Когда теплый воздух поднимается вверх, его замещает холодный, устремляющийся следом за ним. Опыт с полосками бумаги делает этот процесс наглядным.
Равномерно ли нагревается Земля?
Движение воздуха в комнате возникает тогда, когда температура в помещении не везде одинакова. В природе ветры возникают по той же причине.
Солнечные лучи в течение дня пронизывают воздушную оболочку Земли. Часть из них достигает поверхности — они нагревают почву, камни и скалы, воду морей и океанов. А те отдают это тепло окружающему воздуху, и воздушная оболочка — атмосфера — нагревается. Из опытов, о которых мы рассказывали на предыдущих страницах, уже известно, что за одно и то же время сильнее нагреваются темные предметы. Они как бы больше впитывают тепло. Точно так же неравномерно нагреваются вода и суша, отражающая меньше солнечных лучей.
Где воздух перемещается быстрее?
Светлые поверхности на Земле поглощают меньше тепла, чем темные. Асфальт, например, темный, поэтому заасфальтированная улица раскаляется собой. А так как горячий воздух поднимается вверх, с затененных мест, скажем из леса, на городские улицы начинают перемещаться более прохладные воздушные потоки. На своем пути холодный воздух подхватывает сухую листву, обрывки бумаги и другой мусор, кружит и увлекает за собой. Возникают маленькие вихри. Примерно таким же путем образуются и большие тропические вихри — ураганы и смерчи. Чем больше разница температур, тем быстрее движутся воздушные массы, тем сильнее ветер.
Как возникает ветер?
В течение дня суша нагревается быстрее и сильнее, чем море. С помощью простого опыта можно проследить за этим процессом. Положим в одну тарелку немного охлажденной земли, а в другую нальем немного воды. Потом выставим их на солнце. Спустя полчаса земля нагреется, а вода все еще останется довольно прохладной. Это подтвердит нам и термометр.
Так же и суша, как земля в тарелке, нагревается быстрее воды. Нагретый сушей воздух, как мы уже знаем, устремляется вверх, более прохладный с ближайшего водоема или с моря спешит занять его место, возникает движение воздуха: с воды на сушу дует ветер. В таком случае говорят о морском ветре.
В течение дня теплый воздух поднимается над сушей, холодный же с поверхности воды устремляется на его место. Так возникает морской ветер.
Почему ветер меняет направление?
Почва и горные породы нагреваются быстрее воды, они и остывают быстрее. Это тоже нетрудно доказать. Удалите в тарелке верхний слой земли, и вы убедитесь, что нижний слой все еще прохладен. Вода тоже прохладна, но разница температур между ее поверхностным слоем и слоями, лежащими глубже, не столь ощутима.
Когда солнце заходит, суша охлаждается быстрее воды, и возникает ветер, который дует уже с берега на море. Он так и называется — береговой.
Ночью суша охлаждается быстрее, чем поверхность воды. Более теплый воздух поднимается над водой, и более прохладный устремляется на его место: дует береговой ветер.
Горные скалы нагреваются солнцем сильнее, чем покрытые травами луга и долины. Воздух над горами устремляется вверх, его замещает воздух долин. Это низинный ветер. Ночью горные породы охлаждаются быстрее, теперь уже воздух с долин поднимается к небу, а на его место стекает воздух с гор. Дует горный ветер.
Воздух, нагревающийся днем на горных склонах, поднимается вверх, а внизу его замещает прохладный воздух: дует низинный ветер.
Ночью, напротив, воздух на склонах гор охлаждается вследствие охлаждения скальных пород и стекает в долину; так возникает горный ветер.
Круговорот воды в природе
Куда исчезает вода?
В сильную жару пруды и озера могут высохнуть. Что же происходит с их водой? Молекулы воздуха подхватывают молекулы воды и поднимают их. Вода испаряется. Из жидкого состояния она переходит в газообразное: превращается в невидимый пар.
Содержание паров воды в воздухе называется влажностью воздуха. Она не всегда одинакова и зависит от температуры. Так, воздух при температуре 20° содержит в четыре раза больше воды, чем при 0°.
Почему вода испаряется?
Тепло — вот причина этого явления. В течение дня вода луж, прудов, озер, рек и морей, влага, содержащаяся в растениях и животных, нагревается солнцем и испаряется. Она испаряется тем скорее, чем сильнее нагрета. Мы можем заметить это, если две одинаковых тарелки наполним равным количеством воды и одну из них выставим на солнцепек, а другую поместим в тень. Там, где воду согревают солнечные лучи, она испаряется быстрее, чем в той, что стоит в прохладном месте.
Ускоряет испарение и ветер. Влажный лист бумаги, на который дуют или повесили на ветру, высыхает быстрее, чем бумага, оставленная там, где воздух спокоен и неподвижен. При ветерке и белье, развешенное на веревке, сохнет быстрее. И суп остывает скорее, если на него подуть.
Вода испаряется тем раньше, чем больше ее поверхность. Если воду из ложки вылить в блюдце, она испарится быстрее.
На солнце вода испаряется быстрее, чем в тени. Солнце дает то тепло, которое необходимо для испарения воды.
Испаряется вода тем быстрее, чем суше окружающий воздух. Если в жаркий сухой день мы потеем, то пот мало нас беспокоит: он мгновенно высыхает. Но если стоит влажная жара, то от пота намокает даже наша одежда, и мы ощущаем это.
Отчего запотевают окна?
Если в солнечный день чистый пустой стакан выставить вверх дном на вскопанной грядке или на газоне с травой, то через некоторое время можно заметить интересное явление: сухие прозрачные внутренние стенки стакана начнут затуманиваться, а снаружи стекло останется совершенно сухим.
Что же произошло и как можно объяснить появление внутри стакана видимых глазом водяных капелек? Молекулы воды, которые находятся на поверхности почвы и в растениях, все время поднимаются вверх вместе с воздухом и, охлаждаясь, осаждаются на внутренних стенках стакана, увлажняя его.
Если воздух содержит такое количество водяного пара, какое вообще возможно при данной температуре, то его называют насыщенным. А если он охладится ниже этой температуры, то часть мельчайших капелек пара начнет слипаться. Температура, при которой это происходит, называется точкой росы. Воздух, температура которого выше точки росы, называется ненасыщенным. Когда воздух охлаждается ниже точки росы, то движение молекул влаги в нем замедляется, и капли осаждаются на холодных стенках внутри стакана. Вне его молекулы продолжают подниматься вверх. Они проделывают свой невидимый нам путь в небо — они испарились. Процесс, при котором вода из газообразного вновь переходит в жидкое состояние, называется конденсацией. Мы часто наблюдаем его в повседневной жизни, например когда запотевают оконные стекла, стекла очков или автомобиля.
