Tlaková níže, tlaková výše a výr (vír) v umyvadle

Samozřejmě nebudeme koupat našeho oblíbeného nočního létavce, ale pokusíme se pochopit, jak spolu výše uvedené jevy souvisí, co je způsobuje a jak přesně. První dva uvedené fenomény můžete sledovat nejen na svých barometrech, ale také v předpovědi počasí na meteorologickém radaru. Tam je možné vidět toulající se víry, každý odpovídá právě tlakové níži nebo tlakové výši. Vír se točí buď po nebo proti směru hodinových ručiček. Napustíte-li si vanu nebo umyvadlo a posléze vytáhnete špunt, vznikne vám ve vodě také vír, který se bude příslušně točit.

rotace země - vír v umyvadle
Země se otáčí ze západu na východ, Slunce a hvězdy tedy nad otáčející se Zemí ujíždějí na západ.

Točení víru způsobuje kupodivu otáčení naší Země. Jak u barometrických jevů, tak i ve vaší vaně (nebo i když jen vyléváte vodu z láhve), se kapalina točí v důsledku otáčení Země ze západu na východ (tj. když se posadíte vysoko nad Evropu čelem na sever, Praha vám bude ujíždět doprava směrem k Rusku a za chvilku si to k vám přivalí Londýn – zhruba řečeno).

Zůstaňme chvíli v této pozici a podívejme se, co je to ta tlaková výše. Je to vzduch natlakovaný v určitém prostoru, a vzhledem k tomu, že mu nic nebrání v rozletu, má tendenci unikat z této natlakované oblasti do oblastí natlakovaných méně. Naopak, tlaková níže je místo, kde je tlak vzduchu nižší a tak tam z okolí má vzduch tendenci přitékat. (Jednoduše si na obrázku obraťte šipky).

tlaková výše - vír v umyvadle
Tlaková výše na severní polokouli: vzduch se rozpíná a rotuje po směru hodinových ručiček.

Nyní si představte, že jste vzduch v tlakové výši. Dejme tomu, že se celá výše nehýbe, prostě se nějak vytvořila nad zemským povrchem. Jste-li tlaková výše nad Prahou, společně s tím, jak se Země a tedy i Praha otáčí, máte jistou boční rychlost směrem na východ – ta závisí na úhlové rychlosti otáčení Země (ta je konstatní – celá otočka za 24 hodin) a na poloměru od středu otáčení (tj. na vzdálenosti od zemské osy – nikoli od středu Země). Čili vaše boční východní rychlost by byla největší na rovníku a nulová na pólu.

Podívejme se, co se stane se dvěma proudy vzduchu, které se z tlakové výše vydávají na sever a na jih. Oba mají na počátku stejnou boční východní rychlost (černá šipka). Severní proud se s touto boční rychlostí bude dostávat do míst s menší boční východní rychlostí (šedivá šipka), a tedy se bude stáčet na východ. Analogicky jižnímu proudu nebude jeho boční východní rychlost stačit k tomu, aby dohnal vyšší boční východní rychlost Země, a bude tedy zaostávat, tj. bude se stáčet k západu. Zbylé směry jsou na tom podobně, celkově nám tak vznikne krásná rotace po směru hodinových ručiček.

Tlaková níže - vír v umyvadle
Tlaková níže na severní polokouli: vzduch přitéká z oblastí s vyšším tlakem a rotuje proti směru hodinových ručiček.

Případ tlakové níže je podobný, jen musíme dát pozor, kde a jaké jsou výchozí boční rychlosti. Horní proud vzduchu přitéká od severu, tam měl poměrně malou boční východní rychlost, což opět po příchodu do jižněji položených míst způsobí jeho odklon k západu. Jižní proud vanoucí na sever přichází do středu níže s vysokou boční východní rychlostí a opět se předchází na východ. Celé nám to zařídí turbulenci tentokrát proti směru hodinových ručiček.

A co s tím umyvadlem? Voda nám vytéká, putuje od okrajů k výtoku, takže celé vypouštění umyvadla funguje úplně stejně jako tlaková níže. Klidně si ověřte pokusem.


Dodatek první ke tlakům ve výši a níži aneb „Jen si představme Eiffelovu věž brázdící spodní okraj troposféry!“

(Tomáš Langer)

Celé minulé povídání drží pohromadě díky krásné idee atmosféry s boční rychlostí, tedy rotující atmosféry. Pojďme se podívat, jestli to není idea špatná.

Nechme atmosféru přestat rotovat.

Relativita pohybu je nám známa: když jede auto po silnici, tak někomu z příkopu se zdá, že se pohybuje auto; někdo v autě ovšem nemá nejmenšího důvodu si nemyslet, že stojí a krajina pod ním ubíhá a tím mu roztáčí kola. Čím ubíhá rychleji, tím rychleji se kola točí.

Zastavme tedy atmosféru, nechme ji jako obal Země zcela v klidu a též nechme Zemi dělat to, co dělá. Totiž točit se kolem své osy. Máme tedy stojící atmosféru (vůči někomu, kdo se volně vznáší a dívá se, jak se pod ním točí svět – například molekulu ozonu) a rotující Zemi. To je ovšem to samé, jako když máme stojící Zemi (vůči někomu, kdo na ní stojí – například Vás) a rotující atmosféru. Ať tak či tak, Země a atmosféra se vůči sobě pohybují, což znamená, že nám fouká vítr. Pokud jste otočeni na východ, tak Vám fouká do tváře úhlovou rychlostí čtvrt stupně za minutu – na točící se Zemi s nepohyblivou atmosférou.

Což Vám pravděpodobně nefouká, protože jste již zřejmě odlétli s ním: na rovníku by to dělalo zhruba 463,8 metru za vteřinu, tedy 1670 km/h. (To se nám ta mrška Země ale otáčí, co?)

Jenže to se Vám evidentně neděje. A není to tím, že nejste na rovníku – u nás to je pořád ještě solidních 1051 km/h. Znamená to tedy, že se skutečně celá atmosféra pohybuje s určitou boční rychlostí společně s rotující Zemí? Zřejmě. Země ji roztočila právě tak jako kola našeho příkladného auta. Tato energie se ovšem nespotřebovala na vytvoření iluze jedoucího auta, ale přelila se do pohybu atmosféry strhávané rotující Zemí.