XXI.
Az óczeáni szelek.1. A nagynyomás középpontjai. Passzátszelek.
199. Az egyenlítői vidék melegfölöslege. Láttuk a napsugárzás tanulmányozásakor, hogy a földfelszín minden négyzetczentimétere évenkint átlag 250 000 kalória hőmennyiséget kap, feltéve, hogy a levegő átlátszósági együtthatója 0.7, mi a tapasztalati adatokkal megegyezik. A legnagyobb hőmérsékletemelkedés mindazonáltal az egyenlítői övre jut.
Ha kiszámítjuk, hogy ez a hőmennyiség mekkora víztömeget tud elpárologtatni, akkor azt tapasztaljuk, hogy a Napból az egyenlítői övre évenkint kisugárzó meleg összege elegendő több, mint 4 m. vastag vízréteg teljes elpárologtatására.
Már pedig az egyenlítői övre hulló eső átlagos magassága körülbelül 2 m., tehát az esőmennyiség teljes elpárologtatása után még jelentékeny melegfölösleg áll rendelkezésre.
Ez a fölösleg az egyenlítői vidékek fölött a légkör fölmelegítésére szolgál abban az egész övben, ahol a napsugarakat merőleges irányúaknak gondolhatjuk, vagyis körülbelül 1000 km. széles szalagban, mely a Földet az egyenlítőnél körülburkolja oly módon, hogy az egyenlítő e szalag közepére essék.
A légkör, mint láttuk, közel egy harmadat nyeli el a Nap melegének és ennek az elnyelésnek a vízpára a főokozója. De a pára a légkör alsó rétegeiben helyezkedik el és 78000 méter magasságon felül már majdnem semmi sincs belőle.
Tehát az egyenlítőn a légkör az alsó rétegeiben melegszik föl, még pedig mindenekelőtt a légköri elnyelés miatt.
De ezenfelül az egyenlítőnél túlhevült földfelszín csakis a légkör alsó részeivel érintkezik, tehát belőle egy második ok keletkezik, mely miatt a minket körülvevő gáztömeg alsó része fölhevül.
200. Körzés egynemű és mozdulatlan földtekén. Ebből következik, hogy az egyenlítői öv, ba a Nap az egyenlítő síkjában volna, az egymás mellé helyezkedő melegközéppontok folytonos sorozata lenne.
Tehát ez az öv kisnyomású öv is lenne, maga felé szívná a két félteke levegőtömegét.
Ennek következtében, ha a Föld nem forogna és egynemű volna, az északi félteke fölszinén északi szél, a déli félteke fölszinén déli szél fújna. Továbbá az egyenlitőnél a levegő felszállana és felső részén a sarkok felé irányulna, hogy helyettesítse azt a hideg levegőt, a mely az egyenlítői nyomáscsökkenés kiegyenlítésére odairányul; ily módon körzés keletkezik, a melyet vázlatosan a 93. rajz mutat.
93. rajz.
201. A valódi állapotnak megfelelő körzés. A légkör mozgása az óczeánok fölött; passzátszelek. Azonban azok a valódi körülmények, a melyek a mi bolygónk felszinén találhatók, nem olyan egyszerűek, mint az előző §-ban föltettük.
Ez a felszín nem egyenletes: óczeánok és szárazföldek szabálytalan és az egyenlítőhöz viszonyítva részaránytalan módon oszlanak el rajta.
De a tengerek a földgömb felszinének háromnegyedrészét borítják be; itt tehát megtaláljuk a követelt egyformaságot. Ezért ebben a fejezetben csak az óczeánok felett való légkörzésnek tanulmányozására szorítkozunk.
Ha a Föld mozdulatlan volna, a szelek mindkét féltekén az egyenlítő felé irányulnának; de mivel a Föld forgása következtében minden mozgó test az északi féltekén útjából jobbra térül és a déli féltekén balra, következik, hogy a levegőtömegek a légkör alsó rétegeiben az óczeánok fölött az egyenlítő közelében tőle északra, északkeleti irányt vesznek és délkeleti irányt az egyenlítőtől délre, miként a 94. rajz telt vonalú nyilai mutatják, míg a pontozott nyilak azt az irányt jelzik, a melyet a szelek akkor vennének fel, ha a Föld nem forogna.
Ez északkeleti és délkeleti szelek egész éven át a legnagyobb szabályossággal fújnak, minthogy azok, amely őket előidézi, állandó. Sebességük 3040 kilométer óránként. Nevük passzátszél. Ez
94. rajz.
a szél vitte, mint hátszél, KOLUMBUS KRISTÓF karavelláit*) az újvilág felé.
202. Az egyenlítői szélcsend öve. Minden egyenlítői tengeren az egyenlítőtől északra északkeleti, délre délkeleti paszszátszél fúj.
E két passzátvidék között a meleg levegő a kis nyomás és az így előálló kisebb sűrűség következtében függőlegesen felfelé száll. A két passzátrendszer között tehát oly tájék van, a melyen a levegőrészecskéknek nincs vízszintes irányú mozgásuk; itt tehát állandó szélcsend van; ez az egyenlítői szélcsend öve, melyet a hajósok jól ismernek. A hajók gonddal elkerülik ezt a helyet, mert itt a vitorlás hajók napokig, néha hetekig mozdulatlanul állanak. A szél hiánya akkora, hogy a hajó oldalánál megtalálható másnap az a parafadugó, melyet az előző nap estéjén dobtak a tengerbe.
A vízpára lecsapódása ily helyeken bőséges; a meleg, párával telített levegő szüntelenül a légkör magasabb, hidegebb rétegeibe emelkedvén, ott megsűrűsödik és esőáradatban csapódik le, a melyet terhes, sötét fellegek jeleznek előre. Innen van, hogy a hajósok, a maguk festői nyelvén, e folytonos szélcsend vidékét kormosfazék-nak (pot au noir) nevezik. Látni fogjuk később, hogy a szélcsend öve áthelyeződik és követi a Nap mozgását az ekliptikán. Távolsága az egyenlítőtől tehát évszakonként változik.
203. Visszatérő felsőbb áramlatok. Ellenpasszátok. De az egyenlítőn fölemelkedő levegőtömegeknek valamerre szét kell áradniok; a szétáradás a légkör magasabb rétegeiben történik és a légkör felső tömegeinek mozgását hozza létre az egyenlítőtől a sarkok felé.
Ez a mozgás a forgó gömbön engedelmeskedik a dinamika
*) Karavella, kis, vitorlás portugál hajó. A régi, vitorlás török hadihajóknak is ez volt a nevük. Fordító.
törvényeinek éppen úgy, mint az alsó rétegek mozgása; tehát a Föld forgása ezt is folyton eltéríti; ez az elhajlás a levegőrészecskéket az északi félgömbön jobbra, a déli félgömbön balra téríti.
A felsőbb rétegekben tehát az egyenlítőtől északra délnyugati, délre pedig északnyugati visszatérő szelek fújnak. Ezek a szelek is állandóak és a nevök ellenpasszát. Körzésüket vázlatosan mutatja a 95. rajz.
Az ellenpasszátok létezése és iránya egyike a meteorológia legjobban megállapított jelenségeinek. Pl. a 3700 m. magas Teneriffa-csúcson minden évben észlelhető a szabályosan fúvó délnyugati szél, míg a hegy tövében és a sziget alacsonyabb részein, a tenger színtjén, az északkeleti passzátszél jelentkezik.
95. rajz.
A jelenség észlelhető a Mauna-Loa (4208 m.) és a Mauna-Kea (4168 m.) vulkánok tetején is a Sandwich-szigeteken. Továbbá a forró égövben észlelhető, hogy a légkör legmagasabb felhői, a czirrusz-ok, mindig északkelet felé vonulnak, mert a szabályos délnyugati szelek arra viszik (az északi féltekén).
Végül 1812-ben, midőn a Szent Vincze-sziget vulkánja, a Morne-Garu kitört, a kráternek a légkör magas rétegeibe kilövelt hamúját a felső ellenpasszátszél magával ragadta és mint hamúesőt hullatta le a Barbadosz-szigeten, mely a vulkánkúptól északkeletre van.
204. Nyomásminimum a sarkokon. A megelőzőkből látható, hogy ha nem játszanék itt közre más szülőok, mint az egyenlítői öv felmelegedése, mindkét féltekén az egész légmozgás csak a passzát- és ellenpasszátáramlatokra szorítkoznék és két szélcsendes övre, a melyek közül az egyik az egyenlítőnél gyűrűalakú, felfelé áramló levegőmozgással, másik a sarkoknál köralakú, leszálló levegőáramlattal. Az egyenlítőn kis, a sarkokon pedig nagy nyomást találnánk.
De a jelenséget közelebbről és a Föld forgásának szerepét nagyobb figyelemmel kell vizsgálnunk. Nézzük, mi megy végbe az északi félgömbön.
A forgás okozta eltérítő hatás az ellenpasszátok légrészecskéire nemcsak az egyenlítőtől való elindulásuk alkalmával, hanem állandóan nyilvánul és ez a hatás állandóan növeli az elhajlást abban a mértékben, a mint az ellenpasszát az északi sark felé közeledik. Tehát a felsőbb rétegekben végül teljesen nyugatról kelet felé fúj. Ugyanakkor, midőn a sark felé közeledik, a Föld felszine felé sülyed. Az ellenpasszát a nagy földrajzi szélességű helyeken a Föld körül, a felszínhez közel a földforgással egyező irányban fúj és mivel önmagának is sebessége van, következik, hogy a levegőrészecskék a sarkvidéken a földtengely körül nagyobb sebességgel forognak, mint a mekkora a Föld forgásdnak a sebessége.
E levegőrészecskékre tehát nagyobb czentrifugális erő hat, mely a levegőt eltávolítani igyekszik a sarktól. Sőt FERREL amerikai természettudós kimutatta, hogy a földhöz való surlódás ellenható ereje nélkül a sarkon nem is lehetne levegő.
205. A közepes földrajzi szélességek nagynyomású középpontjai. A sarkok közelében e szerint kicsiny nyomás van és e minimumnak az oka egyedül a czentrifugális erő; ez mechánikai minimum, míg az egyenlítői, hőokozta minimum.
De a légköri nyomás folytonosan változó mennyiség; mihelyt minimuma van az egyenlítőn és a sarkokon, szükségképpen maximumának kell lennie valamely közbeneső szélességű helyen. Mindkét féltekén tehát az óczeánok fölött az egyenlítő és a sarkok között nagy légnyomású vidékek vannak. FERREL számításai szerint, MAURY észleleteinek megfelelően, e maximumok mindkét féltekén a 30. szélességi fok közelébe esnek.
Egyébként könnyen megérthető e közbeneső, nagynyomású helyek jelenléte. Valóban a levegőnek az egyenlítőtől a sarkok felé és a sarkoktól az egyenlítő felé való kettős mozgása két, gyöngén leszálló áramlatot idéz elő, a PQ-t és az EE'-t (lásd a 96. rajzot). Ez áramlatoknak találkozniok kell M pontban a sark és az egyenlítő között. Az M pontban levő részecskére tehát két erő hat, melyeknek mindegyike a Föld felé irányul: az egyik MQ, a sarki áramlattól, a másik ME' az egyenlítői áramlattól származik. MF eredőjük függőleges és felülről lefelé irányul; ez tehát leszálló levegőáramlatot idéz elő és ennek következtében nagynyomású hely keletkezik.
Tehát bizonyosak lehetünk, hogy a Föld felszinén az óczeá-
96. rajz.
nok fölött 5 szélcsendes vidék van: az egyenlítői öv, a hol kicsiny a nyomás; tőle északra és délre a 30. szélességi fok körül két szélcsendes öv, a melyeket térítői szélcsendeknek neveznek, ezek nagynyomású helyek; végül a sarkokon két szélcsendes gömbsüveg, a czentrifugális erő okozta alacsonynyomások vidéke.
206. Az előző következtetések igazolása. Évi izobárok. Most már kérdezhetjük, hogy vajjon a tapasztalat igazolja-e az éppen előadott elméleti fejtegetéseket? A választ közvetetlenül megkapjuk ama térképek vizsgálatából, a melyeket a meteorológusok az egész évi átlagos nyomásoknak a Föld felszinén való eloszlásáról készítettek. Ezek az évi izobárok térképei, melyek nagyon számos barométerészlelésnek rajzban való ábrázolásai.
Vizsgáljuk ezt a BUCHAN angol meteorológus szerkesztette térképet (l. aII. térképlapot). Valóban az északi Atlanti-óczeánon éppen a 30. szélességi fokon nagynyomású középpontot látunk; itt az évi átlagos nyomás 766. Az Atlanti-óczeán déli részén a nagynyomású középpont szintén a 30. szélességi fokon van s itt az évi középnyomás 764 milliméter.
Az északi Csöndes-óczeánon oly pontunk van, hol az átlagos barométerállás 766; a déli Csöndes-óczeánon a 30-ik szélességi fokon levő nyomásközéppont évi átlaga 766; végül az Indiai-óczeánon is találunk egy nagynyomású középpontot 764 mm. átlagos értékkel.
Mint látjuk, az elméleti alapon való előrejelzés csak az óczeánok fölött igazolható, vagyis azok felett a vidékek felett, a
melyeknek felszine egyenletes; ez okoskodásunknak igen szép bizonyítéka. A nagynyomású vidékek körül az izobárok igyekeznek övszerűen megnyúlni.
De a szárazföldek felett ez a szabályosság eltűnik.
A sarki kisnyomásokat a tengerrel borított sarki vidékeken találjuk fel. Az Atlanti-óczeán északi részén állandó kisnyomású középpontot találunk; ez a grönlandi cziklónos középpont. Egy másik kisnyomású középpont 754 milliméter átlaggal tisztán látható az északi Csöndes-óczeánon; végül a déli sarktengeren az óczeánok roppant kiterjedése szabályozza az izobárokat, melyek majdnem földgömbi parallel-körökké alakulnak és itt óriási kisnyomású övet látunk, mely a szél állandó hevessége miatt a déli tengereken oly nehézzé teszi a hajózást.
207. A passzátszelek határának ingadozása. Ha a passzátszelekről adott elmélet helyes, az őket szülő okok változásai alapján előre megmondhatjuk, hogy e szelek járása miként változik.
E szelek eredő okát az egyenlítői öv felmelegedésében kerestük. Ha tehát ez az öv az év folyamán ingadozik, ennek az ingadozásnak a passzátszelekre is hatnia kell.
És a tapasztalat valóban ezt mutatja. Az egyenlítőtől északra és délre eső passzát szeleket az egyenlítői szélcsend öve választja el. Nyáron a Nap az egyenlítő felett van; a legnagyobb fölmelegedés öve az északi félgömbön egy kissé az egyenlítő vonala fölött van. Már pedig a tapasztalat azt mutatja, hogy ekkor a szélcsend öve és ennek következtében a két, déli és északi passzátrendszer elválasztó vonala is, inkább az egyenlítőtől északra esik, mint a hogyan a VI. és VII. térképeken láthatjuk; télen éppen ellenkezőleg ennek a határvonalnak követnie kell a Nap mozgását az ekliptikán és dél felé kell szállania: és valóban ez történik; az egyenlítői szélcsend öve és ennek következtében a déli és északi passzátokat elválasztó határ az északi földgömbön, az egyenlítő közelében elhelyezkedő középállás körül ide-oda ingadozik. A kilengés 23 szélességi fok. Látni fogjuk később (a XXX. fejezetben), miért van a szélcsendnek ez az öve mindig az északi félgömbön.
A szélcsend övének ingadozása pontosan követi a Nap mozgását az ekl iptikán. Újabban POINCARÉ számításai megmutatták, hogy a Hold, a maga tömegvonzásával, mindkét félgömbön a passzátok határára és erősségére szintén hatást gyakorol. Mi csak e szép-
tanulmány megemlítésére szorítkozunk, mely bizonyára kiindulás-pontja lesz a földgömb fizikája jelentékeny haladásának.
208. Az óczeáni szelek általános rendszere. Így hát ama vidékeket kivéve, melyeken a tenger bizonyos időben, kivételesen fölmelegedő partok közzé szorul, elkészíthetjük az óczeáni szelek általános térképét.
Kezdjük az Atlanti-tenger északi részével (V. térképlap); a Napot éppen az egyenlítő síkjában gondolva, északon megtaláljuk az É.K.-i passzátok rendszerét; majd fölötte a nagy nyomás középpontját; ez a középpont anticziklónt szül, mely körül a szél az óramutatóval egyező irányban kering, még pedig czentrifugális irányban s ez anticziklón déli és keleti részén csatlakozik az É.K.-i passzátokhoz; északon azokat a D.Ny.-i uralkodó szeleket találjuk, a melyek az Atlanti-óczeánon keresztül Európa és a britt szigetek nyugati részén fújnak. Ez anticziklón északi része csatlakozik a grönlandi cziklón déli részéhez; látjuk, hogy e csatlakozás helyén a szelek erősek és általában nyugati és délnyugati irányúak.
E jelenségek az egyenlítőtől délre részarányosan ismétlődnek. A Csendes-óczeánon is megkapjuk az északi és déli passzátokat s a két anticziklónt, melyek az egyenlítő két oldalán fekvő maximumok körül forognak. Az Indiai-óczeánon (nem tekintve az óczeánnak az egyenlítőtől északra eső részét, melyet a következő fejezetben tanulmányozunk) D.K.-i passzátot látunk, mely a déli szélesség 30°-ának anticziklónához csatlakozik.
209. A déli tengerek nyugati szele. Végül megjegyzendő, hogy a déli félgömb három anticziklónja déli részén megnyúlik azokon a roppant óczeáni tereken, hol semmi szárazföld nem szakítja meg a levegőmozgás szabályosságát. Ez anticziklónok örvényei, melyek a déli tengerekre érnek, keleti irányban mozgatják a levegőtömeget.
E tengereken tehát erős és szabályos nyugati széljárást kell találnunk és e szelek egész éven át megszakítás nélkül fújnak; az izobárok itt majdnem párhuzamosak.
Ezeken az akadály nélküli tengereken e szabályos szelek okozzák a folyadékhullámok leghevesebb mozgását; valóban ezért van, hogy a legmagasabb és a leghosszabb hullámokat itt figyelték meg. E szelek erősek, mert azon a sebességen kívül, a melyet a három anticziklón alsó részétől kapnak, mely úgy hajítja őket kelet felé, mint a forgó hajtóhenger a nagyárúházak mozgójáróját, még az
e tájon a föld közelébe leereszkedő és a föld forgásától keletre hajlított (l. a 204. §.-t) ellenpasszátok is gyorsítják mozgásukat.
Látható tehát, hogy a tengerek felett fújó szelek általános törvényei nem csupán úgy ismerhetők meg, mint egyszerű tapasztalati eredmények, a melyeket gépiesen meg kell tanulnunk, hanem jól megállapított elmélet biztos következményei. Hátra van még, hogy a következő fejezetben azokat a változásokat lássuk, a melyeket a partok közelsége a passzátok rendes járására gyakorol.