Конвекція в природі
Нагрівання повітряних мас поблизу земної поверхні приводить в дію механізм конвекції. Нагріте повітря починає підніматися вгору. Нагадаємо, що з урахуванням конвекції повітря батареї опалення в кімнаті поміщають поблизу підлоги, а кватирку у верхній частині вікна. Холодне зимове повітря з вулиці, проникаючи в кімнату через кватирку, опускається до підлоги, тоді як тепле повітря від нагрітої батареї піднімається вгору, до стелі. В результаті відбувається перемішування повітря. Кімнату обігріває повітря від батареї та освіжає повітря з кватирки.
Чому відбувається конвекція? Чому нагріте повітря піднімається над менш нагрітим, а холодне повітря опускається, занурюючись під нагріте? Щоб відповісти на це питання, згадаємо закон Архімеда.
Отже, конвекція повітря в атмосфері (так само як і конвекція води в морях і океанах) є не що інше, як прояв закону Архімеда.
Закон Архімеда – один із законів статики рідин (гідростатики) і газів (аеростатики): на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна або підйомна сила, рівна вазі об`єму рідини або газу, витісненого частиною тіла, зануреної в рідину або газ.
Про вітер
Висхідні і низхідні рухи повітря, пов`язані з конвекцією, – не єдиний вид руху повітряних мас в атмосфері. Інтенсивність конвективних повітряних потоків змінюється при переході спостерігача від однієї ділянки земної поверхні до іншого, якщо ці ділянки і прилегле до них повітря виявляються нагрітими в різному ступені. Внаслідок цього виникає перепад атмосферного тиску в горизонтальній площині, що призводить до появи вітру.
Вітер – це рух повітря відносно земної поверхні, викликане нерівномірним розподілом атмосферного тиску і спрямоване від високого тиску до низького.
Головне в понятті вітру – це рух повітря від місця з більш високим тиском до місця з більш низьким тиском. В принципі ці два місця не обов`язково повинні знаходитися поблизу поверхні Землі або на одній і тій же висоті. Однак поблизу поверхні вітри зазвичай дмуть в горизонтальному або близькому до горизонтального напрямку. Деяке відхилення від горизонтального напрямку може бути пов`язано з рельєфом місцевості.
Доречно зауважити, що одна з найважливіших характеристик вітру – його напрямок – вказується в припущенні, що вітер дме в горизонтальному напрямі. Наприклад, кажуть, що даний вітер південно-східний. Це означає, що мова йде про горизонтальні повітряні потоки, що рухається з південного сходу. І пов’язане це, звичайно, з конвекцією, яка виникає внаслідок нерівномірного нагріванні різних поверхонь поблизу землі.
Аналогічно переміщуються будь-які гази та рідини. І це дозволяє швидко передавати тепло, тобто внутрішню енергію. Моря та океани внаслідок цього не перегріваються на поверхнях та поблизу берегів; ядра зір та планет не вибухають, а віддають тепло навколишньому середовищу; Сонце не перегріває атмосферу нашої планети. Без конвекції життя було б нестерпним!
