Циклон (Від грец. kyklon - кружащийся, що обертається) - це атмосферний вихор величезного (від сотень до декількох тисяч кілометрів) діаметра з пониженим тиском повітря в центрі.
Циклон - не просто протилежність антициклону, у них різниться механізм виникнення. Циклони постійно і природним чином з'являються через обертання Землі, завдяки силі Коріоліса. Наслідком теореми Брауера про нерухому точку є наявність в атмосфері як мінімум одного циклону або антициклону.
Повітря в циклоні циркулює проти годинникової стрілки в Північній півкулі і за годинниковою стрілкою в Южному. Крім того, в повітряних шарах на висоті від земної поверхні до декількох сот метрів, вітер має доданок, спрямоване до центру циклону, по баричному градієнту (в сторону зменшення тиску). Величина доданка зменшується з висотою.
Розрізняють два основних види циклонів - позатропічні і тропічні (Володіють особливими властивостями і виникають набагато рідше).
Позатропічні циклони утворюються в помірних або полярних широтах і мають діаметр від тисячі кілометрів на початку розвитку, і до декількох тисяч у випадку так званого центрального циклону. Серед внетропических циклонів виділяють південні циклони, які утворюються на південному кордоні помірних широт (середземноморські, балканські, чорноморські, южнокаспійскіе і т.д.) і зміщуються на північ і північний схід. Південні циклони володіють колосальними запасами енергії-саме з південними циклонами в середній смузі Росії і СНД пов'язані найбільш сильні опади, вітри, грози, шквали та інші явища погоди.
Тропічні циклони утворюються в тропічних широтах і мають менші розміри (сотні, рідко - більше тисячі кілометрів), але великі баричні градієнти і швидкості вітру, що доходять до штормових. Для таких циклонів характерний також так званий «око бурі» - центральна область діаметром 20-30 км з відносно ясною і безвітряної погодою. Тропічні циклони можуть в процесі свого розвитку перетворюватися на позатропічні. Нижче 8-10 ° північної і південної широти циклони виникають дуже рідко, а в безпосередній близькості від екватора - не виникають зовсім.
Мінімальний атмосферний тиск у циклоні припадає на центр ціклона- до периферії воно зростає, тобто горизонтальні баричні градієнти спрямовані зовні циклона всередину. У добре розвиненому циклоні тиск у центрі на рівні моря може знижуватися до 950-960 мбар (1 бар = 105 н / м2), А в окремих випадках до 930-920 мбар (при середньому тиску на рівні моря близько 1012 мбар).
Замкнуті ізобари (лінії рівного тиску) неправильної, але загалом овальної форми обмежують область зниженого тиску (баричну депресію) поперечником від декількох сотень кілометрів до 2-3 тисяч км. У цій області повітря знаходиться у вихровому русі. У вільній атмосфері, вище прикордонного шару атмосфери (близько 1000 м) він рухається приблизно по ізобарах, відхиляючись від баричного градієнта на кут, близький до прямого, вправо в Північній півкулі і вліво в Південній (внаслідок впливу відхиляючої сили Коріоліса і відцентрової сили, що виникає при русі по криволінійних траєкторіях).
У прикордонному шарі вітер внаслідок сили тертя більш-менш значно (в залежності від висоти) відхиляється від ізобар в бік баричного градієнта. У земної поверхні вітер утворює з баричним градієнтом кут близько 60 °, тобто до обертального руху повітря приєднується плин повітря всередину циклону. Лінії струму приймають форму спіралей, сходяться до центру циклону. Швидкості вітру в циклоні сильніше, ніж в суміжних областях атмосфери- іноді вони досягають більш 20 м / с (шторм) і навіть більше 30 м / с (ураган).
У зв'язку з висхідними складовими руху повітря, особливо поблизу фронтів атмосферних, в циклоні переважає хмарна погода. Основна частина атмосферних опадів в позатропічних широтах випадає саме в циклоні. Внаслідок вихрового руху повітря в область циклону втягуються різні по температурі повітряні маси з різних широт Землі. З цим пов'язана температурна асиметрія циклону: у різних його секторах температури повітря різні. Це відноситься особливо до рухомих циклонів, що виникають на головних фронтах тропосфери (арктичних, антарктичних, полярних). Спостерігаються, однак, слабкі («розмиті») циклони над теплими ділянками земної поверхні (пустелі, внутрішні моря) - так звані термічні депресії - малорухливі, з досить рівномірним розподілом температури.
З висотою ізобари циклону поступово втрачають замкнуту форму. Це відбувається по-різному, залежно від стадії розвитку циклону і від розподілу температури в ньому. У початковій стадії розвитку рухливий (фронтальний) циклон охоплює лише нижню частину тропосфери. У стадії найбільшого розвитку циклон може поширюватися на всю висоту тропосфери і навіть простягатися в нижню стратосферу. Термічні депресії завжди обмежуються нижньою тропосферою.
Рухливі циклони переміщаються в атмосфері в загальному з заходу на схід. У кожному окремому випадку напрямок переміщення визначається напрямком загального переносу повітря у верхній тропосфері. Протилежні переміщення рідкісні. Середні швидкості переміщення циклону порядку 30-45 км / год, але зустрічаються циклони, які рухаються швидше (до 100 км / год), особливо в початкових стадіях розвитку-в заключній стадії циклони можуть довго не міняти положення.
Переміщення циклону через який-небудь район викликає різкі й значні місцеві (локальні) зміни не тільки атмосферного тиску і вітру, але також температури і вологості повітря, хмарності, опадів.
Рухливі циклони розвиваються звичайно на раніше виникли головних фронтах тропосфери, як хвильові обурення при перенесенні повітря по обидві сторони фронту. Нестійкі фронтальні хвилі зростають і перетворюються на циклонічні вихори. Переміщаючись уздовж фронту (зазвичай витягнутого по широті), циклон, в свою чергу, деформує його, створюючи меридіональні складові вітру і тим сприяючи перенесенню теплого повітря в передній (східній) частині циклону до високих широт і холодного повітря в тиловій (західної) частини циклону - до низьких широт. У південній частині циклону в нижніх шарах створюється так званий теплий сектор, обмежений теплим і холодним фронтами (стадія молодого циклону). У подальшому, при змиканні холодного і теплого фронтів (оклюзія циклону), тепле повітря відтісняється холодним повітрям від земної поверхні у високі шари, теплий сектор ліквідується, і в циклоні встановлюється більш рівномірний розподіл температури (стадія оклюдованого циклону). Запас енергії, здатної перетворитися в кінетичну, в циклоні іссякает- циклон затухає або об'єднується з іншим циклон.
На головному фронті зазвичай розвивається серія (сімейство) циклонів, що складається з декількох циклонів, що переміщаються один за іншим. Наприкінці розвитку серії окремі ще не затухшим циклони, об'єднуючись, утворюють великий, малорухомий, глибокий і високий центральний циклон, що складається з холодного повітря у всій своїй товщі. Поступово і він загасає. Одночасно з утворенням циклону виникають між ними проміжні антициклони з високим тиском у центрі. Весь процес еволюції окремого циклону займає кілька днів-серія циклонів і центральний циклон можуть існувати один-два тижні. У кожній півкулі в кожен момент можна виявити кілька головних фронтів і пов'язаних з ними серій ціклонов- загальне число циклонів за рік складає багато сотень над кожною півкулею.
Є певні широти і області, в яких освіта головних фронтів і фронтальних обуренні відбувається відносно регулярно. В результаті існують певні географічні закономірності в повторюваності виникнення і переміщення циклонів і антициклонів і їх серій, тобто в так званій циклонічної діяльності. Однак впливу суші і моря, топографії, орографії та ін. Географічних чинників на утворення і переміщення циклонів і антициклонів та їх взаємодію роблять загальну картину циклонічної діяльності дуже складною і швидко мінливої. Циклонічна діяльність призводить до междушіротному обміну повітрям, кількістю руху, тепла, вологи, що робить її найважливішим фактором у загальній циркуляції атмосфери.
Циклони виникають не тільки в атмосфері Землі, але і в атмосферах інших планет. Наприклад, в атмосфері Юпітера вже багато років спостерігається так зване Велика червона пляма, яке є, по всій видимості, долгоживущим антициклоном.