| Описание | Пример | |
|---|---|---|
| <тип> | Указывает тип значения. | <размер> |
| A && B | Значения должны выводиться в указанном порядке. | <размер> && <цвет> |
| A | B | Указывает, что надо выбрать только одно значение из предложенных (A или B). | normal | small-caps |
| A || B | Каждое значение может использоваться самостоятельно или совместно с другими в произвольном порядке. | width || count |
| Группирует значения. | [ crop || cross ] | |
| * | Повторять ноль или больше раз. | [,<время>]* |
| + | Повторять один или больше раз. | <число>+ |
| ? | Указанный тип, слово или группа не является обязательным. | inset? |
| {A, B} | Повторять не менее A, но не более B раз. | <радиус>{1,4} |
| # | Повторять один или больше раз через запятую. | <время># |
Значения
<угол>
Задаёт угол наклона градиентной линии, который показывает направление градиента. Вначале пишется положительное или отрицательное значение угла, затем к нему слитно добавляется deg.
Нулю градусов (или 360º) соответствует градиент снизу вверх, далее отсчёт ведётся по часовой стрелке. Отсчёт угла наклона градиентной линии показан ниже.
<цвет> Представляет собой значение цвета (см. цвет), за которым идёт необязательная позиция цвета относительно оси градиента, она задаётся в процентах от 0% до 100% или в любых других подходящих для CSS единицах. <позиция> Для записи позиции вначале пишется to , а затем добавляются ключевые слова top , bottom и left , right , а также их сочетания. Порядок слов не важен, можно написать to left top или to top left . В табл. 1 приведены разные позиции и тип получаемого градиента для цветов #fff и #000, по другому от белого к чёрному.
| Позиция | Описание | Вид | |
|---|---|---|---|
| to top | 0deg | Снизу вверх. | |
| to left | 270deg -90deg | Справа налево. | |
| to bottom | 180deg | Сверху вниз. | |
| to right | 90deg -270deg | Слева направо. | |
| to top left | От правого нижнего угла к левому верхнему. | ||
| to top right | От левого нижнего угла к правому верхнему. | ||
| to bottom left | От правого верхнего угла к левому нижнему. | ||
| to bottom right | От левого верхнего угла к правому нижнему. |
Применение угла вместо ключевых слов даёт аналогичный результат только для горизонтальных и вертикальных градиентов.
Пример
Здесь обсценная идиома традиционно начинает прозаический образ, но языковая игра не приводит к активно-диалогическому пониманию.
Результат данного примера показан на рис. 1.
Рис. 1. Линейный градиент для абзаца
Примечание
Chrome до версии 26, Safari до версии 6.1 и Android до версии 4.4 поддерживают -webkit-linear-gradient() .
Opera до версии 12.10 поддерживает -o-linear-gradient() .
Firefox до версии 16 поддерживает -moz-linear-gradient() .
Все свойства с префиксами не используют ключевое слово to при задании направления градиента.
Спецификация
Каждая спецификация проходит несколько стадий одобрения.
- Recommendation (Рекомендация ) - спецификация одобрена W3C и рекомендована как стандарт.
- Candidate Recommendation (Возможная рекомендация ) - группа, отвечающая за стандарт, удовлетворена, как он соответствует своим целям, но требуется помощь сообщества разработчиков по реализации стандарта.
- Proposed Recommendation (Предлагаемая рекомендация ) - на этом этапе документ представлен на рассмотрение Консультативного совета W3C для окончательного утверждения.
- Working Draft (Рабочий проект ) - более зрелая версия черновика после обсуждения и внесения поправок для рассмотрения сообществом.
- Editor"s draft (Редакторский черновик ) - черновая версия стандарта после внесения правок редакторами проекта.
- Draft (Черновик спецификации ) - первая черновая версия стандарта.
Влад Мержевич
Градиентом называют плавный переход от одного цвета к другому, причём самих цветов и переходов между ними может быть несколько. С помощью градиентов создаются самые причудливые эффекты веб-дизайна, например, псевдотрёхмерность, блики, фон и др. Также с градиентом элементы смотрятся более симпатично, чем однотонные.
Отдельного свойства для добавления градиента нет, поскольку он считается фоновым изображением, поэтому добавляется через свойство background-image или универсальное свойство background , как показано в примере 1.
Пример 1. Градиент
Здесь обсценная идиома традиционно начинает прозаический образ, но языковая игра не приводит к активно-диалогическому пониманию.
Результат данного примера показан на рис. 1.
Рис. 1. Линейный градиент для абзаца
В самом простом случае с двумя цветами продемонстрированном в примере 1 вначале пишется позиция, от которой будет начинаться градиент, затем начальный и конечный цвет.
Для записи позиции вначале пишется to , а затем добавляются ключевые слова top , bottom и left , right , а также их сочетания. Порядок слов не важен, можно написать to left top или to top left . В табл. 1 приведены разные позиции и тип получаемого градиента для цветов #000 и #fff, по другому от чёрного к белому.
| Позиция | Описание | Вид | |
|---|---|---|---|
| to top | 0deg | Снизу вверх. | |
| to left | 270deg | Справа налево. | |
| to bottom | 180deg | Сверху вниз. | |
| to right | 90deg | Слева направо. | |
| to top left | От правого нижнего угла к левому верхнему. | ||
| to top right | От левого нижнего угла к правому верхнему. | ||
| to bottom left | От правого верхнего угла к левому нижнему. | ||
| to bottom right | От левого верхнего угла к правому нижнему. |
Вместо ключевого слова допускается задавать угол наклона градиентной линии, который показывает направление градиента. Вначале пишется положительное или отрицательное значение угла, затем к нему слитно добавляется deg.
Нулю градусов (или 360º) соответствует градиент снизу вверх, далее отсчёт ведётся по часовой стрелке. Отсчёт угла наклона градиентной линии показан ниже.
Для значения top left и ему подобных угол наклона градиентной линии вычисляется, исходя из размеров элемента так, чтобы соединять две диагонально противоположные угловые точки.
Для создания сложных градиентов двух цветов уже будет недостаточно, синтаксис позволяет добавлять их неограниченное количество, перечисляя цвета через запятую. При этом можно использовать прозрачный цвет (ключевое слово transparent ), а также полупрозрачный с помощью формата RGBA, как показано в примере 2.
Пример 2. Полупрозрачные цвета
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Результат данного примера показан на рис. 2.
Рис. 2. Градиент с полупрозрачными цветами
Чтобы точно позиционировать цвета в градиенте, после значения цвета указывается его положение в процентах, пикселах или других единицах. Например, запись red 0%, orange 50%, yellow 100% означает, что градиент начинается с красного цвета, затем на 50% переходит в оранжевый, а затем до конца в жёлтый. Для простоты крайние единицы вроде 0% и 100% можно не писать, они подразумеваются по умолчанию. В примере 3 показано создание градиентной кнопки, в которой положение второго цвета из трёх задано как 36%.
Пример 3. Градиентная кнопка
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Результат данного примера показан на рис. 3.
Рис. 3. Градиентная кнопка
За счёт задания положения цвета можно получить резкие переходы между цветами, что в итоге даёт набор однотонных полосок. Так, для двух цветов надо указать четыре цвета, первые два цвета одинаковы и начинаются от 0% до 50%, оставшиеся цвета также одинаковы меж собой и продолжаются от 50% до 100%. В примере 4 полоски добавляются в качестве фона веб-страницы. Из-за того, что крайние значения подставляются автоматически их можно не указывать, так что достаточно написать всего-лишь два цвета.
Пример 4. Однотонные полоски
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Типичная европейская буржуазность и добропорядочность изящно иллюстрирует официальный язык.
Результат данного примера показан на рис. 4. Обратите внимание, что один из цветов градиента задан прозрачным, поэтому он меняется косвенно через цвет фона веб-страницы.
Рис. 4. Фон из горизонтальных полосок
Градиенты достаточно популярны среди веб-дизайнеров, но их добавление усложняется разными свойствами под каждый браузер и указанием множества цветов. Чтобы вам было проще создавать градиенты и вставлять их в код, рекомендую сайт www.colorzilla.com/gradient-editor с помощью которого легко настроить градиенты и сразу получить нужный код. Имеются готовые шаблоны (Presets), просмотр результата (Preview), настройка цветов (Adjustments), конечный код (CSS), который поддерживает IE через фильтры. Для тех, кто работал в Фотошопе или другом графическом редакторе, создание градиентов покажется плёвым делом, остальным не составит труда быстро разобраться. В общем, всячески рекомендую.
Атмосферное давление изменяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, и каждой точке атмосферы соответствует определенноедавление. Это значит, что давление образует поле, которое называют барическим полем . Такое поле наглядно представляют в трехмерном пространстве системой поверхностей равных значений давления - изобарическими поверхностями, а на плоскости - линиями равных значений давления - изобарами. Замкнутыми изобарами изображаются циклоныи антициклоны . Циклоны - это области с пониженным давлением в центре, антициклоны - области с повышенным давлением в центре (рис.6.13)
Рис. 6.13. Изобарические поверхности в циклоне (H) и в антициклоне (В) в вертикальном разрезе.
Кроме того, выделяют также незамкнутые барические системы – ложбины, седловины и гребни . Ложбинами называют полосы пониженного давления между двумя областями повышенного, гребнями наоборот, полосы относительно повышенного давления между областями пониженного. Между двумя ложбинами или гребнями выделяют седловину (рис.6.14)
Рис. 6.14. Изобары на уровне моря в различных типах барических систем.
I -циклон, II - антициклон, III - ложбина, IV- гребень, V - седловина.
Изменение атмосферного давления в горизонтальном направлении выражается с помощью горизонтального барического градиента. Горизонтальным градиентомназывают вектор, который направлен по нормали к изобаре, в сторону низкого давления и по величине равный производной давления по нормали. Горизонтальный барический градиент представляет собой изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (рис. 6.15).
Давление с высотой меняется значительно быстрее, чем в горизонтальном направлении, поэтому вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального. В действительных условиях атмосферы горизонтальные барические градиенты имеют порядок величин в 1-3 гПа на каждый градус меридиана. Как и вертикальный барический градиент, горизонтальный градиент зависит от температуры. 
Рис. 6.15. Изобары и горизонтальный барический градиент. Стрелками обозначен горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля.
Температура в атмосфере на одной и той же высоте в разных районах разная, следовательно, существует горизонтальный температурный (термический) градиент, определяющий изменение температуры воздуха на единицу длины по нормали к изотерме. Наличие горизонтального термического градиента определяет возникновение горизонтального барического градиента на некоторой высоте, даже если у земной поверхности мы исходно имели одинаковое давление и горизонтальный барический градиент, равный нулю. Рассмотрим, как это происходит. Мы имеем некоторую область у земной поверхности с одинаковым давлением, но с разной температурой, в одной части области мы имеем холодную воздушную массу, в другой теплую. В холодном воздухе барическая ступень меньше, чем в теплом, то есть давление с высотой будет падать быстрее в холодной воздушной массе , и на некоторой высоте появится разница в давлении между двумя воздушными массами. Она будет тем больше, чем выше мы будем подниматься, то есть горизонтальный барический градиент будет расти с высотой и приближаться к горизонтальному термическому. Это означает, что в теплых воздушных массах давление на высоте будет повышенным, а в холодных - пониженным (при условии равенства давлений у поверхности) . Из этого положения следует важный вывод: если циклон (область пониженного давления) существует в холодном воздухе с самой низкой температурой в центральной части, то барические градиенты с высотой мало меняют свое направление и низкое давление прослеживается до больших высот, то есть холодный циклон является высоким (рис.6.16).
Рис. 6.16. Высокий (холодный) и низкий (теплый) циклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.
Напротив, циклон в теплой воздушной массе с максимальной температурой в центре быстро исчезает с высотой, то есть является низким . В вышележащих слоях над ним будет располагаться антициклон.
Для антициклонов соотношение обратное, холодные антициклоны являются низкими, а теплые высокими (рис.6.17).
Рис. 6.17. Низкий (холодный) и высокий (теплый) антициклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.
Рассмотрим в атмосфере прямоугольный параллелепипед с ребрами dx, dy, dz (рис. 5.12). Нас интересует изменение давления в горизонтальном направлении, т.е. вдоль оси х .
Пусть изобара с давлением р направлена параллельно оси y , вдоль ребра . Параллельно ей вдоль ребра СВ проходит изобара с давлением (p + dp ). Напомним, что атмосферное давление характеризуется силой, действующей на единицу площади поверхности, нормально последней. В дальнейшем пренебрегаем временными изменениями давления, т.е. рассматриваем его изменение только в пространстве.
Рис/ 5.12. К расчету силы горизонтального градиента давления
Итак, слева на грань AA"D"D атмосферное давление равно р. На противоположную грань ВВ"C"C давление равно . Так как сила, действующая на всю грань, равна произведению атмосферного давления на ее площадь, запишем выражение для силы:
· слева рdydz ,
· справа .
В результате на объем dxdydz действует сила (dF x ), равная
Согласно второму закону Ньютона, сила dF x и масса рассматриваемого объема
dm = рdxdydz (5.2)
связаны между собой (отношение силы к массе равно ускорению а ):
откуда, с учетом (5.1) и (5.2)
Мы получили выражение для ускорения а , которое создает сила барического градиента. Величина его, согласно (5.3), равна силе барического градиента, приходящейся на единицу массы элементарного объема воздуха. Знак минус в формуле (5.1) и (5.4) указывает, что сила и ускорение барического градиента направлены в сторону убывания давления. Причем сила и ускорение барического градиента действуют в направлении наиболее быстрого убывания давления. Таким направлением является направление нормали к изобаре в рассматриваемой точке приложения силы.
В (5.4) выражение равно численной величине барического градиента. Горизонтальный барический градиент можно графически представить стрелкой, направленной по нормали к изобаре в сторону убывания давления. Длина стрелки должна быть пропорциональна числовой величине градиента (рис. 5.13). Иначе говоря, величина горизонтального барического градиента обратно пропорциональна расстоянию между изобарами.
Очевидно, что там, где изобары сгущены, барический градиент, т.е. изменение давления на единицу расстояния по нормали к изобаре, – больше. Там, где изобары раздвинуты, барический градиент меньше.
Рис. 5.13. Стрелки обозначают горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля
Изобарические поверхности наклонены всегда в направлении градиента, т.е. в направлении, куда давление убывает (рис. 5.13).
Вертикальный барический градиент (см. гл. 1) в десятки тысяч раз больше горизонтального. Далее речь пойдет только о горизонтальном барическом градиенте. Для определения среднего барического градиента для участка барического поля измеряют давление вдоль нормали к изобарам в двух точках, расположенных на расстоянии, соответствующем одному градусу меридиана (111 км). Барический градиент численно равен разнице давлений и имеет размерность мб/111 км (или гПа/111 км). В атмосфере у земной поверхности порядок величины горизонтальных барических градиентов составляет несколько миллибар (чаще 1–3) на каждый градус меридиана (111 км).
Рис. 5.14. Вертикальный разрез изобарических поверхностей. Стрелка – направление горизонтального барического градиента; двойная линия – поверхность уровня
Например, пусть на синоптической карте масштаба 1: 10 000 000 расстояние между соседними изобарами составляет 2 см. Шаг изолиний 5 мб. Для указанного масштаба 2 см на карте соответствуют 200 км в натуре. Следовательно, разница давлений на 100 км составит 5/2= 2.5 мб/100 км. Для расстояния 111 км эта разница = 2.75 мб/111 км.
Если бы в атмосфере действовала только сила горизонтального барического градиента, то воздух двигался бы равноускоренно, с ускорением, которое можно рассчитать по формуле (5.4). Ускорение при реальных градиентах давления составляет небольшую величину, порядка 0–0.3 см/с 2 . Тем не менее с ростом продолжительности действия силы барического градиента, скорости ветра бы неограниченно возрастали. В действительности скорости ветра редко превышают 10 и более м/с. Следовательно, действуют также другие силы, уравновешивающие силу барического градиента (об этом – в следующей главе).
Изменение барического градиента с высотой связаны с неравномерным распределением температуры. Следуя С.П. Хромову , представим себе, что у земной поверхности барический градиент равен нулю т.е. давление во всех точках одинаково (рис. 5.15). При этом температура в одной части рассматриваемой области выше, в другой ниже. Г оризонтальный температурный (термический) градиент по определению T,всегда направлен по нормали к изотерме (линии равных температур) в ту сторону, куда температура возрастает.
Вспомним, что давление падает с высотой тем быстрее, чем ниже температура воздуха. Отсюда следует, что изобарические поверхности при неравномерном распределении температуры не могут быть горизонтальными. Если даже приземная изобарическая поверхность горизонтальна, то каждая вышележащая изобарическая поверхность будет приподнята над нижележащей поверхностью в холодном воздухе меньше, в теплом воздухе больше. Это означает, что вышележащие поверхности будут наклонены от теплого воздуха к холодному (рис. 5.15). Таким образом, хотя у земной поверхности горизонтальный барический градиент нулевой, в вышележащих слоях такой градиент имеется.
|
Xолод Tепло
Рис. 5.15. Связь между горизонтальными градиентами температуры и давления
Более того, каков бы ни был горизонтальный барический градиент у земной поверхности, с высотой он будет по своему направлению приближаться к горизонтальному температурному градиенту. На достаточно большой высоте горизонтальный барический градиент будет близко совпадать по направлению со средним горизонтальным градиентом температуры в слое воздуха от нижнего уровня до верхнего. Из рис. 5.15 следует, что в теплых областях атмосферы давление на заданной высоте будет повышенным, а в холодных областях пониженным.
БАРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ВЕТЕР
(по С.П. Хромову)
Барическое поле
В главе второй говорилось об атмосферном давлении, о единицах, в которых оно выражается, и о его изменении с высотой. В этой главе мы остановимся на горизонтальном распределении давления и на его изменениях во времени.То и другое тесно связано с режимом ветра.
Распределение атмосферного давления называют барическим полем. Атмосферное давление есть величина скалярная: в каждой точке атмосферы оно характеризуется одним числовым значением, выраженным в миллибарах или в миллиметрах ртутного столба. Следовательно, и барическое поле есть скалярное поле. Как всякое скалярное поле, его можно наглядно представить в пространстве поверхностями равных значений данного скаляра, а на плоскости - линиями равных значений. В случае барического поля это будут изобарические поверхности и изобары.
Можно представить так, что вся атмосфера пронизана семейством изобарических поверхностей, огибающих Земной шар. Эти поверхности пересекаются с поверхностями уровня под очень малыми углами, порядка угловых минут. В пересечении с каждой поверхностью уровня, в том числе с уровнем моря, изобарические поверхности образуют на ней изобары.
Изобарическая поверхность со значением 1000 мб проходит вблизи уровня моря. Изобарическая поверхность 700 мб располагается на высотах, близких к 3 км; изобарическая поверхность 500 мб - на высотах, близких к 5 км. Изобарические поверхности 300 и 200 мб располагаются соответственно на высотах около 9 и около 12 км, т. е. вблизи тропопаузы; поверхность 100 мб - около 16 км.
Пересекаясь с поверхностями уровня, каждая изобарическая поверхность в разных своих точках в каждый момент находится на различных высотах над уровнем моря.
Например, изобарическая поверхность 500 мб может располагаться над одной частью Европы то высоте около 6000 м, а над другой частью Европы - на высоте около 5000 м. Это зависит, во-первых, от того, что и на уровне моря давление в каждый момент в разных местах разное; во-вторых, от того, что средняя температура атмосферного столба в разных местах также различная. А из главы второй мы знаем, что, чем ниже температура воздуха, тем быстрее давление падает с высотой. Если даже на уровне моря давление везде одинаково, то вышележащие изобарические поверхности будут снижены в холодных участках атмосферы и, напротив, приподняты в теплых.
Карты барической топографии
Пространственное распределение атмосферного давления непрерывно меняется с течением времени. Это значит, что непрерывно меняется расположение изобарических поверхностей в атмосфере. Чтобы следить за изменениями барического, а также и термического поля, в практике службы погоды ежедневно составляют по аэрологическим наблюдениям карты топографии изобарических поверхностей - карты барической топографии.
На карту абсолютной барической топографии наносят высоты определенной изобарической поверхности над уровнем моря на разных станциях в определенный момент времени, например поверхности 500 мб в 6 часов утра 1 января 1967 г. Точки с равными высотами соединяют линиями равных высот - изогипсами (абсолютными изогипсами). По изогипсам можно судить о распределении давления в тех слоях атмосферы, в которых располагается данная изобарическая поверхность.
В атмосфере всегда существуют области, в которых давление повышено или понижено по сравнению с окружающими областями. Фактически вся атмосфера состоит из таких областей повышенного или пониженного давления, расположение которых все время меняется. При этом в областях пониженного давления - циклонах или депрессиях - давление на каждом уровне самое низкое в центре области, а к периферии растет. Давление, кроме того, всегда понижается с высотой; поэтому изобарические поверхности в циклоне прогнуты в виде воронок, снижаясь от периферии к центру (рис. 54). Следовательно, на карте абсолютной топографии в центре циклона будут находиться изогипсы с меньшими значениями высоты, а на периферии - изогипсы с большими значениями (рис. 55). В области повышенного давления - антициклоне, напротив, на каждом уровне в центре будет наивысшее давление; поэтому изобарические поверхности в антициклоне будут иметь форму куполов, и на карте абсолютной барической топографии в центре антициклона мы найдем изогипсы с наивысшими значениями (см. те же рисунки).
Рис. 54. Изобарические поверхности в циклоне (H) и в антициклоне (В) в вертикальном разрезе.
Составляют еще карты относительной барической топографии. На такую карту наносят высоты определенной изобарической поверхности, но отсчитанные не от уровня моря (как на картах абсолютной барической топографии), а от другой, лежащей ниже изобарической поверхности. Например, можно со ставить карту высот поверхности 500 мб над поверхностью 1000 мб и т. д.
Рис. 55. Циклон (H) и антициклон (В) на карте абсолютной топографии изобарической поверхности 500 мб.
Цифры - высоты в десятках метров. В циклоне изобарическая поверхность лежит ближе к уровню моря, чем в антициклоне.
Такие высоты называются относительными, а проведенные по ним изогипсы - относительными изогипсами.Относительная высота одной изобарической поверхности над другой зависит от средней температуры воздуха между этими двумя поверхностями (рис. 56). Из главы второй известно, что барическая ступень зависит от температуры. Но барическая ступень, т. е. расстояние между двумя уровнями с давлением, различающимся на единицу, в сущности и есть относительная высота одной изобарической поверхности над другой.
Рис. 56. Изобарические поверхности в областях тепла (T) и холода (X) в вертикальном разрезе. В области тепла они раздвинуты, в области холода - сближены
Отсюда следует, что по распределению на карте относительных высот можно судить о распределении средних температур в слое воздухамежду взятыми двумя изобарическими поверхностями.
Рис. 57. Области тепла (T) и холода (X) на карте относительной топографии изобарической поверхности 500 мб над поверхностью 1000 мб.
В областях тепла толщина атмосферного слоя между двумя поверхностями увеличена, в областях холода - уменьшена.
Чем больше относительная высота, тем выше температура слоя. Следовательно, карты относительной топографии показывают распределение температуры в атмосфере (рис. 57). Иногда говорят, что карты абсолютной и относительной топографии вместе представляют термобарическое полеатмосферы.
В службе погоды карты абсолютной топографии обычно составляются для изобарических поверхностей 1000, 850, 700, 500, 300, 200, 100, 50, 25 мб, а карты относительной топографии - для поверхности 500 над 1000 мб. Составляют карты барической топографии и по осредненным данным за промежутки времени от нескольких дней до месяца. Для климатологических целей применяются карты барической топографии, составленные по многолетним средним данным.
На карты барической топографии, строго говоря, наносят не высоты изобарических поверхностей, а их геопотенциалы. Геопотенциалом (абсолютным) называется потенциальная энергия единицы массы в поле силы тяжести. Иначе говоря, геопотенциал изобарической поверхности в каждой ее точке есть работа, которую нужно затратить против силы тяжести, чтобы поднять единицу массы от уровня моря в данную точку. По определению геопотенциал в каждой точке атмосферы равен Ф = gz , где z - высота точки над уровнем моря, а g - ускорение силы тяжести. Итак, в любой точке изобарической поверхности под данной широтой при данном значении силы тяжести имеется определенный геопотенциал, пропорциональный высоте этой точки над уровнем моря. Поэтому применение геопотенциала вместо высоты вполне возможно и имеет определенные теоретические и технические преимущества. При этом геопотенциал выражают в таких единицах (геопотенциальных метрах), при которых он численно близок к высоте, выраженной в метрах (и в точности равен ей на уровне моря под широтой 45°). В связи с этим геопотенциал называют еще динамической или геопотенциальной высотой.
Относительный геопотенциал соответственно равен разности абсолютных геопотенциалов двух точек, лежащих на одной вертикали.
Изобары
Карты абсолютной барической топографии для нескольких изобарических поверхностей в своей совокупности наглядно представляют барическое поле атмосферы в тех слоях, в которых располагаются эти изобарические поверхности. Но, кроме того, с давних пор принято изображать барическое поле на уровне моря с помощью линий равного давления - изобар.Для этого наносят на географическую карту величины атмосферного давления, измеренные в один и тот же момент на уровне моря или приведенные к этому уровню, соединяют точки с одинаковым давлением изобарами. Каждая изобара является следом пересечения какой-то изобарической поверхности с уровнем моря. На карте, охватывающей тот или иной географический район, можно для любого момента времени провести целое семейство изобар (рис. 58). Проводят их обычно так, что каждая изобара отличается по величине давления от соседних изобар на 5 мб. Таким образом, изобары могут иметь, например, значения 990, 995, 1000, 1005, 1010 мб и т. д. Можно, разумеется, проводить изобары и через другое число миллибар, например через 10 мб, 2 мб.
Рис. 58. Изобары на уровне моря (в миллибарах).
H - циклон, В - антициклон.
Изобары можно построить не только для уровня моря, но и для любого вышележащего уровня. Однако в службе погоды составляют для свободной атмосферы не карты изобар, а описанные выше карты барической топографии.
На карте изобар также обнаруживаются уже упоминавшиеся области пониженного и повышенного давления - циклоны и антициклоны. В циклоне самое низкое (минимальное) давление наблюдается в центре; напротив, в антициклоне в центре наблюдается самое высокое давление. На картах изобар для уровня моря, как и на картах барической топографии, обнаруживается постоянное перемещение этих областей и изменение их интенсивности, а следовательно, и постоянные изменения барического поля. В практике службы погоды не применяются отдельные карты изобар. Составляют комплексные синоптические карты, на которые, кроме давления на уровне моря, наносят и другие метеорологические элементы по наземным наблюдениям. На этих картах и проводят изобары.
В климатологии применяются карты изобар для уровня моря, составленные по многолетним средним данным.
Горизонтальный барический градиент
Рассматривая изобары на синоптической карте, мы замечаем, что в одних местах изобары проходят гуще, в других - реже.
Очевидно, что в первых местах атмосферное давление меняется в горизонтальном направлении сильнее, во-вторых - слабее. Говорят еще: «быстрее» и «медленнее», но не следует смешивать изменения в пространстве, о которых идет речь, с изменениями во времени.
Точно выразить, как меняется атмосферное давление в горизонтальном направлении, можно с помощью так называемого горизонтального барического градиента, или горизонтального градиента давления. В главе четвертой говорилось о горизонтальном градиенте температуры. Подобно этому горизонтальным градиентом давления называют изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (точнее, на поверхности уровня); при этом расстояние берется по тому направлению, в котором давление убывает всего сильнее. А таким направлением наиболее сильного изменения давления является в каждой точке направление по нормали к изобаре в этой точке.
Таким образом, горизонтальный барический градиент есть вектор, направление которого совпадает с направлением нормали к изобаре в сторону уменьшения давления, а числовое значение равно производной от давления по этому направлению. Обозначим этот вектор символом - Ñр , а числовую его величину -dp/dn, где п - направление нормали к изобаре.
Как всякий вектор, горизонтальный барический градиент можно графически представить стрелкой; в данном случае стрелкой, направленной по нормали к изобаре в сторону убывания давления. При этом длина стрелки должна быть пропорциональна числовой величине градиента (рис. 59).
В разных точках барического поля направление и величина барического градиента будут, конечно, разными. Там, где изобары сгущены, изменение давления на единицу расстояния по нормали к изобаре больше; там, где изобары раздвинуты, оно меньше. Иначе говоря, величина горизонтального барического градиента обратно пропорциональна расстоянию между изобарами.
Если в атмосфере есть горизонтальный барический градиент, это означает, что изобарические поверхности в данном участке атмосферы наклонены к поверхности уровня и, стало быть, пересекаются с нею, образуя изобары. Изобарические поверхности наклонены всегда в направлении градиента, т. е. туда, куда давление убывает (рис. 60).
Рис. 59. Изобары и горизонтальный барический градиент. Стрелками обозначен горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля.
Рис. 60. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе и направление горизонтального барического градиента. Двойная линия - поверхность уровня
Горизонтальный барический градиент является горизонтальной составляющей полного барического градиента. Последний представляется пространственным вектором, который в каждой точке изобарической поверхности направлен по нормали к этой поверхности в сторону поверхности с меньшим значением давления. Числовая величина этого вектора равна –dp/dn ; но здесь n - направление нормали к изобарической поверхности. Полный барический градиент можно разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие, или на вертикальный и горизонтальный градиенты. Можно разложить его и на три составляющие по осям прямоугольных координат X, Y, Z. Давление меняется с высотой гораздо сильнее, чем в горизонтальном направлении. Поэтому вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального. Он уравновешивается или почти уравновешивается направленной противоположно ему силой тяжести, как это вытекает из основного уравнения статики атмосферы. На горизонтальное движение воздуха вертикальный барический градиент не влияет. Дальше в этой главе мы будем говорить только о горизонтальном барическом градиенте, называя его просто барическим градиентом.
На практике измеряют на синоптических картах средний барический градиент для того или иного участка барического поля. Именно, измеряют расстояние ∆n между двумя соседними изобарами в данном участке по прямой, которая достаточно близка к нормалям обеих изобар. Затем разность давлений между изобарами ∆p (обычно это 5 мб) делят на это расстояние, выраженное -в крупных единицах - градусах меридиана (111 км). Средний барический градиент представится по величине отношением конечных разностей - ∆p/ ∆n мб/град. Вместо градуса меридиана теперь чаще берут 100 км. Определить барический градиент в свободной атмосфере можно из расстояния между изогипсами на картах барической топографии. В действительных условиях атмосферы у земной поверхности горизонтальные барические градиенты имеют порядок величины в несколько миллибар (обычно 1-3) на каждый градус меридиана.
