Ciśnienie atmosferyczne i ruch powietrza

Zacznij od pytania

Niewidoczna różnica, która porusza powietrze

Powietrze ma masę, dlatego naciska na powierzchnię Ziemi i wszystkie znajdujące się na niej obiekty. Tego nacisku zwykle nie odczuwamy, bo organizm jest do niego przystosowany. Zmiany ciśnienia ujawniają się jednak w pogodzie, podczas lotu samolotem i przy szybkim wchodzeniu na dużą wysokość.

Wiatr nie jest przypadkowym ruchem. Powietrze przemieszcza się z obszarów o wyższym ciśnieniu ku obszarom o niższym, a kierunek modyfikują obrót Ziemi, tarcie i ukształtowanie powierzchni. Ten sam mechanizm działa od bryzy przy plaży po pasaty obejmujące tysiące kilometrów.

Obejrzyj

Ciśnienie atmosferyczne

Podczas oglądania: Zapisz różnice między wyżem i niżem oraz nazwy trzech stałych układów wiatrów na Ziemi.

Otwórz film w nowej karcie · YouTube

1 · Nacisk powietrza

Hektopaskale i spadek z wysokością

Ciśnienie atmosferyczne to nacisk wywierany przez słup powietrza na powierzchnię. Podaje się je w hektopaskalach. Średnia wartość na poziomie morza wynosi około 1013 hPa. Wraz ze wzrostem wysokości nad nami pozostaje coraz mniejsza masa powietrza, więc ciśnienie maleje. W najniższej części atmosfery w prostych zadaniach przyjmuje się spadek około 1 hPa na 8 m.

Wykres

Jak szybko spada ciśnienie

W górach powietrza jest mniej, więc ciśnienie jest niższe. Na 5 km zostaje już tylko ok. połowa wartości z poziomu morza.

Co ok. 5,5 km w górę ciśnienie spada mniej więcej o połowę.

Zadanie do tej grafiki

Odczytaj z wykresu

Odczytaj ciśnienie na wysokości 3 km i 8 km, a potem oblicz, o ile hPa spadło.Dla 3 km znajdź punkt na linii nad oznaczeniem „3”, dla 8 km nad „8”. Odejmij dwie wartości.
Na jakiej wysokości ciśnienie jest mniej więcej o połowę mniejsze niż na poziomie morza (1013 hPa)?Połowa to ok. 506 hPa. Znajdź na linii punkt najbliższy tej wartości.
Oszacuj ciśnienie na szczycie Mount Everestu (8,8 km). Dlaczego wspinacze potrzebują tam tlenu z butli?Wynik leży między wartościami dla 8 km i 10 km. Pomyśl, ile powietrza (i tlenu) mieści się w jednym oddechu.

2 · Układy baryczne

Izobary, niże i wyże

Izobary łączą punkty o tej samej wartości ciśnienia. W niżu ciśnienie maleje ku środkowi, a zbieżny ruch przy powierzchni sprzyja wznoszeniu powietrza, ochładzaniu, kondensacji i zachmurzeniu. W wyżu ciśnienie rośnie ku środkowi, a opadające powietrze ogrzewa się i osusza, dlatego częściej występuje małe zachmurzenie.

W tabeli

Porównanie układów barycznych

Cecha	Niż	Wyż
ciśnienie ku środkowi	maleje	rośnie
ruch pionowy	wznoszenie	opadanie
typowa pogoda	chmury i możliwe opady	częściej małe zachmurzenie
przepływ przy powierzchni	zbieżny	rozbieżny

Laboratorium · ćwiczenie w przeglądarce, do którego odsyłają rozgrzewki na końcu lekcji

Sprawdź w działaniu

Wyż, niż i spirala wiatru

Przełączaj niż i wyż, półkulę oraz siłę Coriolisa. Zobacz, że powietrze nie wieje prosto do środka, tylko po spirali. Poniżej policz spadek ciśnienia z wysokością.

Niż na półkuli północnej: wiatr przeciwnie do wskazówek zegara, ku środkowi. Wyż: zgodnie z ruchem wskazówek zegara, od środka. Na południowej odwrotnie.

Zadanie do laboratorium

Sprawdź w laboratorium

Ustaw niż na półkuli północnej z włączoną siłą Coriolisa. W którą stronę kręci się wiatr i dokąd płynie powietrze: do środka czy od środka?Obserwuj strzałki: kierunek obrotu porównaj z ruchem wskazówek zegara.
Przełącz na wyż, a potem na półkulę południową. Które dwa ustawienia dają ten sam kierunek obrotu?Zapisz kierunek dla czterech kombinacji: niż/wyż × północ/południe.
Wyłącz siłę Coriolisa. Jak zmienia się tor powietrza i dlaczego w rzeczywistości wiatr nie wieje prosto do środka niżu?Porównaj tor z włączonym i wyłączonym Coriolisem.

3 · Skąd wieje

Gradient ciśnienia i siła Coriolisa

Wiatr wieje wskutek gradientu ciśnienia: z obszaru wyższego ciśnienia ku niższemu. Im większa różnica ciśnienia na tej samej odległości, tym silniejszy może być wiatr. Na mapie synoptycznej duże zagęszczenie izobar oznacza duży gradient i zwykle silniejszy wiatr.

Siła Coriolisa odchyla ruch powietrza w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej. Nie uruchamia wiatru — zmienia jego kierunek. Dlatego wiatr przy powierzchni nie biegnie prostą linią od centrum wyżu do centrum niżu.

Animacja

Dlaczego wieje wiatr: bryza morska i lądowa

Przesuń suwak temperatury lądu. Zobacz, jak różnica temperatur zmienia ciśnienie przy gruncie i kierunek wiatru. W dzień ląd jest cieplejszy niż morze, w nocy chłodniejszy.

Wiatr wieje z miejsca o wyższym ciśnieniu do miejsca o niższym. Im większa różnica temperatur, tym większa różnica ciśnienia i silniejszy wiatr.

Zadanie do tej grafiki

Przeprowadź doświadczenie na schemacie

Ustaw temperaturę lądu na 30°C. Oblicz różnicę temperatur lądu i morza, odczytaj ciśnienie nad lądem i nad morzem oraz kierunek wiatru przy gruncie.Różnica = temperatura lądu − 18°C. Niż to niższe ciśnienie.
Zmniejsz temperaturę lądu do 10°C (noc). Co się zmieniło: które miejsce ma teraz niż, a które wyż, i jak zmienił się kierunek wiatru?Porównaj wynik z poprzednim zadaniem.
Ustaw 18°C. Dlaczego wiatr zanika, choć słońce świeci?Sprawdź, jakie ciśnienie jest wtedy nad lądem i nad morzem.

4 · Cały świat

Pasaty, wiatry zachodnie i monsuny

Globalna cyrkulacja wynika z nierównomiernego ogrzewania Ziemi. Nad równikiem ciepłe powietrze wznosi się i tworzy pas niskiego ciśnienia. W okolicach zwrotników opada, tworząc wyże. Między wyżami zwrotnikowymi a niżem równikowym wieją pasaty. W szerokościach umiarkowanych dominują wiatry zachodnie, a w okołobiegunowych — wschodnie.

Monsuny zmieniają kierunek dwa razy w roku wskutek sezonowego nagrzewania i chłodzenia lądu oraz oceanu. Latem silnie nagrzany ląd tworzy niż i zasysa wilgotne powietrze znad oceanu. Zimą wychłodzony ląd tworzy wyż, a suche powietrze płynie ku oceanowi.

Animacja

Trzy komórki cyrkulacji powietrza

Cząstki pokazują ruch powietrza w przekroju od równika (0°) do bieguna (90°). Kliknij komórkę lub przycisk, aby zobaczyć, co dzieje się przy gruncie i w górze.

Powietrze wznosi się nad 0° i 60° (niże), a opada nad 30° i 90° (wyże). Dlatego pasy ciśnienia i wiatrów układają się równoleżnikowo.

Zadanie do tej grafiki

Odczytaj ze schematu

Kliknij komórkę Hadleya. Na jakich szerokościach powietrze się wznosi, a na jakich opada? Jak nazywa się wiatr przy gruncie?Spójrz na koła H i L na dole schematu.
W której komórce leży Polska (ok. 50°N)? Jaki wiatr przy gruncie przeważa i skąd wieje?Wskaż 50° na osi szerokości geograficznej.
Wyjaśnij, dlaczego nad 30° szerokości leżą pustynie (np. Sahara).Co dzieje się z powietrzem, które opada, i czy mogą powstawać w nim chmury?

Na mapie

Pasy ciśnienia i stałe wiatry świata

Przełączaj zakładki. Zwróć uwagę, że wiatr wieje z wyżu do niżu, a siła Coriolisa skręca go w prawo na północy i w lewo na południu.

Wiatr wieje z wyżu do niżu, a po drodze skręca przez siłę Coriolisa.

Zadanie do tej grafiki

Odczytaj z mapy

Na zakładce „Pasy ciśnienia” wskaż, na jakich szerokościach leżą niże, a na jakich wyże. Ile razy powtarza się taki układ między równikiem a biegunem północnym?Policz pasy na półkuli północnej od 0° do 90°.
Przełącz na „Stałe wiatry”. Jaki wiatr wieje nad Atlantykiem na 15°N i skąd?Między którymi pasami ciśnienia leży ten obszar?
Dlaczego wiatry w strefie umiarkowanej na północy wieją z zachodu, a nie prosto z południa?Przypomnij sobie, dokąd skręca siła Coriolisa na półkuli północnej.

W skrócie

Podsumowanie: stałe pasy wiatrów

Pasy	Skąd dokąd	Dominujący wiatr
międzyzwrotnikowe	wyż zwrotnikowy → niż równikowy	pasaty
umiarkowane	wyż zwrotnikowy → niż okołobiegunowy	wiatry zachodnie
okołobiegunowe	wyż biegunowy → niż okołobiegunowy	wiatry wschodnie

5 · Gwałtowne wiatry

Cyklon, tornado i fen

Cyklon tropikalny jest rozległym układem niskiego ciśnienia nad bardzo ciepłym oceanem. Tornado to znacznie mniejszy, gwałtowny wir połączony z chmurą burzową. Fen jest ciepłym i suchym wiatrem spływającym po zawietrznej stronie gór. Tych zjawisk nie należy utożsamiać, choć wszystkie wiążą się z ruchem powietrza i różnicami ciśnienia.

Zobacz

Gigantyczny wir niskiego ciśnienia

Cyklon tropikalny ma niemal bezchmurne oko i wokół niego potężne ściany burz.

Zadanie do tej grafiki

Obejrzyj zdjęcia

Na zdjęciu huraganu wskaż oko cyklonu i spiralne ramiona. Dlaczego w samym oku jest prawie bezchmurnie?W oku powietrze nie wznosi się tak jak w ścianie burz wokół niego.
Czym cyklon tropikalny różni się od tornada pod względem miejsca powstania i rozmiaru?Wróć do akapitu o cyklonie, tornadzie i fenie.

Sprawdź w działaniu

Który to wiatr?

Przypisz opis do zjawiska.

Wszystkie te zjawiska wiążą się z różnicami ciśnienia, ale mają różną skalę i przyczynę.

Słownik lekcji

Pojęcia, które trzeba rozumieć

ciśnienie atmosferyczne

nacisk wywierany przez powietrze na jednostkę powierzchni

hektopaskal (hPa)

jednostka używana do podawania ciśnienia atmosferycznego

izobara

linia na mapie łącząca punkty o jednakowym ciśnieniu

niż baryczny

układ, w którym ciśnienie maleje ku środkowi

wyż baryczny

układ, w którym ciśnienie rośnie ku środkowi

wiatr

poziomy ruch powietrza wywołany przede wszystkim różnicą ciśnienia

pasaty

stałe wiatry wiejące od wyżów zwrotnikowych ku niżowi równikowemu

monsun

wiatr sezonowy zmieniający kierunek między latem a zimą

Utrwal słownik

Dopasuj pojęcia do definicji

Te pojęcia pojawią się w quizie i na sprawdzianie.

Praca z podręcznikiem

Zajrzyj do „Nowych Oblicz geografii”

Strony: 53–59.

Na stronach 53–54 porównaj schemat niżu i wyżu. Zapisz kierunek ruchu pionowego oraz typową pogodę.
Na mapach ciśnienia w styczniu i lipcu wskaż układy nad Azją, które zmieniają się sezonowo.
Na schemacie globalnej cyrkulacji zaznacz pasaty, wiatry zachodnie i wschodnie oraz źródłowe pasy ciśnienia.
Porównaj monsun letni i zimowy w Azji: kierunek, wilgotność i wpływ na opady.
Na rozkładówce „Potęga wiatru” odróżnij cyklon tropikalny, tornado i fen według miejsca powstania oraz skali.

Uważaj

Na tym tracą punkty

Wiatr wieje od niżu do wyżu

Tak nie

Powietrze płynie tam, gdzie ciśnienie jest wyższe.

Odwrócony kierunek wiatru.

Tak

Wiatr wieje z obszaru wyższego ciśnienia ku niższemu.

Im większa różnica na tej samej odległości (gęste izobary), tym silniejszy wiatr.

Siła Coriolisa wprawia powietrze w ruch

Tak nie

Wiatr powstaje dzięki sile Coriolisa.

Pomylisz przyczynę i modyfikację.

Tak

Wiatr uruchamia gradient ciśnienia, a Coriolis tylko odchyla jego kierunek (w prawo na północnej, w lewo na południowej).

Na równiku efekt zanika.

Ciśnienie rośnie z wysokością

Tak nie

Im wyżej, tym więcej powietrza naciska.

Zły wynik obliczenia i wniosek o pogodzie.

Tak

Z wysokością ciśnienie maleje (ok. 1 hPa na 8 m), bo nad nami jest coraz mniej powietrza.

Na 800 m: 1013 − 100 = 913 hPa.

Niż daje pogodę słoneczną

Tak nie

W niżu powietrze opada, więc niebo jest czyste.

Pomylenie wyżu z niżem.

Tak

W niżu powietrze się wznosi, ochładza, kondensuje: chmury i opady. W wyżu opada i osusza się.

Wyż = małe zachmurzenie.

Dla zainteresowanych

Materiały dodatkowe z zadaniem

Każdy z materiałów ma jedno konkretne pytanie. Linki znajdziesz na końcu lekcji w źródłach.

High and low pressure (Met Office): Porównaj ruch pionowy powietrza i typową pogodę w wyżu oraz niżu.
Global atmospheric circulations (NOAA JetStream): Odszukaj komórki Hadleya, Ferrela i polarne oraz związane z nimi pasy wiatrów.

Podsumowanie

Co warto zapamiętać

Ciśnienie to nacisk słupa powietrza (ok. 1013 hPa na poziomie morza); z wysokością maleje (ok. 1 hPa / 8 m).
Niż: ciśnienie maleje ku środkowi, powietrze się wznosi, chmury i opady. Wyż: odwrotnie.
Wiatr wieje z wyższego ku niższemu ciśnieniu; Coriolis odchyla go w prawo (N) i w lewo (S).
Globalna cyrkulacja: pasaty (między zwrotnikami), wiatry zachodnie (strefa umiarkowana), wschodnie (okołobiegunowe).
Monsun zmienia kierunek dwa razy w roku.

Dalej na swoim koncie

Rozgrzewki, quiz i zadania są w biurku ucznia.

Teoria jest otwarta dla wszystkich. Żeby rozwiązywać zadania, zapisywać szkice i widzieć swój postęp, zaloguj się.

Zaloguj się →