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“马纬度”的传说与大气环流

发布时间:2015-07-29

400多年之前,航海探险家麦哲伦带领船队穿越“麦哲伦”海峡向太平洋驶去的时候,水手们都感到非常惊奇,在长达几个月的航程中,大海表现得非常顺从人意。开始,海上吹着东南风,把船队一直推向西行。后来东南风渐渐减弱了,大海变得从未有过的风平浪静。这使巳经疲惫不堪的水手们无不惊喜地感叹,这真是“太平的海洋啊!”太平洋由此得名。

  但是在靠风帆航行的时代,海洋上无风并不都是件好事。16 世纪初,欧洲一些国家曾组织船队装运马匹运往美洲大陆,因为美洲大陆在被发现前,那里没有马。从欧洲航行到美洲,要越过辽阔的大西洋,当船队沿着北纬30度附近的大西洋航行时,时常会遇到一点风都没有的海域,在那里大海像死一般的寂静。这时靠风推 动的帆船只得停在那里,有时一停就十天半个月。

  时间长了,马匹因吃不到清草、淡水而病倒、死亡。最后马都死光了,成批成批地扔到海里。这种情况在南纬30度附近的海面也曾发生过。于是,人们给这些区域起了一个比较古怪的名字: “马纬度”。那时的海员们一听到这个名字,都会面有惧色。

  无论是麦哲伦还是贩运马匹的商人,当时他们并不知道为什么地球上有些地方老是吹东南风,而有的地方又总是连一丝风都没有?

  现在,大气科学家已经给我们解开了这个谜。原来,这是由于大气环淹所造成的。大气环流的存在使地球形成了一些固定风带。

  麦哲伦船队在通过太平洋时,开始遇到的是南半球的“东南信风带",经过东南信风带后,便进入赤道无风带,难怪会风平浪静。 而“马纬度”所在的恰恰是南北半球的“副热带无风带:

  那么什么是大气环流呢?大气环流一般是指地球上大规模的空气流动,这种大规摸空气流动的真实情况是非常复杂的。为了对大气环流有所了解,在此介绍大气环流模式。

  ①单圈模式。这是一种最简单的模式,它首先假定地球是不自转的,并且地球表现是均匀的。这时由于赤道地区受太阳影响气温升高,空气受热膨胀上升,使得赤道地区上空气压高于极地上空的气压,而大气总是从高压向低压处移动的。这样赤道上空的空气就向极地流动。

  赤道上空因有空气流出,气柱质量减少,地面气压降低,形成气压,称为赤道低压。极地上空因热空气流入,再冷却下沉,地面气压升髙,形成高压,称为极地高压。于是,在大气低层产生自极地流向赤道的气流,并又在赤道地区上升,补偿了赤道上空流走的空气。这样,就在赤道和极地之间形成了南北向的闭合环流,这种 环流首先由英国科学家哈德莱于1735年提出,故又名哈德莱环流。

  ②三圈模式。在地球自转的情况下空气流动情况又会怎样呢? 空气由赤道上空流向极地时,起初因受水平地转向力的作用很小, 空气基本上是顺着水平气压梯度力方向沿经圈运行,以后随着纬度的增加,水平地转偏向力逐渐增大,气流就逐渐向纬圈方向偏转, 到了纬度20〜30度处,大气运行方向就基本和纬圈平行了。

  当气流在纬度20〜30度上空转成纬向之后,源源不断地从 道上空流到这里来的空气就在此处堆放只下沉,使地面气压升高, 形成高压,称为副热带高压。

  副热带髙压的下沉气流,在低层兵分两路:一条向南,一条向北。在北半球,向南流回赤道的气流向右偏转形成东北信风。相应地在南半球流回赤道的气流向左偏转,成为东南信风。这两股信风在赤道地区汇合上升,并在高空流向髙纬度。

  这样,在低纬度地区,南北半球各有一个环流圈存在,称为信风环流圈,又称哈德莱环流圈。由副热带髙压流向高纬度的一支气流,在水平地转偏向力作用下,形成中纬度地区的偏西风,称为盛行西风带。在北极地区冷却下沉的气流,在地面向低纬方向流动, 形成东北风,称为极地东风带。在南半球髙纬地区形成东南风,也称为极地东风带。

  由副热带来的一支向北气流和由极地髙压流出的一支向南气流在中纬度地区汇合上升,形成副极地低压,并构成极锋。副极地低 压带上升的气流,在髙空又分成两支,向北的一支流向髙纬,向右 偏转成为西南气流,冷却下沉,补偿极地下沉南流的空气,这样就在高纬地区形成一个闭合环流圈,称为极地环流團。

  向南的一支与低纬北流的空气相遇下沉,到地面分成南北分流,这样在信风环流圈和极地环流圜之间又构成了一个环流圈,称为中纬度环流囲。

  由上可知,在具有均匀地表的自转地球上,在南北半球的近地面气层中出现了七个气压带和六个风带,这些风带通常称为行星风带。这些风带与髙空气流结合起来,便构成了地球上的大气环流。