Janitza.cz

Janitza Electronics se zabývá vývojem a výrobou energeticky úsporných systémů. Je výrobcem digitálních měřidel, systémů SEMS, univerzálních multimetrů, regulátorů jalového výkonu, systémů pro řízení spotřeby, ¼ hodinového maxima a dalších přístrojů nejvyšší kvality.

KBH.cz

Společnost KBH vyrábí, dodává a instaluje komponenty pro kompenzaci jalového výkonu. Zákazníky jsou elektromontážní firmy, výrobci rozvaděčů, projektanti, velkoobchody a velkoodběratelé elektrické energie. Společnost nabízí kvalitní komponenty a služby za velice příznivé ceny.

13. srpna 2008, Autor: varner
Nezařazené články

Zápisník o počasí

V dnešním čísle se budeme věnovat vzniku větru a některým dalším cirkulačním systémům. Uvedeme si, kterými silami je ovlivňován směr větru, jeho rychlost a jak vlastně cirkuluje v celosvětovém měřítku.

ak jsem již uváděl v minulém čísle, vítr je pohyb vzduchu v atmosféře vhledem k zemskému povrchu. Vzniká v atmosféře mezi dvěma místy odlišného tlaku. Vzduchové částice jsou uváděny do pohybu působením tlakového gradientu (spádu) a pohybují se z vyššího tlaku směrem k nižšímu, přitom rychlost větru zcela závisí na rozdílu hodnoty tlaku vzduchu.
Základní cirkulační systémy rozdělujeme na pasáty, západní a polární větry. Tropické oblasti podléhají intenzivnímu ohřívání, což vyvolává v tropech výraznou konvekci. Ohřátý a vlhký vzduch stoupá vzhůru a vytváří oblast nízkého tlaku s velkou oblačností a srážkovou činností. Teplý vzduch, který stoupá nahoru nad rovník však brzy dosáhne tropopauzy (Tropopauza je termín, který označuje přechodnou vrstvu mezi troposférou a stratosférou) a nemůže dále stoupat vlivem velké oblačnosti, která tak brání dalšímu postupu vzduchu. Začne se pohybovat směrem k pólům, ochlazuje se a klesá k zemi kolem 30. stupně severní a jižní šířky. Sestupující vzduch způsobí vysoký tlak vzduchu a přináší pěkné a teplé počasí (v těchto oblastech se nachází většina světových pouští). Určitá část vzduchu je v oblasti 30. stupně severní a jižní šířky vytěsněna klesajícím vzduchem a pohybuje se zpět směrem k nízkému tlaku na rovníku. Vzniká tak proudění, která nazýváme pasát.
Určili jsme tedy cirkulaci, kde vzduch vystupuje vzhůru v tropických oblastech, sestupuje na 30. rovnoběžce severní a jižní šířky a opět proudí zpět k rovníku. Podle anglického vědce George Hadleye se nazývá Hadleyovy buňky.

Všeobecná cirkulace atmosféry

Část vzduchu, který klesá u 30. stupně severní a jižní šířky, pokračuje v pohybu směrem k pólům, kde přibližně u 60. stupně severní a jižní šířky se tento vzduch setkává se studeným polárním vzduchem. Oblasti, kde se setkávají tyto masy vzduchu se nazývají Polární fronty. Rozdíl teplot mezi oběma vzduchovými hmotami vede k tomu, že teplejší vzduch stoupá vzhůru, většina se pohybuje zpět k rovníku, sestupuje u 30. stupně severní a jižní šířky a značně tak přispívá k vysokému tlaku vzduchu v těchto místech. Cirkulace mezi 30. a 60. stupněm severní a jižní šířky jsou nazvány Ferrelovy buňky podle Williama Ferrela. Zbylá část vzduchu, který stoupá na polárních frontách, pokračuje směrem k pólům, kde se ochladí, sestoupí k zemi a vrací se zpět k 60. stupni severní a jižní šířky. Stojí za  zmínku, že tyto Polární Hadleyovy buňky jsou o poznání slabší než tropické, neboť v polárních oblastech dopadá méně sluneční energie.
Zmíněné vzdušné proudy ovšem nemají přímou severojižní dráhu. Gustave-Gaspard de Corriolis přišel na to, že zemská rotace způsobuje u jakéhokoliv tělesa nebo kapaliny, že se stáčí na severní polokouli doprava. Tento jev je tedy příčinou toho, že vítr vane v tlakových výších na severní polokouli po směru hodinových ručiček, přičemž proudění v tlakových nížích má opačný efekt.
V oblasti atmosféry je znatelný pohyb vzduchu v rovině vertikální i horizontální, což má za následek vznik různých cirkulací. Příčinou těchto cirkulací jsou pak tlakové rozdíly v atmosférické oblasti (obr. 2). Pohyb vzduchu vzniká nepravidelným ohříváním zemského povrchu a logicky se pak projevuje tlakovými rozdíly (vyjádřeny horizontálním barickým gradientem). Vzduchová masa následně proudí z oblasti vyššího tlaku do oblasti nižšího tlaku, což platí jak při zemi tak ve všech hladinách atmosféry. Z grafu (1) vyplývá, že tlak vzduchu se s výškou snižuje. Zde je nutné podotknout, že tomu tak není vždy.
Tlak se s výškou mění různě podle kritéria teploty (hustoty) vzduchových hmot. Na obrázku (2) jsou hladiny stejných tlaků (izobarické hmoty) v atmosféře různě deformovány. Nad více ohřátým místem (s nižším tlakem) jsou tyto hladiny proláklé dolů. Takové deformace pak někdy způsobí, že je tlak v některé hladině horizontálně rozložen jinak než je tomu s tlakem při zemi. Názorně si tuto situaci můžeme představit, že např. tam, kde je při zemi pozorován tlak snížený oproti oblasti v okolí, existuje v některé vyšší hladině nad tímto místem tlak zvýšený vůči okolí. Stejná situace platí opačně. Z toho pak vyplývá odlišný směr proudění při zemi a v různých hladinách atmosféry.

Vznik proudění vzduchu v atmosféře

Abychom mohli odhadnout výsledné proudění vzduchu, je nutné uvážit působení různých sil na vzduchovou částici, resp. na vzduchovou masu. Poměrně nejdůležitější je síla, která uvádí vzduchové hmoty do pohybu, tedy nám již známá síla horizontálního barického gradientu. Tato síla působí kolmo k izobarám ve směru tlakového spádu a jejím působením je uváděna do pohybu vzduchová hmota od vyššího k nižšímu tlaku.
Ovšem bezprostředně po začátku pohybu na vzduchovou hmotu začínají působit další síly, které upraví a určí výsledný směr proudění. Jedná se jednak o uchylující sílu zemské rotace, odstředivou sílu a sílu tření. Uchylující síla zemské rotace (Corriolisova síla) vzešla z důkazu anglického vědce Corriolise, který dokázal, že každý pohyb prostředí, který se otáčí s nějakým tělesem dostává doplňkové zrychlení, které vždy působí ve směru kolmém na pohyb. Corriolis přišel na to, že na severní polokouli tato síla působí na pohyb vzduchové hmoty (i tekoucí vody) tak, že odklání vzduch doprava od směru daného původně silou horizontálního barického gradientu. Na jižní polokouli pak nastane stejná situace s levotočivým účinkem. Na rovníku je tato síla nulová a zvětšuje se pak se směrem vzrůstající zeměpisní šířky. Další silou, která působí na pohyb, je síla odstředivá, která působí podobně jako na každý hmotný bod na zakřivené dráze.
Poslední silou, která má vliv na výsledné proudění je síla tření. Tato síla vzniká třením proudícího vzduchu o povrch země a rovněž třením ve vzduchu. Působí proti směru pohybu a s odchylkou asi 35°.
Síla barického gradientu a Corriolisova síla jsou řádově stejné, odstředivá síla je malá vzhledem k malému zakřivení drah, po kterých se vzduchové hmoty pohybují. Řádově bývá 10 až 100krát menší než Corriolisova síla. Síla tření se projeví v hladině cca 500 m.n.m.
Na obrázku (3) vlevo můžeme pozorovat prudění s úvahou tření, vpravo pak bez tření, tedy ve vyšších vrstvách atmosféry (nad
500 m). Výsledné proudění je pak určeno výslednicí uvedených sil. Ve vyšších vrstvách atmosféry tření není třeba uvažovat oproti přízemní vrstvě. Výslednice však závisí na tvaru izobar, tedy pokud jsou izobary rovnoběžné, pak je výslednice odlišná (neuplatňuje se odstředivá síla) oproti výslednici v uzavřeném systému (např. cyklona). Odhadnout výsledné proudění pak můžeme podle průběhu izobar tak, že v přízemní vrstvě je výslednice odkloněna doprava od směru síly barického gradientu nad oceány o 60 – 75° a nad kontinenty pak o 40 – 50°. Ve vyšších hladinách atmosféry, kde se tření neuplatňuje, je úhel odklonu téměř 90°. Vzduch se pak pohybuje téměř rovnoběžně podél izobar, odchýlen doprava od směru síly barického gradientu.
Vlivem různého ohřívání povrchu země vznikají důsledkem tlakových rozdílů různé výstupné a sestupné proudy v měřítku lokálním i globálním. Na základě této teze pak existují mnohé cirkulační systémy jako jsou pasáty, tornáda, trysková proudění, monzuny a další.

Působení sil při pohybu vzduchu

Trysková proudění
Ve vysokých hladinách atmosféry vznikají v důsledku obrovských tlakových rozdílů silné větry. Tyto větry nazýváme trysková proudění. Vyskytují se ve výšce 9 až 10,5 km a jejich rychlost dosahuje až 300 km/h.

Monzuny
Monzun je vítr, který vane na rozhraní moře a pevniny a příčinou jeho vzniku je rozdílné oteplování pevniny a přilehlého oceánu v jednotlivých sezónách. Monzun mění směr dvakrát do roka. Letní monzun vane z moře na pevninu a příčinou je převládání nižšího tlaku vzduchu nad rozsáhlými teplejšími oblastmi pevnin. V oblastech s monzunovým podnebím přináší také převážnou část srážek. Zimní monzun vane opačně, z pevniny na moře a příčinou je převládající vyšší tlak nad chladnějšími pevninami. Toto období je příčinou sucha v těchto oblastech.

Mořská bríza
U pobřežních oblastí se místní větry mohou vytvořit i za jasných slunečných dní. Pevnina je rychleji ohřívána než voda, vzduch nad touto pevninou stoupá vzhůru, kde je nahrazován chladnějším vzduchem od moře, zpravidla se vyskytuje na jaře a v létě, kdy je teplotní rozdíl mezi pevninou a mořem nejvýraznější. V noci se naopak pevnina ochlazuje, zatímco vzduch nad mořem zůstává teplý a stoupá, vzduch nad pevninou je vytlačován nad moře, což znázorňuje pevninskou brízu.

Tropická cyklona
Jedná se o rotující útvar, který se při nižší intenzitě nazývá tropická bouře nebo tropická deprese. Tropické cyklony jsou jevy s velmi intenzivními ničivými účinky. Projevují se větrem (často hurikánem) o rychlosti 250 km/h s nárazy až 300 km/h, přívaly deště a vzdutím mořské hladiny, které způsobuje rozsáhlé záplavy. Na rozdíl od tornáda, může tropická cyklona existovat i několik týdnů přičemž urazí tisíce kilometrů.

Tornádo
Tornádo je prudce rotující vzduchový vír mající svůj původ v bouřkových oblacích. Tornáda jsou spojena se silnými bouřkami a řadí se mezi nejničivější přírodní jevy. Může urazit stovky kilometrů, vzniká buď samostatně nebo ve velkém počtu. Při velmi silné bouři lze tornádo odhadnout vertikálním výběžkem z bouřkového oblaku, který má vrchol své kovadliny plochý. Je patrné, že výstupný proud blízko oblaku je tak mohutný, že prorazil tropopauzou do atmosféry. Dalším znakem jsou kulovité oblačné výběžky mamma.

Mistral
Je prudký až bouřlivý vítr, studený a suchý, který vane v jižní Francii v údolí řeky Rhôny a v oblasti zálivu Golfe du Lion. Vane ze severních směrů a je podobně jako bóra (padavý studený vítr) padavý, nárazovitý. Vzniká při převládajícím severovýchodním až severozápadním prudění a jeho rychlost se zvyšuje právě v údolí řeky Rhôny zúžením k údolí mezi Francouzským středohořím a Alpami. Počasí při mistrálu je většinou bezoblačné, avšak citelně chladné. Rychlost tohoto druhu větru dosahuje 90 – 180 km/hod.

Orkán
Orkán je označení pro nejvyšší stupeň Beaufortovy stupnice, kdy rychlost větru přesahuje 32,7 m/sec, tedy více jak 118 km/hod. Vítr tohoto druhu se u nás občas vyskytne, zvláště na horách.

Tajfun
Toto slovo je regionálním označením pro nejvyšší stadium tropických níží (cyklón), které vznikají v oblasti Jihočínského moře a v západním tichomoří. Vznikají v létě a na podzim, kdy pronikají až na Dálný Východ, v létě pak až k dolnímu toku Amuru. V zimě, kdy poklesnou teploty na Sibiři, změní tajfuny směr. V příštím díle se zmíníme o tom, co je to fronta, jak vzniká a jak se projevuje.

Orkán Tornádo

Použitá literatura:
[1] Encyklopedie počasí, William, J. Burroughs a spol., Svojtka & Co. , Praha 2003
[2] internet: www/australianweather.com

Pavel Kučeravec

Sdílet

Komentáře

Najdete nás na Facebooku
Odběr novinek
Server CESKAENERGETIKA.cz
Česká Energetika s.r.o. a Česká energetická asociace provozují portál www.ceskaenergetika.cz, vydávají dva časopiy z oblasti energetiky a OZE, pořádají na tato témata semináře a konference pro laickou i odbornou veřejnost.
Důležité odkazy
Spolupracujeme
Najdete nás také na
Portál www.ceskaenergetika.cz © 2011 pohání redakční systém MultiCMS. Grafické zpracování Cossi Design.