В огромном разнообразии и кажущейся хаотичности воздушных потоков, формирующих беспокойную тропосферу Земли, просматриваются постоянные потоки воздушных масс, имеющие глобальный характер.
Они определяют общую циркуляцию атмосферы и обусловлены двумя причинами:
во-первых, зависимостью среднегодовой температуры атмосферного воздуха вблизи поверхности от географической широты;
во-вторых, вращением Земли вокруг собственной оси.
Представим себе, что вращения Земли вокруг оси нет. Остался только один фактор – широтная зависимость температуры нижних слоев атмосферы. В этом случае общая картина воздушных потоков в атмосфере выглядела бы относительно просто. Понятно, что в экваториальной области воздух прогревается наиболее сильно. Значит, здесь плотность приповерхностных его слоев должна быть относительно низкой (по сравнению с более высокими широтами). Теплый экваториальный воздух будет за счет конвекции подниматься вверх – к верхней границе тропосферы и там он начнет растекаться частью к одному географическому полюсу, а частью – к другому.
Холодный воздух в приполярных областях будет опускаться вниз – к земной поверхности.
Итак, в районе экватора воздушные массы поднимаются вверх, а в районе полюсов они опускаются вниз. Поэтому атмосферное давление у поверхности вблизи экватора оказывается меньше давления вблизи полюсов. Эта разница давлений должна порождать постоянные приповерхностные ветры, дующие вдоль меридианов от полюсов к экватору.
Образуется общая циркуляция атмосферы: у поверхности – вдоль меридианов от полюса к экватору, на экваторе – подъем вверх, в верхней тропосфере – вдоль меридианов от экватора к полюсу, на полюсе опускание вниз.
Вращение Земли вокруг своей оси приводит к двум существенным усложнениям в глобальной картине атмосферных циркуляций.
Первое усложнение состоит в том, что вместо одной (экваториальной) области пониженного атмосферного давления вблизи поверхности наблюдаются три такие области:
в экваториальном поясе,
поясе около 60° с. ш.
поясе около 60° ю. ш.
Соответственно, вместо двух областей повышенного атмосферного давления вблизи поверхности наблюдаются четыре области – две приполярные области плюс пояс около 30°с.ш. и пояс около 30°ю.ш. Нет общей циркуляции в пределах всего полушария (от экватора до полюса); вместо этого наблюдаются несколько циркуляций или, иначе говоря, несколько ячеек (шесть).
Для всех ячеек справедливо общее правило:
воздух поднимается вверх в области пониженного приповерхностного давления и опускается в области повышенного приповерхностного давления. Вблизи земной поверхности воздух движется из области повышенного давления в область пониженного давления.
Итак, в экваториальной области происходит подъем теплого влажного воздуха. На высотах 1-5 км содержащаяся в воздухе влага конденсируется – образуются облака (небо над экватором почти всегда закрыто облаками). Поднявшийся выше 10 км уже сухой воздух растекается в верхней тропосфере частью в направлении к северу, а частью – к югу.
Достигнув 25°-30° северной или южной широты, сухой воздух опускается к поверхности.
Обратим внимание: в Северном полушарии именно на этих широтах расположены крупнейшие пустыни Земли – Сахара в Африке, Тар и Аравийская в Азии; в Южном полушарии на широтах вблизи 30° находятся пустыни Калахари в Африке и Большая пустыня Виктория в Австралии.
Скорость опускания воздушных масс в рассматриваемых широтах невелика и горизонтальные скорости ветра вблизи поверхности тоже малы.
