Вертикальное течение

Движения воздуха в земной атмосфере в основном бывают двух типов: вертикальные и горизонтальные. Чтобы лучше изучить вертикальное течение, представим себе большой воздушный шар из невесомой эластичной оболочки, наполненный воздухом. Если температура и давление внутри и снаружи шара одинаковы,, то он не будет ни подниматься, ни опускаться.

Если теперь шар поднять до области с более низким давлением воздуха, он расширится, вследствие чего воздух внутри него охладится. Измерим температуру внутри шара, и сравним ее с температурой окружающего воздуха. Если воздух внутри шара холоднее окружающей среды, газ внутри должен быть плотнее, а следовательно, тяжелее наружного воздуха. Поэтому шар начнет падать, возвращаясь в свое первоначальное положение. Однако когда воздух внутри шара теплее, шар оказывается легче и начинает подниматься. Если шар обладает внутренним источником тепла, то подъем происходит быстрее.

Хотя земная атмосфера не заключена в «невесомые эластичные оболочки», на большие массы воздуха действуют силы, вызванные неодинаковостью температур и аналогичные только что рассмотренным. Горячий воздух стремится подняться, а холодный опуститься. Как и в примере с шаром, силы подъема увеличиваются, если каждая поднимающаяся масса газа обладает внутренним источником тепла. Сырой теплый воздух имеет такой источник дополнительного нагрева; когда температура поднимающегося, расширяющегося газа настолько уменьшится, что водяной пар начнет конденсироваться, это приведет к нагреванию газа. Вот почему волнистые кучевые облака часто сильно турбулентны. Пассажиры самолетов жалуются на «ухабистый» воздух. Эта конвекция может даже быть опасной для небольших самолетов.