Pow ietrze od ciepła rozszerza się i staje się lżejszem, od zimna zaś kurczy się i staje się cięższem. Znaczy to, że pewna objętość na- przykład k w arta powietrza ciepłego waży mniej, niż k w arta pow ietrza zimnego. Każda zaś rzecz lżejsza układa się wyżej, niżeli rzecz cięższa. Tak naprzykład oliwa spływa na wierzch cięższej od siebie wody; plewy układają się na wierzchu, ziarna zaś na dnie naczynia, gdy odpowiednio naczyniem w strzą samy i t. d. Otóż i powietrze ciepłe układa się zawsze wyżej, niż powietrze chłodne.
Gdzie tylko więc powietrze rozgrzeje się z jakiegokolw iek powodu bardziej, niż gdzie indziej i tym sposobem stanie się lżejszem od powietrza w miejscach sąsiednich, to zaraz wznosi się do góry. Na jego miejsce przypły wa dołem z okolic powietrze chłodniejsze, t.j. cięższe, ogrzewa się tu, staje się lżejszem i tak samo wznosi się do góry. Tymczasem napływa nowe ciężkie powietrze, z którem
4 7
dzieje się to samo, i tak wciąż, dopóki w owem miejscu ziemi powietrze może się ogrzewać bardziej, niż gdzieindziej. Tym sposobem po wietrze pędzi tam bezustannie do góry pro sto, a pęd ten pow ietrza nazywam y prąciem
R ys. 22.
ustępującym . W okolicach zaś powietrze pły
nie wciąż w kierunku owego miejsca, czyli że w okolicach wieje w iatr. W samym zaś środ ku prądu wstępującego, t. j. w miejscu O na
— 4 8 —
rysunku 22 w iatru nie będzie: 'pow ietrze pę dzi tam tylko do góry, ja k dym w kominie, t. j. m a ru c h 'pionowy, a w iatrem je s t ruch pow ietrza taki, jak i ma woda, płynąca w rzece, t. j. ruch poziomy. Pow ietrze, które w p rą dzie wstępującym unosi się do góry, ochładza się tam, rozchodzi się na wszystkie strony, jak to przedstawione na rysunku, i gdzieś, daleko opada znów na ziemię, jako cięższe. Tym sposobem w górze prąd wstępujący za mienia się w w iatr, który wieje tam w prze ciwną stronę, niż na powierzchni ziemi. Nie kiedy też widzimy, ja k chmury pędzą w inną stronę, niż w iatr wieje u nas na dole.
Tak to tw orzą się w iatry z powodu prądu wstępującego. W ia tr na ziemi wieje do środ ka prądu wstępującego, przechodzi tu w ów prąd, unosi się do góry, a tam znów zamienia się w w iatr g órny, wiejący od środka prądu. Taki porządek w iatrów nazywamy cyklonem.
Gdziekolwiek znów powietrze ochłodzi się i stanie się cięższem, niż powietrze w okolicy, to zaraz opada na dół i rozpływ a się po po wierzchni ziemi na wszystkie strony, ja k roz
— 4 9 —
lana woda. Na jego miejsce napływa naty ch miast z wierzchu świeże lżejsze powietrze, z którem dzieje się to samo, i ta k cięgle, do póki powietrze w owem miejscu ziemi będzie mogło być cięższem, niż w okolicy. To
bezu-K y s. 23.
stanne opadanie powietrza cięższego nazyw a my prądem zstępującym, albo opadającym.
7i powodu tego prądu tworzy się na ziemi
w iatr, wiejący od środka prądu (rys. 2 3 );
— 5 0 —
w górze zaś tworzy się w iatr w kierunku prze ciwnym. Przy tym więc prądzie w iatry mają wprost przeciwny kierunek, niż przy prądzie wstępującym. To też tak i porządek wiatrów nazywamy anty cyklonem, t. j. przeciwcyklo-
nem.
Cyklony i antycyklony w ytw arzają wszy stkie w iatry na ziemi. Każdy w iatr należy do jakiegoś cyklonu, lub anty cyklonu, a raczej
C y k lo n . R y s. 2 4. A n ty c y k lo n .
należy do jednego i do drugiego. Cyklony bo wiem łączą się przez w iatr na powierzchni zie mi z anty cyklonami, ja k to przedstawione na rysunku 24 i tym sposobem wzajemnie sobie pomagają. Cyklon jakby odciąga powietrze, opadające w anty cyklonie; antycyklon zaś
- 51
-jakby popycha powietrze, unoszące się w cy klonie.
Jed nak w iatr cyklonowy nie wieje tak pro sto do środka cyklonu, jak przedstawione na
/
R y s. 25
C y k lo n . A n ty c y k lo n .
R y s. 27. R y s . 28.
rysunku 25; ani też w iatr antycyklonowy nie wieje tak prosto od środka anty cyklonu, jak przedstawione na rysunku 26, lecz w iatr pierw szy wieje tak krzywo, ja k na rysunku 27,
— 5 2 —
w iatr zaś drugi — tak, ja k na rysunku 28. Dlaczego zaś ta k się dzieje, zaraz zobaczymy.
Gdy złazimy z wozu, toczącego się szybko, to mimowoli robimy kilka kroków za wozem i z wysiłkiem tylko zatrzymujemy się. Tak nas coś ciągnie za wozem, jakbyśm y byli do niego przywiązani. Jeżeli znów siedzimy na wozie, a wóz raptem ruszy, to w pierwszej chwili przechylamy się trochę na tył wozu, ja k gdyby nas kto przytrzym ywał, a wóz z pod nas uciekał. Pochodzi to z tej przyczyny, że ciało nasze, jeżeli biegnie w którąkolwiek stronę, to usiłuje ciągle biedź w tym samym kierunku,— jeżeli zaś stoi nieruchome, to ja k by chciało pozostać zawsze na miejscu. Ciało nasze posiada już tak ą własność, którą nazy- wamy bezwładnością. Ciało więc nasze je s t
bezwładnem.
Podobnie bezwładnemi są wszystkie rze czy, t. j. wszystkie ciała na ziemi. Kto kiedy kolwiek popychał wagony kolei żelaznej, ten wie, ja k trudno je poruszyć z miejsca. Lecz gdy wagon już toczy się, to idzie praw ie sam. bardzo mało pchać go trzeba, i zatrzym ać je s t bardzo trudno. Z powodu swojej bezwładno
— 53
ści wagon usiłuje pozostać ciągle w ruchu i jak b y nie daje się zatrzym ać.
Bezwładność ciał na tem jeszcze polega, że ciało, poruszające się pomału, usiłuje i nadal poruszać się wolno, ciało zaś, poruszające się szybko, chciałoby zawsze biedź prędko. D la tego to, gdy jedziemy wozem, a wóz raptem potoczy się szybciej, wtedy jak b y pochylamy się w t y ł ; gdy zas' wóz nagle zwolni biegu, w tedy pochylamy się naprzód. Pochodzi to mianowicie z tej przyczyny, że dolna część naszego ciała, k tó rą do wozu dotykamy, a tym sposobem jakby do wozu dobrze przymocowa na, łatwo zmienia szybkość ruchu razem z wo zem, górna zaś część ciała, gdy jedzie powoli, to, chociaż wóz szybciej się potoczy, chce je chać jeszcze tak samo pomału, ja k przed chwi lą, i dlatego pozostaje nieco w tyle, — ciało nasze tym sposobem niby pochyla się w tył. Jeżeli znów wóz zwolni biegu, to owa górna część ciała naszego chce jeszcze dłużej jechać szybko, i dlatego pochyla się naprzód. Tak to wszystkie ciała, poruszające się, chcą z po wodu swej bezwładności zachować ciągle t a k ą szybkość ruchu, jak ą w danej chwili po siadają.
— 54
Gdybyśmy więc z wozu, toczącego się szyb ko, mogli od razu, nie zstępując na ziemię, przeleść na wóz, toczący się obok pomału, to w pierwszej chwili mimowoli posunęlibyśmy się na nim trochę naprzód, w stronę, w k tórą wóz się toczy. Ciało nasze przez swą bezwła dność chciałoby na wozie, toczącym się poma łu, jechać jeszcze tak szybko, ja k na tamtym wozie. Gdybyśmy zaś z wozu, toczącego się pomału, przeleźli w ten sam sposób, ja k po przednio, na wóz, toczący się szybko, to prze ciwnie posunęlibyśmy się na nim trochę w tył. Ciało nasze znów chciałoby jeszcze na tym wozie jechać tak wolno, ja k na wozie pierw szym, toczącym się pomału. Zrozumiałem to je s t chyba dla każdego?
Przypatrzm y się teraz ziemi.
Ziemia, obracając się naokoło osi, nie na całej powierzchni swej obraca się z jednako wą szybkością. Każdy to zmiarkuje, jeżeli zastanowi się dobrze nad tym ruchem ziemi. Na równiku naprzykład ziemia obraca się n aj szybciej podobnie ja k obręcz koła u wozu; przy biegunach zaś ziemia obraca się najwol niej, podobnie ja k piasta koła. Wogóle każde miejsce na powierzchni ziemi tern szybciej się
obraca, im leży bliżej równika, i tern wolniej, im leży bliżej bieguna. Z tego właśnie wzglę du różne miejsca na powierzchni ziemi, leżące między równikiem a biegunem, można porów nać do wozów, toczących się obok siebie z
roz-p Ó t- N O n — 5 5 —
1 /
/
i/
e\
/ / A \
ł f f ó W
(Z/ N I K
\ B /
p o ł u b n i e . R y s . 29.m aitą szybkością. Niech nam też pasy 1, 2, 3, 4 (rys. 29) wyobrażają wozy, toczące się w tę stronę, ja k pokazuje strzałka, t. j. od zachodu na wschód, ja k właśnie obraca się ziemia.
Pow ietrze je s t równie bezwładnem, ja k in ne ciała. Jeżeli więc powietrze będzie musia ło przepływać od strony równika w stronę bieguna b. to wtedy wypadnie powietrzu prze chodzić z pasa 4, obracającego się szybko, na pasy 3, 2, 1, obracające się coraz wolniej, — a więc niby z wozu, toczącego się szybko, na wozy, toczące się pomału. Wiemy już, co w takim razie działoby się z nami. Przesu walibyśmy się po wozach naprzód, w stronę ich biegu. Podobnie więc i powietrze, jako ciało bezwładne, zboczy w stronę biegu tych pasów, t. j. w stronę biegu ziemi, tak iż, chcąc przepłynąć od równika z punktu a do biegu na b, nie pójdzie tak prosto, jak pokazuje łinja z kreseczek ab, lecz tak ukośnie, ja k po kazuje linja ac.
Jeżeli powietrze będzie przepływało od bie guna b do równika, to także nie pójdzie po linii ba, lecz zboczy w przeciwną stronę biegu ziemi i pójdzie mniej więcej po linii bd. W te dy bowiem powietrze będzie przepływało z pa sa 1, obracającego się pomału, na pasy 2, 3, 4, obracające się coraz szybciej. Z tego zaś po wodu będzie się przesuwało jakoby na ty ł tych pasów, podobnie ja k my przesuwalibyśmy się
— 5 7 —
na ty ł wozów, toczących się szybko, gdybyś my przechodzili na nie z wozów, toczących się powoli.
Tym sposobem w iatr, wiejący od bieguna— z północy zbacza na zachód, bo dostaje się wciąż na miejsce, obracające się coraz szyb ciej na w schód; w ia tr zaś, wiejący z połu dnia — od równika, zbacza na wschód, bo do staje się wciąż na miejsce, obracające się co raz wolniej w tym samym kierunku. Zatem i pierwszy, i drugi w iatr zbacza ciągle na p ra wo od swej drogi.
Tak dzieje się jednak tylko na półkuli pół nocnej A , na której my mieszkamy. Po prze ciwnej zaś stronie równika, na półkuli połu dniowej — B, na której je s t Brazylja, rzecz ma się całkiem przeciwnie. Tam bowiem im bardziej na południe, tern ziemia obraca się wolniej, a im bliżej równika, t. j. północy, tern ziemia obraca się sz y b cie j,— je s t tam więc wprost przeciwnie, niż na naszej półkuli pół nocnej. To też w iatr północny, czyli wiejący od strony równika, zbacza tam na wschód, w iatr zaś południowy, czyli wiejący od stro ny bieguna, zbacza na zachód, — zatem oba
w iatr}7 zbaczają tam na lewo od swej drogi, ja k to przedstawiono na rysunku 29.
— 5 8 —
Przypuśćmy teraz, że w miejscu O (rys 30), gdziekolwiek na naszej północnej półkuli po w ietrze je s t lżejsze, niż w okolicy, t. j. że
tworzy się tam cyklon. W tedy, ja k wiemy, po w ietrze ze wszystkich stron będzie dążyło do tego m i e j s c a , aby wznieść się tam do gó ry, t. j. ze wszystkich stron będzie wiał w iatr. P r żytem w iatr, wieją cy z północy, będzie zbaczał, ja k wiemy, w kierunku linii z kre- seczek ab, — lecz im bardziej będzie się zbli żał do miejsca O, gdzie powietrze je s t najlżejsze, tern bardziej będzie się zw racał w owę stronę, chcąc się tam do stać. Tym sposobem wiać będzie tak krzywo, ja k pokazuje linja ac. W iatr znów, wiejący
P ó łn o c .
P o łu d n ie . R y s. 3 0 .
— 5 9 —
z południa, będzie zbaczał po linii z kreseczek
df. — im zaś bardziej będzie się zbliżał do
miejsca O, tern bardziej będzie tam skręcał, podobnie ja k w iatr z północy, i dlatego wiać będzie tak krzywo, jak pokazuje linja dg. W podobny mniej więcej sposób skręcą wia try, wiejące z innych stron, i tak w iatry cy klonowe utw orzą wir,
obracający się w prze ciwną stronę, n i ż e l i skazówka na zegarze, ja k właśnie pokazuje rysunek 27.
Jeżeli zaś w miejscu jakiemś O (rys. 31) ta k że na naszej północnej półkuli powietrze bę dzie cięższe, niż w oko licy, t. j. jeżeli utwo rzy się tam antycyklon, to powietrze, ja k wie
my, rozchodzić się będzie stam tąd na wszy stkie strony; będzie usiłowało przytem roz chodzić się ta k prosto, ja k przedstawiono na rysunku 26. Pow ietrze więc, odpływające z miejsca a, będzie miało pęd w kierunku linii
P ó łn o c .
P o łu d n ie . E y s . 31.
z kreseczek ab, lecz jednocześnie z przyczyny swej bezwładności, będzie musiało, ja k wie my, zbaczać mniej więcej w kierunku linii ac. Dlatego, będąc jakoby ciągnione i w tę , i w tarntę stronę, pójdzie mniej więcej tak krzywo, ja k linja ad. Z podobnej też przy czyny powietrze, odpływające z miejsca f, nie pójdzie prosto po linii fg, ani po linii /7i, lecz krzywo, po linii fk. Tak samo mniej więcej skręcą w iatry, wiejące w inne strony, i tym sposobem w iatry antycyklonowe utworzą wir, obracający się w tę stronę, co skazówki na zegarze, ja k właśnie pokazuje rysunek 28.
Podobne wiry, ja k na rysunkach 27 i 28, widzimy niekiedy na zakurzonych drogach. W iry te, co prawda, mogą tworzyć się w spo sób zupełnie inny, niż cyklony i anty cyklony, lecz niektóre z wirów drogowych są to maleń kie cykloniki, a ludzie niew ykształceni umy ślili sobie różne baśnie dla wytłómaczenia, od czego to powietrze ta k się kręci. W iry takie tw orzą się niezawodnie częściej, niż je widzi my, ale dla braku kurzu są dla nas niewido czne. Przecież nie widzimy też nigdy w iatru, tylko z ruchu różnych przedmiotów, albo też z siły, z ja k ą ni stąd, ni zowąd jesteśm y pcha
— 61 —
ni w tę lub inną stronę, miarkujemy, że się porusza powietrze.
Cyklony i antycyklony tw orzą się wszędzie na ziemi i są rozmaitej w ielkości: począwszy od ta k małych, jakie widzimy na drogach, aż do takich, które obejmują całe kraje, całe państwa, naw et całą Europę. Każdy w iatr je st cząstką jakiegoś cyklonu lub anty cy
klonu.
14. 0(1 czego zależy siła i kierunek wiatru ? Im powietrze w środku -cyklonu będzie lżejsze, tem prędzej musi unosić sie w gó rę, t. j. tem silniejszy będzie prąd wstępujący; podobnie też im powietrze w środku antycy- klonu będzie cięższe, tem prędzej musi opa dać, t. j. tem szybszy będzie prąd opadający. Zrozumiałem je s t to dla każdego. Lecz gdy powietrze będzie prędzej unosiło się do góry, to prędzej będzie też napływało z okolic; im zaś szybciej będzie opadało, tem szybciej roz chodzić się będzie, — a więc i w pierwszym, i w drugim wypadku będzie wtedy silniejszy w iatr. Tym sposobem siła, czyli szybkość wia tru zależy od różnicy ciężkości pow ietrza w środku cyklonu lub antycyklonu i w okoli
— 6 2 —
cach. Jeżeli różnica ta je s t małą, to w iatr bywa słaby, jeżeli zaś różnica owa je s t wię kszą, to w iatr bywa silniejszy.
Lecz z innej jeszcze przyczyny miewamy raz słaby, innym razem silniejszy w iatr.
P rzypatrzm y się rysunkowi 32.
R y s. 32.
W miejscu 2 powietrze płynie w jednako wej odległości od ziemi, równolegle od niej — ;poziomo; w miejscu zas' 1 powietrze wznosi się już trochę do góry i zamienia się już nieco w prąd wstępujący. Z tej właśnie przyczyny w miejscu 2 w iatr będzie silniejszy, niż w miejscu 1. W samym zaś środku cyklonu, w miejscu O, gdzie powietrze pędzi już zupełnie do góry, w iatru wcale nie będzie,
- 63 —
będzie cisza, lub tylko słaby zmienny w iatr z powodu tego, że powietrze z rozmaitych stron tam dochodzi. Podobnie też bywa cisza w środku antycyklonu, a im dalej od środka, tem w iatr je s t silniejszy. Tym sposobem szyb kość w iatru w pewnej jakiejś miejscowości zależy jeszcze od tego, ja k daleko miejsco wość ta leży od środka cyklonu lub antycy klonu. Nadto w okolicach o gruncie równym— na równinach i nad powierzchnią morza, gdzie ruch pow ietrza nie je s t niczem tamowany, w iatr bywa silniejszy, niżeli w miejscach gó rzystych, gdzie rozm aite nierówności ziemi utrudniają ruch powietrza.
Obliczono, że w iatr, k tó ry ledwie przechy la dym, unoszący się z komina, wieje z szyb kością najwyżej 2 wiorst na godzinę; w iatr który tylko że daje się nam uczuć, — z szyb kością 2-14 w iorst na godzinę; w iatr, który porusza liście, — 14-25 w iorst na godzinę; w iatr, który porusza gałązki, — 25-40 wiorst na godzinę; w iatr, który porusza większe ga łęzie, — 40-60 wiorst na godzinę; w iatr, któ ry porusza drzewa, — 60-100 w iorst na go dzinę; w iatr, który sprawia zniszczenia, wie je jeszcze szybciej, niż 100 w iorst na godzinę.
— 6 4 —
Szybkość w iatru oznacza się w następują cy sposób. W czasie zupełnie spokojnym, gdy w iatru wcale niema, jedzie się wozem lub ko leją żelazną i trzym a się, umyślnie do tego
R y s. 3 3.
celu zrobiony młynek, tak , żeby się od pędu obracał. Jeżeli wiatru wcale niema, a wóz się toczy, wtedy je s t to n aturalnie to samo, ja k gdyby w iatr wiał, a wóz z młynkiem stał
— 65
Po ujechaniu oznaczonego kaw ałka drogi, oblicza się, ile razy młynek się obrócił, i pa trzy się na zegarek, ja k długo jechaliśmy. Potem młynek ten w ystaw ia się na działanie wiatru. Kiedy młynek w ciągu tego samego czasu obróci się tyle razy, ile razy obrócił się nam w drodze na wozie, znaczyć to będzie, że w tedy w iatr wiał z ta k ą szybkością, z j a ką myśmy jechali. Jeżeli młynek obraca się dwa razy prędzej, to w ia tr wieje z szybko ścią dwa razy większą i t. d.
Są różne przyrządy do oznaczania szybko ści wiatru. Jed en z takich przyrządów wy gląda tak, ja k pokazuje rysunek 33. Kółka, umieszczone wew nątrz pudła, łączą się z wia - traczkiem i zahaczają się jedno o drugie ta k , jak w zegarku. Z obrotu tych kółek wiemy, jak szybko obraca się w iatraczek, ja k szyb ko wieje w iatr.
Z tego, co je s t powiedziane o tworzeniu się wiatrów, widzimy, że w iatry wieją zawsze ze stron, gdzie je s t powietrze ciężkie, w strony, gdzie pow ietrze jest lekkie. Kierunek więc
w iatru zależy od tego, w której stronie znaj duje się środek cyklonu lub antycyklonu. J e żeli naprzykład na prawo od nas znajdować się będzie s'rodek cyklonu, to kierunek w iatru będziemy mieli inny, niż wtedy, gdyby w tej samej okolicy znajdował się środek antycy klonu. W szędzie kierunek w iatru zależy od rozłożenia się cyklonów i antycyklonów,
Ludzie, zajmujący się stale badaniem po gody, oznaczają kierunek w iatru za pomocą blaszanej chorągiewki, umieszczonej na wy sokim dachu, równie dobrze jednak je s t ozna czyć kierunek w iatru według dymu, unoszą cego się z kominów.
15. Jak mierzymy ciężar czyli ciśnienie