśne masy powietrza. Pchane niczym niewidzialną dłonią Santa Maria i pozostałe statki pokonały ocean, by wreszcie 12 października 1492 roku przybić do lądu. Ale ich załogi już wkrótce postawiły sobie pytanie: czy zdołają wrócić do Europy, biorąc pod uwagę ogromną zmienność wiatru nad Atlantykiem? Rozstrzygający okazał się kurs na północ.

Flota Kolumba wyruszyła w tym właśnie kierunku, płynąc z ostrym, niesprzyjającym wiatrem, aż modlitwy zrozpaczonych marynarzy zostały wysłuchane. Teraz zaczęło wiać z zachodu na wschód i dzięki temu załodze udało się dotrzeć do Europy z zawrotną prędkością 11 węzłów.

To, co zostało potraktowane jako boskie zrządzenie, w rzeczywistości było kolejnym odkryciem Genueńczyka: natrafił bowiem na strefę wiatrów zachodnich. Kolumb tego nie rozumiał, lecz następni marynarze zauważyli już, że powietrzne autostrady ciągną się wokół całej Ziemi oraz że każdy z tych układów wieje w swoim własnym kierunku...

Bezwietrzne miejsce

Przyczyn istnienia różnych układów wiatru należy upatrywać w jednej z charakterystycznych cech natury – dąży ona do równowagi.

Z obszaru o wysokim ciśnieniu powietrze przepływa do takiego o niskim – czyli od regionu zimnego (gdzie gazy atmosferyczne mają większą gęstość) kieruje się w stronę ciepłego (mniejsza gęstość). Miejscem narodzin wiatru jest także szeroki na kilkaset kilometrów pas wzdłuż równika – bardziej niegościnny niż jakakolwiek pustynia.

Przy upalnej pogodzie paruje tam woda z oceanów oraz powierzchni ziemi, a powietrze wznosi się w postaci pionowych słupów. W efekcie pod tymi bijącymi w górę kolumnami nie pojawia się nawet najsłabszy podmuch. Niebo zasnute jest chmurami sięgającymi na wysokość paru kilometrów.

Przyczyną wstępujących prądów są promienie słoneczne, które intensywnie ogrzewają strefę w pobliżu równika. Unoszące się powietrze rozdziela się na dwie osobne strugi, przepływające w wyższych warstwach atmosfery na południe i północ.

Po przekroczeniu 30° szerokości opadają ku powierzchni, napędzając wędrówkę wiatru po jego tajemniczych ścieżkach wokół naszej planety.

Orkan

Na jaką wysokość wiatr może spiętrzać fale? Występowanie: Francja

Sztormowy wiatr o prędkości prawie 150 km/h uderza w powierzchnię morza u zachodniego wybrzeża Francji. Fale spiętrzają się na wysokość 20 metrów i niemal połykają 47-metrową latarnię morską Phare de la Jument.

Ocean Atlantycki – znany na tych szerokościach geograficznych głównie ze spokojnej wody i pięknych plaż – tego dnia przemienił się w rozszalałego potwora. Odpowiedzialny za to jest gigantyczny front atmosferyczny przesuwający się w kierunku kontynentu.

Orkany, których każdego roku tworzy się na styku ciepłych i chłodnych mas powietrza nad Europą kilkadziesiąt, stanowią dla morskiej żeglugi jedno z największych zagrożeń. Powodem są monstrualne fale.

Pracujący na platformie wiertniczej Draupner na Morzu Północnym naukowcy zarejestrowali aż 466 tego typu olbrzymów! Aby powstała taka góra wody, potrzeba stabilnego i silnego wiatru, wiejącego w kierunku przeciwnym niż prądy morskie.

Podmuchy początkowo powodują formowanie się fal o wysokości paru metrów, które z różną prędkością toczą się przed siebie. W efekcie te wolne są wyprzedzane przez szybkie i dochodzi do swego rodzaju sumowania się fal. Jak wyliczyli fizycy, proces ten teoretycznie może doprowadzić do powstania nawet 50-metrowych gigantów!

Habub

Jak powstaje tsunami z piasku? Występowanie: USA

Niebo nad Arizoną, jeszcze przed chwilą błękitne, nagle robi się ciemne. W kierunku Phoenix pędzi z prędkością 150 km/h tak zwany habub – silna burza piaskowa, która w ciągu kilku minut może zamienić półtora­milionową metropolię w miasto widmo.

Suche zstępujące prądy powietrza spiętrzają piasek, tworząc tsunami, którego wysokość sięga 3000 metrów. Po godzinie zjawa znika. Na jakiś czas. Na środkowym zachodzie Stanów Zjednoczonych habub nie jest bowiem rzadkim zjawiskiem.

Latem, gdy gleba jest szczególnie sucha, wiatry na pustyniach unoszą biliony cząsteczek piasku i pyłu. Powstają z nich potem szerokie na 100 km walce, które „połykają” wszystko, co znajdzie się na ich drodze, zrywając linie sieci energetycznej.

Dopiero gdy burza osłabnie, ziarenka znów opadają na ziemię. Tak całe połacie wydm znikają w jednym, a pojawiają się w zupełnie innym miejscu.

Brickfielder

Z jaką prędkością może wędrować front pożaru? Występowanie: Australia

W trakcie pożaru buszu większość domów staje w ogniu, zajmując się nie od płomieni, a od latających iskier. Odpowiedzialne za to są porywy pustynnego wiatru, zwanego w Australii brickfielder. Te ruchy gorącego powietrza mogą transportować żarzącą się cząsteczkę popiołu nawet na odległość 25 km!

Brickfielder jest niczym demon pożaru – i dotychczas nie daje się przewidzieć, dokąd zapędzi płomienie. Powodem jest fakt, że ogień i wiatr wzajemnie na siebie wpływają. Pożar tak bardzo podgrzewa gazy w otoczeniu, że poruszają się one 1000 razy szybciej niż w normalny letni dzień.

Francuski ekspert ds. pożarów lasów Jean-Baptiste Filippi uznaje to za impuls uruchamiający niebezpieczne błędne koło: – Wysoka temperatura ognia wywołuje bardzo silny ruch powietrza pionowo w górę, przy czym prędkość wiatru wynosi 50 m/s. Skutek: powstają wiry ognia przypominające tornado.

Bear's Cage

Gdzie może ukryć się tornado? Występowanie: USA

Wydaje się, że burza rzuca na zbliżające się niebezpieczeństwo ciemną pelerynę niewidkę. To narodziny tornada. W sąsiedztwie ściany opadów, która wydaje się łączyć ogromną chmurę burzową z ziemią, wznosi się ciepłe powietrze – tak szybko, że już wkrótce formuje budzący strach lej.

Może on przemieszczać się z prędkością do 100 km/h, a wewnętrzna prędkość wiru osiąga niekiedy ponad 500 km/h. Tę deszczową zasłonę, która sprawia, że tornado staje się niemal niewidzialne, badacze burz nazwali Bear’s Cage.

Miejscem powstania takiej „niedźwiedziej klatki” jest superkomórka – gigantyczne chmury burzowe, wirujące masy powietrza, wody i lodu, które mogą osiągać do 16 km wysokości i 160 km szerokości.

Superkomórka funkcjonuje podobnie jak tornado, tyle że w powiększeniu: rotujące ciepłe, wstępujące masy powietrza (mezocyklony) tworzą stabilny czasami przez kilkadziesiąt minut walec burzowy, który zachowuje się według swoich własnych, trudno przewidywalnych reguł.

Inne fenomeny wiatru

1. Efekt domina

Gorący El Niño zmienia morskie prądy u wybrzeży Peru. To zaś może mieć pośredni wpływ na pogodę i w naszej części świata – np. wywołać spowodowane sztormem powodzie w północnych Niemczech (na zdjęciu).

2. Kraj pod wodą

Wiatry monsunowe co sześć miesięcy zmieniają kierunek. Skutkiem tego są ekstrema pogodowe i powodzie. W Indiach w czasie lata monsunowego spada 80% rocznej sumy opadów.

3. Czy Polska to kraj tornad?

W Stanach Zjednoczonych tornada każdego roku wywołują milionowe szkody. W Polsce zdarzają się o wiele rzadziej. Rekordowa trąba powietrzna z 1931 roku zrujnowała część Lublina i okolice miasta, zabijając 6 osób.

4. Trujący powiew

Tak zwany „żółty wiatr” transportuje miliardy ton pyłu, bakterii, pestycydów i zarodników grzybów z pustyń Azji na odległość kilku tysięcy kilometrów – aż do odległych miast Japonii i Hawajów. Przenoszone w ten sposób substancje mogą wywoływać choroby dróg oddechowych oraz serca.

Jak ziemia wprawia w ruch bieg wiatru?

Siłą napędową wiatru jest energia słoneczna. To od niej zależy przestrzenne zróżnicowanie temperatury, a więc i gęstości powietrza. Ale wiatry nie wieją po prostu z obszarów o większym ciśnieniu do tych o mniejszym, gdyż na ich kierunek wpływa ruch obrotowy Ziemi.

Jego skutkiem jest tzw. efekt Coriolisa, który modyfikuje ścieżki wiatru i przyczynia się do powstawania ogromnych wirów powietrza w postaci niżów (cyklonów) i wyżów (antycyklonów).

Śledzenie ścieżek wiatru

Na stronie internetowej https://earth.nullschool.net/ można obserwować aktualny kierunek i siłę wiatru na całym świecie (barwa świadczy o prędkości wiatru), na różnych poziomach (wybór wysokości po kliknięciu w słowo earth).

Ta wizualizacja jest obliczana przez specjalny system komputerowy amerykańskich służb meteoro­logicznych o wydajności 5 780 000 000 000 000 operacji na sekundę.

Sprawdź, o czym jeszcze można przeczytać w nowym numerze "Świata Wiedzy 2/2017"



Reklama

Najlepsze tematy

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Rekomendacje