*Этот ответ относится к землеподобной планете, вращающейся в том же направлении.

Первый вопрос: Куда дует ветер? Это зависит от давления.

Движение воздушных масс: горячий воздух поднимается вверх, а холодный опускается, это конвекционное движение, подобное тому, которое вы можете наблюдать при кипячении воды. Воздух течет из зоны высокого давления в зону низкого давления. Горячий воздух расширяется и поднимается в атмосферу. Это притягивает воздух к горячим областям, которые на самом деле имеют низкое давление. Холодный воздух сжимается и в конце концов опускается. Когда воздух опускается на землю, это означает, что это зона высокого давления.

Осадки выпадают, когда воздух поднимается. Другие факторы также вызывают осадки, но это наиболее важно. Когда горячий воздух поднимается над землей, он охлаждается, поднимаясь в атмосферу. По мере того, как воздух становится холоднее, он не может содержать столько влаги, сколько горячий воздух, и эта вода будет падать вниз. В противоположность конвекционному движению холодный опускающийся воздух всегда сух, поскольку он уже избавился от большей части, если не от всей влажности, которая у него когда-то была.

4 Области низкого и высокого давления : Как правило, эти «области» перемещаются ближе к Северному полюсу в течение северного лета и ближе к Южному полюсу в течение южного лета. Движение более выражено над сушей, чем над океанами, особенно если массивы суши расположены выше 30-й параллели. Это связано с тем, что температура над сушей в течение года колеблется больше, чем температура над океанами.

• ITCZ: Межтропическая зона конвергенции: это область низкого давления, расположенная вокруг экватора, потому что это самое жаркое место на планете, а очень горячий воздух означает очень низкое давление. ITCZ тащит по суше, если в жаркое время года в более высоких широтах есть большая часть суши. Над океаном ITCZ ​​остается на одном и том же месте круглый год.
• Субтропический хребет (также известный как Лошадиные широты): он расположен примерно на 30° севернее и южнее экватора. Это зона высокого давления, несмотря на относительно высокую температуру. (Подробнее об этом в разделе «Движение воздуха» ниже) Здесь находится большинство пустынь, но не вся эта область состоит из пустынь. Также нужно учитывать направление ветра.
• Полярный фронт: это слабо очерченная область с относительно низким давлением в средних широтах (от 40° до 60°). Погода под полярным фронтом считается нестабильной или склонной к быстрым и часто непредсказуемым изменениям погоды. Горячий воздух тропиков встречается с холодным воздухом полюсов. Помните, здесь у нас восходящий воздух и осадки. Напротив, субтропический хребет сухой, потому что это область высокого давления с опускающимся воздухом, а осадки выпадают, когда воздух поднимается. (В основном, но не всегда)
• Полюса: наконец, полюса — самые холодные места на Земле, поэтому здесь очень высокое давление.

Движение воздуха : http://en.wikipedia.org/wiki/File:AtmosphCirc2.png

• Эффект Кориолиса: если бы планета не вращалась, ветры дули бы прямо к полюсу. Но поскольку планета вращается, ветры отклоняются. Ветры отклоняются по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Сам по себе Кориолис не создает течений, он просто их отклоняет. http://en.wikipedia.org/wiki/Кориолис_эффект

• *Эффект Кориолиса также применяется к водным течениям.

• 1-ячейка Хэдли: между ITCZ ​​и субтропическим хребтом. После конвективного движения горячий воздух поднимается вверх, а окружающие воздушные массы сходятся там, чтобы заполнить промежуток. Воздух поднимается и затем движется к полюсам. Со временем он остынет, и в конечном итоге увеличение давления потянет воздушную массу вниз примерно на 30 ° северной и южной широты.

  Приземные ветры движутся к экватору из-за давления, и эффект Кориолиса одновременно направляет их на запад. Преобладающие ветры дуют с востока на запад и называются северными/южными пассатами.

• 2-ячейка Феррела: между субтропическим хребтом и полярным фронтом: динамика этой ячейки в основном определяется двумя другими ячейками, и она просто следует логическому продолжению того же конвекционного движения. Поднимающийся воздух сходится на полярном фронте. На субтропическом хребте воздух опускается. Итак, у вас на субтропическом хребте холодный сухой знойный воздух. Этот воздух будет нагреваться, пока не достигнет Полярной купели, а затем снова поднимется.

  Приземные ветры движутся к полюсам, в область низкого давления, которая называется полярным фронтом. Эффект Кориолиса отклоняет их на восток. Господствующие ветры дуют с запада на восток и называются западными.

• 3-полярная ячейка: между полярным фронтом и полюсом. Здесь очень холодный воздух создает область высокого давления. Воздух опускается и затем движется к экватору. По мере приближения к экватору воздух начинает теплеть, пока не достигает 60° широты. На этой широте воздух стал достаточно горячим и начал подниматься в атмосферу.

  Приземные ветры движутся к экватору. Здесь, я думаю, они отклоняются на запад, но я не уверен на 100%. Итак, господствующие ветры движутся с востока на запад и называются восточными.

• Бонус: Депрессия: это область около экватора, где ветры обычно очень слабые. Они находятся в середине большой зоны низкого давления.

Второй вопрос: Куда уходит вода?: Я расскажу только о поверхностных течениях. Не глубинные течения или противотоки.

На океанские течения влияют 3 вещи: ветры, эффект Кориолиса и массивы суши.

• Начиная с экватора, пассаты толкают воду на восток. Затем, когда она достигнет берегов континента, вода будет отклоняться к каждому полюсу из-за ветров и силы Кориолиса. Он течет к полюсу, пока не достигнет ячейки Феррела над 30-й широтой. Там вода оттесняется западными ветрами на восток. Сила Кориолиса искривляет форму течения, которое на самом деле направлено не на восток, а немного на север. В конце концов вода достигнет другого континента. Ветры, вероятно, все еще толкают его к земле, поэтому водное течение здесь обычно разделяется. Часть воды уйдет на север, а другая — на юг. Северное течение должно продолжать свое течение по установленным правилам.

• Если у вас нет континента, то, скорее всего, ничто не остановит движение воды, пока ветры толкают эту воду. Вот почему течения Южных морей вращаются вокруг Антарктиды. Антарктида практически отрезана от океанской циркуляции. Он окружен водой и сильным течением, которое проходит через всю планету. Это течение ограничивает теплообмен и делает континент холоднее. Если бы мы перекрыли Магелланов пролив между Антарктидой и Южной Америкой, это перерезало бы этот пояс холодных течений, и Антарктида была бы менее холодной, поскольку полярные воды смешивались бы с остальными гораздо сильнее, чем сейчас. Это также сделало бы возможным формирование ледяных щитов. Сильные течения препятствуют образованию ледяных щитов.

• Океаны играют важную роль в снижении разницы температур между различными регионами планеты. Течения несут горячую воду с экватора и смешивают ее с холодной водой. Это важно учитывать в мире фантазий. Без этого теплообмена экватор был бы намного горячее. На Земле у нас есть океаны с севера на юг (Тихий и Атлантический), и это хорошо для теплообмена. Теплообмен не был бы таким же, если бы Америка была континентом восток-запад, потому что это предотвратило бы смешивание горячих и холодных вод. Удар мог быть огромным, если бы континент не располагался прямо на экваторе. В этом случае воздействие будет меньше.

Это всего лишь общие рекомендации по настройке океанских течений. Земля - ​​действительно большой фактор, влияющий на них. Вот хорошая карта для справки: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Ocean_currents_1943_%28borderless%293.png

Третий вопрос: Где идет дождь?

• Там, где поднимается воздух: у Полярного фронта и у ВКЗ.

• Под полярным фронтом осадки также обусловлены чередованием горячих и холодных воздушных масс. Граница между ячейками Ферреля и Полярной ячейкой имеет форму, подобную волне.

  Например: http://3.bp.blogspot.com/-rZPe2PJhFKE/UuNaB8HxEeI/AAAAAAAAk08/Hviu1TrSk-4/s1600/Screen+Shot+2014-01-25+at+12.30.08+AM.png

  Температура в Чикаго ниже, чем в Анкоридже на Аляске, даже если Анкоридж находится ближе к полюсу. Это потому, что на Чикаго действует холодная полярная ячейка, а Анкоридж находится под горячей ячейкой Феррела. Полярная ячейка движется на восток, поэтому в ближайшие дни в Анкоридже следует ожидать дождя (или, скорее всего, снега). Когда воздух становится прохладнее, начинается дождь. Здесь ветры не всегда имеют значение. Пока в воздухе есть влага, иногда выпадают осадки даже в местах с высоким давлением.

• Самое главное , влага пойдет туда, куда дует ветер. Сахара является областью высокого давления, но она толкает поверхностные ветры в сторону Европы и Сахеля, поэтому весь этот воздух сухой, а в Сахаре мало дождей. В Ливии очень сухо, несмотря на то, что она находится так близко к морю, потому что ветры дуют с берега.

• Влага, путешествующая по суше : влага в воздухе возникает в результате испарения. Испарение более значительное, когда жарко и над водой. Испарение над сушей все еще велико, но количество воды меньше. Лесные районы, такие как бассейн Амазонки, удерживают много влаги, и эта влага делает некоторые районы более влажными, чем они были бы без леса. Ветры будут нести влагу по суше, но не по горам. Влага может перемещаться очень далеко по равнине.

• Орографический подъем: хорошо известно, что на больших высотах воздух становится холоднее. Это означает, что больше дождя. Северная Индия (штат Магхалая) — хороший пример этого эффекта. Вот почему, даже если бы воздушные массы могли достичь другой стороны гор, воздух все равно был бы сухим.

• Горы: Влияние гор действительно важно. Они препятствуют выпадению осадков в местах, находящихся в тени от дождя. Если преобладают ветры с запада, места, расположенные к востоку от гор, обычно будут сухими.

Часть четвертая: климат:

• Не забывайте, что когда на севере лето, на юге зима. (Если только вы не находитесь в Уолфиш-Бей, там только один сезон.)

Определение из Википедии:

Климат — это мера средней картины изменения температуры, влажности, атмосферного давления, ветра, осадков, количества атмосферных частиц и других метеорологических переменных в данном регионе за длительные периоды времени. Климат отличается от погоды тем, что погода описывает только краткосрочные условия этих переменных в данном регионе.

• Теперь у нас должно быть все необходимое, за исключением атмосферных частиц (не знаю, какое это имеет отношение к климату, может быть, климатические изменения?), и мы еще мало говорили о влажности. Но мы вернемся к этому очень скоро.
• Итак, насколько я понимаю, климат — это смесь многих ингредиентов. Это довольно запутанно, чтобы понять это. Мне нужно использовать климатическую классификацию, чтобы упростить вещи и добавить еще одну стену текста.

Классификация климата: существует несколько классификаций климата. У нас есть как минимум 2 основные системы, о которых стоит поговорить:

• Holdridge: http://en.wikipedia.org/wiki/Holdridge_life_zones Это хорошо, но для того, чтобы использовать его в построении мира, вам нужно будет найти, как рассчитать потенциальную эватраспирацию. Для этого требуется много информации, о которой мы можем только догадываться.

• Кеппен: http://en.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6ppen_climate_classification Это один из наиболее часто используемых в мире методов. Это не идеально, но отлично подойдет для построения мира. Чтобы использовать его, вам нужна температура и осадки в мире. Фактически, мы используем улучшенную версию этой классификации, называемую системой классификации климата Кеппена-Гейгера.

• Гленн Томас Трюарта добавил несколько вещей, включая универсальную тепловую шкалу. Мы будем использовать эту шкалу в качестве ориентира для температуры. *Сейчас я не буду объяснять, что такое климат, это было бы слишком долго. Я просто расскажу о том, где их разместить и какие условия необходимы для их размещения в определенном месте. Csa на восточном побережье, я так не думаю!

Схема классификации климата Кеппена

• Схема составляется максимум из 4 букв. Настоящие климатологи могут использовать до 4 букв, но чтобы упростить задачу, мы не собираемся использовать более 3. Первая буква разделяет климат на пять больших категорий. Каждая буква может быть объединена со второй буквой, а некоторые также могут быть объединены с третьей буквой. Комбинации в последней части.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть полноразмерную версию

Теперь я попытаюсь объяснить, начиная с экватора и заканчивая полюсом. Имейте в виду, что это упрощенное объяснение.

1. ITCZ перемещается на север северным летом и на юг южным летом под влиянием больших массивов суши. Районы, всегда затронутые ITCZ ​​или близкие к нему, будут находиться в климате A. Аф находится ближе всего и не имеет сухого сезона. Am меньше подвержен этому влиянию, и здесь действительно сухой сезон. В Ав самый сухой сезон, и ITCZ ​​лишь незначительно влияет на него в холодное время года. Климат становится все более сухим по мере приближения к тропикам.

2. Районы, затронутые только летним ITZC, будут иметь очень сухие зимы и обычно попадают в климат BSh, жаркую степь. Это верно только внутри тропиков. За пределами тропиков температура ниже, испарение меньше, а земля остается влажной. Это создает муссонный климат Cwa. Cwb и Cwc холоднее, чем Cwa, и появляются на больших высотах. Иногда, как в Анголе, климат Cw предшествует жаркой степи, потому что высота над уровнем моря выше и снижает температуру и испарение.

3. Сделав еще один шаг, мы уже почти в тропиках. Обычно это место, где встречаются клетки Хэдли и Феррела. В отличие от предыдущего пункта здесь нет системы низкого давления, она всегда сухая. Здесь жаркая пустыня (BWh) является наиболее распространенным климатом. Но за пределами тропиков более низкая температура делает ее холодной пустыней (BWk).

4. По мере удаления от тропиков климат постепенно становится более влажным, так как влияние полярного фронта начинает увеличиваться. Под субтропическим хребтом жаркий сезон сухой, а под полярным фронтом зима влажная. Пустыни становятся холоднее и часто граничат с другой полосой степей. Поскольку они более холодные, они обычно попадают в холодный степной климат (BSk), но возможны и жаркие степи. Здесь на пустыню могут влиять системы низкого давления, но они слишком далеко от океана или дождь блокируется горами.

   В конце концов, влажность увеличивается, и мы приходим к средиземноморскому климату: Cs, Ds. Средиземноморский климат встречается только на западном побережье. Они более влажные, чем степи, потому что обычно находятся близко от моря и/или в более высоких широтах. Это означает, что они холоднее и больше подвержены влиянию полярного фронта. Степи почти на пределе влияния фронта.

   Cfa: Единственным исключением из пунктов 3 и 4 является климат Cfa. В отличие от других районов, близких к тропикам, он всегда находится под системой низкого давления: ITCZ ​​+ полярный фронт или всегда под полярным фронтом. Обычно это близко к тропикам на восточной стороне континентов.

5. Средние широты всегда находятся под полярным фронтом: Cf, Df. Обычно это то, что мы называем типичным умеренным климатом. Хотя полярные широты могут быть вне влияния зимнего полярного фронта, они очень холодные, поэтому у них очень низкая скорость испарения. В широтах, близких к экватору, зима будет мягкой с температурами выше нуля даже в самые холодные месяцы. Температура на западном побережье немного выше и умереннее, чем на восточном, потому что на него влияют горячие океанические течения. На восток в этих широтах действуют холодные течения. Температура становится более экстремальной по мере того, как мы приближаемся к полюсу и удаляемся от океана.

   Восточная Сибирь: Это место на Земле с самым экстремальным климатом. В отличие от пункта 5 здесь суше, потому что они находятся прямо под полярной ячейкой. Это место обычно подвергается влиянию полярного фронта только летом частично.

   Климат Dw: еще одно исключение. В Пекине должен быть такой же климат, как в Нью-Йорке, но это не так. Это характерно для Азии или больших массивов суши. Эти места подвержены влиянию Полярного фронта только летом. Зима характеризуется системой высокого давления вокруг Монголии и Сибири. Без этого сибирского антициклона климат был бы как в Северной Америке. Если упростить, то как в пункте 2, но холоднее и заменяем ИТЦЗ на Полярный фронт.

   Как видите, на востоке Китая нет больших степей или пустынь. Это связано с тем, что летом давление настолько низкое, что разрыв между ITCZ ​​и полярным фронтом невелик.

6. Эта последняя область отличается ее низкой температурой. Это наиболее примечательная черта, поскольку она охватывает почти все режимы осадков.

Глобальная циркуляция, осадки и климат

клетки Хэдли

В метеорологии есть очень полезная концепция ячейки Хэдли . Самая большая инсоляция на экваторе, и оттуда тепло должно переноситься к полюсам. При этом горячий воздух поднимается вверх на экваторе, потому что он легче холодного. Горячий воздух охлаждается по мере расширения, что снижает его способность удерживать воду, и, следовательно, вокруг экватора всегда много дождя. Затем высушенный воздух движется к полюсу. Во время этого процесса он поворачивается на восток из-за силы Кориолиса . Здесь скорость вращенияпланеты начинает иметь важное значение. Когда воздух полностью поворачивается на восток, ячейка Хэдли разрушается, и воздух начинает опускаться. Он становится более горячим и поэтому сухим, так как содержит мало воды. В конце первой ячейки Хэдли обычно находятся пустыни. Для Земли это происходит около 30° широты. Медленно вращающиеся планеты, такие как Венера, будут иметь непрерывную ячейку Хэдли, и этого не произойдет до полюсов. На быстро вращающихся планетах пустыни и восточные ветры были бы гораздо ближе к экватору — возможно, больших пустынь вообще не было бы, так как они полностью сливались бы с дождливой областью экватора.

Обзор

Особенно для планет, не похожих на Землю, это скорее правдоподобные догадки, чем неопровержимые факты. Используйте с осторожностью. Разница температур указана для атмосферы в 1 атм. Для более плотных атмосфер они будут меньше, для более тонких — больше. Отличные референсы можно найти здесь и здесь , а наглядное пособие можно посмотреть здесь .

Земляная планета

• В районе экватора будет дождливо. (Если вокруг экватора достаточно океанов.) Преобладающие ветры будут умеренно западными, компенсируя сильные восточные струи в более высоких широтах.
• Около 30° широты, как правило, будут пустыни, хотя этому могут помешать некоторые особые условия. (Сахара когда-то была тропическим лесом.)
• Между 30° и 60° широты преобладающее направление ветра будет восточное.
• Разница между средними температурами экватора и полюсов составит примерно 40 К.

Быстрое вращение (~ 5 часов)

• В районе экватора будет дождливо. (Если вокруг экватора достаточно океанов.)
• Теплопередача сильно снижается, поскольку клетки Хэдли разрушаются, разница температур между полюсами и экватором может достигать 80 К и более.
• Резких областей пустынь, вероятно, не будет, так как ячейки Хэдли будут малы.
• Вероятно, не будет сильно выраженных областей с восточным или западным направлением ветра, опять же из-за небольших ячеек Хэдли.

Медленное вращение (но все же быстрее, чем 1 день = 1 год)

• Одна большая ячейка Хэдли. Из-за отсутствия сильной силы Кориолиса она может быть довольно слабой. Поэтому вполне вероятно, что атмосфера будет сверхвращаться, как на Венере. (Преобладающие ветры везде дуют на восток или везде на запад. В зависимости от того, как он начался, большую часть времени он сохраняет первоначальное направление.)
• Нет четкой зоны пустынь.
• Большие перепады температуры днем ​​и ночью.
• Земля будет становиться намного жарче в течение дня.
• Разница между средними температурами экватора и полюсов может быть около 40 К, теплообмен должен работать.

Приливная блокировка или полюс к своей звезде

• Экватор и полюса не играют привычной роли холодного и сухого по сравнению с жарким и влажным . Вместо этого есть горячая подзвездная точка , теплая изолированная сторона и холодная темная сторона.
• Разница температур между подзвездной точкой и может составлять около 80 К.
• Атмосфера может супервращаться, см. предыдущий случай.
• Нет четких пустынных зон, вероятно, много осадков на изолированной стороне.
• Карты температуры и ветра, как правило, подобны этому шаблону .

Местные особенности

Горы

Помимо глобальной циркуляции атмосферы, существует множество локальных особенностей, которые, например, могут создавать пустыни. На мой взгляд, надо примерно представлять, откуда приходят облака и куда они уходят. Облака появляются над океанами, чем теплее регион, тем больше появляется облаков. Затем они следуют преобладающему направлению ветра. (См. обсуждение выше.) Если между ними есть высокие горы, то на стороне, откуда идут облака, будет много осадков, а после этого будет сухая область, возможно, пустыня.

Континенты

Вода медленно стекает над землей. В сотнях или тысячах километров в центре большого континента будет сухой регион с большими перепадами температур между летом и зимой. (Или даже в течение одного дня для медленно вращающихся планет.) Это может привести к крайностям для больших континентов.

Уже есть несколько очень хороших, подробных ответов, но я с радостью добавлю свои два цента.

Наши океаны и атмосфера поглощают энергию из двух разных источников:

• Энергия вращения Земли
• Тепловая и другая доступная спектральная энергия, излучаемая солнцем и, в меньшей степени, земным ядром и различными органическими и геологическими процессами, происходящими на планете.

Эта энергия управляется и передается согласно законам термодинамики. Термодинамические течения характеризуются эргодичностью.

Течения океана — это механизм, с помощью которого его энергия направляется и выбрасывается в атмосферу или, в меньшей степени, в органические и геологические материалы, расположенные в океанах и вокруг них. Течения — это эргодические потоки, которые являются агентами энтропии, распределяя энергию по молекулам, составляющим океан, и в то же время излучая энергию (а также водород, кислород и т. д.) в атмосферу.

Климат, атмосферные условия и погода являются механизмом, с помощью которого атмосферная энергия управляется и высвобождается в космос или в окружающую среду (т. е. в океаны, другие атмосферные явления или на земную поверхность). Опять же, эргодические потоки атмосферных явлений являются агентами энтропии, распределяющими энергию по атмосфере. Например, каждый раз, когда тепловая энергия вызывает образование капли дождя, высвобождается энергия и$H_2O$образуется молекула - на самом деле капля дождя состоит из многих молекул. Затем эта капля дождя может быть поглощена растением, животным, океаном и т. д.

Эргодическая природа этих термодинамических потоков формирует нашу погоду и климат. Например, по мере увеличения атмосферной энергии скорость ветра увеличивается в отчаянной попытке распределить и высвободить избыточную энергию, что часто приводит к драматическим эффектам с мощными выбросами энергии.

Эти процессы создают характерные узоры эрозии (ветром или водой), которые мы видим на наших береговых линиях и в геологии. Предполагается, что законы термодинамики универсальны (согласно учению Коперника), и поэтому те же закономерности должны присутствовать в любой подобной пригодной для жизни инопланетной среде при условии применимости к местной геологии.

Надеюсь, я правильно понял ваш вопрос. Уже поздно!