Владимир Мезенцев

ВЕТЕР

Глава первая

ЧТО ТАКОЕ ВЕТЕР?

Одежда Земли

Велика наша Земля. Много тысяч километров нужно проехать по суше и по воде, чтобы совершить кругосветное путешествие. Но везде, куда бы вы ни попали, как теплым одеялом, землю окружает воздушная оболочка — атмосфера («атмосфера» — греческое слово, составленное из двух слов: «атмос» — воздух и «сфайра» — шар, оболочка). Это одежда Земли. Воздух лежит на Земле слоем толщиной в несколько сотен километров и защищает ее от холода межпланетного пространства. В этом воздухе каждодневно гуляют многочисленные ветры земли.

Что же представляет собой земная одежда — воздух? Отличается ли он чем от других окружающих нас предметов?

Каждый знает, что любой предмет занимает какое-то место и имеет свой определенный вес. Но занимает ли место воздух, весит ли он что-нибудь?

Изучая свойства воздуха, ученые давно ответили на этот вопрос. Да, воздух всегда занимает место и имеет вес, как и все предметы. Проверить это просто каждому из вас.

Опустите, например, опрокинутый вверх дном стакан в воду. Вы увидите, что вода не заполняет его. Это воздух, находящийся в стакане, не впускает ее. Но стоит вам слегка наклонить стакан, как воздух в виде пузырьков выйдет из него, и вода займет место улетевшего воздуха.

Нетрудно также убедиться и в том, что воздух имеет вес. Для этого надо взять две большие пустые стеклянные бутыли, плотно закрыть их специальными пробками (устройство которых видно на рис. 1) и уравновесить бутыли на весах. Если вы теперь, открыв зажим на одной из пробок, отсосете из бутыли часть воздуха в себя и тут же закроете зажим снова, то эта бутыль станет легче. Значит, воздух, отсосанный вами, имел вес.

Рис. 1. Обе бутыли имеют один и тот же вес; но если из правой бутыли отсосать воздух, она станет легче.

При очень сильном охлаждении воздух можно превратить в жидкость, а эту жидкость заморозить; получится твердое тело голубоватого цвета.

Когда ученые стали взвешивать воздух, они увидели, что не везде вес его одинаков. Самый большой вес воздуха оказался на уровне моря: здесь один кубометр воздуха при температуре нуль градусов весил около 1300 граммов, то есть примерно в 770 раз меньше воды. Но чем выше от уровня моря брали для взвешивания воздух, тем меньше весил один кубометр его. Так, кубометр воздуха, взятый с высокой горы, весил уже в два раза меньше. Выходит, что вверху, над землей, воздух не так плотен, как у самой земли. В каждом кубометре воздуха там содержится меньшее количество газов, из которых состоит воздух (главные составные части воздуха: азот и кислород). Иными словами, чем выше над землей (или, точнее, над уровнем моря) находится воздух, тем он больше разрежен. Когда люди стали подниматься высоко над землей, было установлено, что, например, на высоте 12 километров кубометр воздуха весит только 319 граммов.

Таким образом, получается, что воздушная оболочка Земли состоит как бы из многих слоев различной плотности, лежащих друг на друге. Чем ближе к Земле находится воздушный слой, тем он плотнее. Это и понятно, если вспомнить, что земной шар притягивает к себе все предметы. Сила этого притяжения и выражается весом предметов. А так как воздух тоже имеет вес, то верхние слои воздуха давят на нижние и уплотняют их.

Давление воздуха передается во все стороны одинаково. Значит, воздух давит и на все окружающие нас предметы. Понятно, что, чем плотнее воздух, тем больше его давление. С высотой давление воздуха постепенно понижается.

Сила давления воздуха огромна; на земле она равняется одному килограмму на каждый квадратный сантиметр площади любого предмета.

Есть очень простой и наглядный опыт, показывающий силу этого давления.

Налейте в стакан доверху воды, закройте его небольшим листом бумаги и, придерживая этот лист рукой, быстро переверните стакан вверх дном. Теперь вы можете опустить поддерживающую лист руку — на него будет давить сам воздух, и вода не потечет из стакана (рис. 2).

Рис. 2. На лист бумаги снизу давит окружающий стакан воздух; благодаря этому вода не выливается из стакана.

Рождение ветра

Каждый из вас может сделать маленький искусственный ветер. Для этого стоит лишь помахать перед собой каким-либо предметом — книгой, газетой или платком; спокойный воздух придет в движение, в лицо ударит волна воздуха. Из этого примера видно, что ветер получается тогда, когда приходит в движение воздух.

Вспомните жаркий летний день. Ослепительное солнце стоит высоко над головой. На деревьях не шелохнется ни один лист. Воздух горяч и недвижим. Прозрачным столбом поднимается вверх дым из труб и тает в вышине.

Но вот вдруг зашевелились листья деревьев, и вы чувствуете, как жаркий, застоявшийся воздух тронулся и поплыл медленно, как бы нехотя, освобождая место для притекающего воздуха. Дышать становится легче.

Постепенно движение воздушного потока усиливается. Вот вы уже ощущаете на лице совсем свежий, прохладный воздух. В каждую секунду около вас перемешаются уже большие воздушные массы. Клубы дыма быстро уносятся вместе с движущимся воздухом. Набегающие воздушные массы колеблют ветви и молодые стволы деревьев.

Говорят: дует ветер. Значит, действительно, ветер — это движение воздуха, перемещение его над землей.

Ветры различают по их направлению и скорости, или, как говорят, силе.

Чтобы определить направление и силу ветра, применяют различные приборы. Самый несложный из этих приборов — флюгер. Вот как, например, устроен один из простейших флюгеров (рис. 3).

Рис. 3. Флюгер.

На высоком столбе вертикально закреплен стальной стержень.

Сверху на него надета железная трубка, к которой прикреплены с одной стороны две пластинки, а с другой — стерженек с металлическим шаром на конце. Это так называемая флюгарка. Флюгарка свободно вращается вместе с трубкой на вертикальном стержне и таким образом показывает направление ветра. Пластинки флюгарки всегда направлены в ту сторону, куда дует ветер, а стерженек с шаром — туда, откуда дует ветер.

Ветер может дуть со всех сторон горизонта — с юга, востока, севера и запада. Название ветру дается по той стране света, откуда он дует, то есть ветер, дующий с юга, называется южным и т. д. Различаются также северо-восточные, северо-западные, юго-восточные и юго-западные ветры. Чтобы точнее определять, какой именно из этих ветров дует, в нижнюю часть вертикального стального стержня флюгера ввинчивают от четырех до восьми металлических прутьев (рис. 3); каждый из этих прутьев указывает определенную страну горизонта — север, юг, юго-запад и т. д.

На верхнем конце подвижной трубки флюгера укреплено приспособление, показывающее силу ветра. Оно состоит из железной рамы, к верхней части которой привешена металлическая дощечка. Эта рама закреплена на трубке таким образом, что плоскость дощечки всегда перпендикулярна к направлению ветра. Если ветра нет, дощечка висит вертикально. Но как только начинает дуть ветер, она отклоняется в сторону, и тем больше, чем сильнее ветер.

Скорость ветра измеряют метрами в одну секунду. Для того, чтобы узнавать по дощечке, какой силы дует ветер, сбоку у железной рамы имеется дуга, в которую вставлены восемь маленьких штифтов.

Силу ветра принято также обозначать в условных цифрах — баллах. Полное затишье — штиль — обозначается 0 баллов. Тихий ветер, со скоростью один метр в одну секунду, соответствует 1 баллу. Дальше следуют: легкий ветер — (2–3 метра в секунду) — 2 балла; слабый — 3 балла; умеренный — 4 балла; свежий — 5; сильный — 6; крепкий — 7; очень крепкий — 8; шторм — 9; сильный шторм —10; жестокий шторм —11; ураган — 12 (рис. 4).

Рис. 4. Баллы: 1 балл — слегка отклоняется дым из труб, скорость ветра 1 м/сек. 3 балла — движутся листья; скорость ветра 4–5 м/сек. 5 баллов — качаются ветви; скорость ветра 9—10 м/сек. 7 баллов — качаются тонкие стволы деревьев; скорость ветра 14–17 м/сек. 9 баллов — качаются большие деревья; скорость ветра 21–24 м/сек. 12 баллов — разрушительное действие ветра; скорость ветра — 34 и более м/сек.

Для наблюдения ветра в верхних слоях атмосферы применяют другие приборы, например шары-пилоты. Это небольшие резиновые шары, наполненные легким газом — водородом. Они способны подниматься вверх на тридцать — сорок километров. Наблюдая с земли за их передвижением, можно определять как направление, так и скорость ветра на различных высотах.

Но каким образом и почему приходят в движение над Землей массы воздуха? Где и отчего рождается ветер?

Причина, вызывающая ветры, давно найдена. Это различное давление воздуха, или, как говорят, различное атмосферное давление в разных местах, находящихся на одной и той же высоте над уровнем моря.

Мы уже говорили, что атмосферное давление сильно убывает с высотой. Но, оказывается, и над самой поверхностью Земли давление воздуха не бывает одинаковым и постоянным. В одном месте оно выше, в другом — ниже; сегодня, скажем, в Москве давление понижается, а завтра, наоборот, начинает повышаться. И так происходит все время. Почему это так, мы расскажем дальше.

Как же различное давление воздуха вызывает движение огромных воздушных масс? А вот как.

Куда течет вода в реке? Для каждого ясно — в сторону уклона. И чем больше этот уклон, тем быстрее течет вода.

Подобное явление происходит и в воздухе. Чем сильнее сжат воздух, то есть чем больше его давление, тем сильнее он стремится расшириться, раздаться во все стороны. Но куда воздух может расширяться, когда он окружает всю Землю? А туда, где воздуха меньше, где давление его ниже. Так и «текут» всегда воздушные массы из мест с большим давлением воздуха в те места, где атмосферное давление меньше. И чем больше разность этих давлений в каких-либо двух соседних областях, тем стремительнее происходит между ними передвижение воздушных масс, тем сильнее там дует ветер.

Вот почему рождается на Земле ветер, и вот почему он так различен по своей силе — от легкого ветерка до урагана.

Воздух путешествует

Отчего же, однако, меняется на Земле давление воздуха? Ответим теперь и на этот вопрос.

Попробуйте сделать такой опыт. Опустите горлышко холодной пустой бутылки в воду и согрейте ее после этого руками. Как только стекло бутылки слегка нагреется, из нее через воду выйдет несколько пузырьков воздуха.

О чем это говорит? О том, что нагретый воздух всегда стремится расшириться. В нашем опыте воздух нагрелся от теплых стенок бутылки.

Но стоит только воздуху расшириться, как плотность его уменьшится, и его начнет вытеснять вверх со старого места более холодный, более тяжелый, плотный воздух. Расширившийся воздух всплывает вверх, как всплывает в воде масло.

Когда вы топите печь, вы используете как раз это свойство воздуха. В топке воздух так нагревается, что с силой устремляется в трубу — кверху. Его место занимает другой — холодный воздух, идущий из комнаты. Создается всем известная «тяга».

Так и в природе. Лишь только где-либо воздух нагрелся сильнее, чем в соседнем месте, как он тут же всплывает вверх, так как его начинает вытеснять находящийся рядом более холодный и тяжелый воздух: на освободившееся место начинают притекать другие воздушные массы. Таким путем и образуются воздушные течения, возникает ветер.

А нагревается воздух везде по-разному, и вот почему.

Тепло, идущее от солнца, почти не согревает воздуха; оно всё доходит до земли и нагревает ее поверхность. А уже от нагретой земной поверхности согревается и воздух, лежащий над ней.

Выйдите в мартовский солнечный день на улицу. В эти дни солнышко начинает пригревать уже по-весеннему. И вот, хотя градусник на воздухе еще показывает два-три градуса мороза, с крыш домов, освещенных солнцем, уже весело капает вода. Это солнечные лучи нагрели края крыши, и она растопила часть снега. Если вы пощупаете на солнечной стороне стены деревянных домов, то почувствуете, что они также теплые.

А в летнее время, вероятно, каждый из вас наблюдал, как в жаркий безветренный день вдали на горизонте, все предметы как бы дрожат. Это объясняется тем, что большие массы теплого воздуха, нагревшись от согретой солнцем Земли, беспрерывно поднимаются вверх.

Сама же поверхность Земли нагревается солнцем различно. Это понятно. Поверхность земного шара состоит из самых различных участков: лесов, степей, водных пространств, камня. Все эти участки нагреваются неодинаково. Вот, например, рядом лежащие луг и пашня. Что из них нагреется сильнее? Конечно, пашня. Черная земля всегда поглощает больше тепла, чем зеленая трава.

От различно нагретых участков Земли по-различному нагреваются и массы воздуха, лежащие над ними. А вследствие этого воздух в одном месте, где он сильно нагрелся, скажем, над степью, расширится, плотность его уменьшится, он станет легче и устремится вверх, так как его будет вытеснять рядом лежащий более холодный воздух. Наоборот, в другом месте, например в лесу, воздух почти не согреется и останется на месте.

Но ведь если воздух, находящийся над степью, будет уходить вверх, то на его место у Земли будет притекать воздух с соседних участков. И вскоре со стороны леса сюда хлынут воздушные потоки, то есть подует ветер. Такие местные ветерки многие, наверное, наблюдали летом: в жаркий-жаркий день вдруг из ближнего леса потянет прохладой.

Посмотрим теперь, что происходит дальше с теми воздушными потоками, которые пустились в путешествие.

Воздух над степью, нагревшись, поднимается кверху. Здесь слои воздуха не так плотны, и нагреты они значительно меньше. Поэтому поднявшийся теплый воздух расходится среди разреженного верхнего воздуха и сам становится менее плотным. Исследования, проведенные физиками, показали, что при разрежении воздуха он охлаждается. На этом свойстве воздуха основано действие холодильных машин. По этой причине, сколько бы теплого воздуха ни подымалось кверху, на большой высоте, где воздух всегда очень сильно разрежен, царит холод. Однако поднявшийся над степью воздух несколько увеличивает давление там, где он распределяется среди высотных холодных воздушных масс.

С другой стороны, в лесу, как только из него воздушный поток устремится в степь, будет освобождаться больше и больше места; давление остающегося воздуха будет падать сильнее и сильнее. Но ведь на нижние слои воздуха всегда давят верхние. Поэтому место уходящего в степь воздуха будут сразу же занимать воздушные массы, опускающиеся из более высоких слоев воздуха. Значит, высокое давление лесного воздуха будет постоянно поддерживаться притекающим с вышины холодным воздухом. Но зато там, вверху над лесом, давление будет падать. И вот тогда-то сюда потечет воздушный поток из верхних слоев воздуха, лежащих над степью. Таким образом вверху образуется ветер с направлением, противоположным наземному ветру, дующему из леса (рис. 5).

Рис. 5. Схема образования местного ветра. Над степью нагретый воздух устремляется кверху, а на его место притекает воздух из леса.

В этом нетрудно убедиться очень простым способом. Если внимательно понаблюдать за направлением плывущих в небе облаков, то можно увидеть, что они часто идут в другую сторону, чем дует ветер на земле. Значит, там, в вышине, дует ветер другого направления.

Куда дует ветер

Мы рассказали о путешествии воздуха на одном маленьком участке земной поверхности. Но воздух не страшится и очень больших путешествий. Более того. Вся земная атмосфера находится в постоянном движении — от экватора до полюсов (экватор — воображаемая линия на Земле, делящая земной шар на две равные половины — северную и южную). Именно благодаря этим огромным перемещениям воздушных масс и возникает на Земле большинство различных ветров, как постоянных, так и переменных.

Вечное путешествие воздушных масс над Землей объясняется, как мы уже сказали, различным атмосферным давлением воздуха на поверхности Земли. А это давление в значительной мере зависит от температуры воздуха: чем сильнее нагрет воздух, тем ниже его давление.

Если бы вся поверхность Земли была совершенно однородной и Земля не вращалась бы, передвижение воздушных масс было бы очень простым. В этом случае в каждом полушарии воздух путешествовал бы по одному большому кругу — от полюса к экватору.

В самом деле, у экватора воздух нагревался бы сильнее всего, а у полюсов — слабее всего. Вследствие этого у экватора существовали бы постоянные потоки воздуха, восходящие кверху, и сюда благодаря понижению давления приходили бы массы арктического холодного воздуха от полюсов. В свою очередь к полюсам шел бы постоянный приток воздуха из верхних слоев атмосферы, и таким образом вверху существовал бы ветер от экватора к полюсам.

Однако на самом деле мы знаем, что поверхность земного шара далеко не одинакова. Благодаря этому кругом нас ежечасно рождаются и умирают различные местные ветерки. Кроме того, так как Земля вращается вокруг своей оси, движение воздуха над Землей от полюсов к экватору и обратно происходит не так просто, как это было только что описано. Правда, зарождение ветров у экватора именно таково, как мы рассказали.

Вдоль экватора с той и другой стороны находятся самые жаркие места земного шара. Благодаря этому здесь повсеместно у Земли наблюдается постоянное пониженное давление воздуха. В то же время на север и на юг от экватора находятся области повышенного воздушного давления. Поэтому в сторону экватора круглый год дуют постоянные ветры со скоростью шести-семи метров в секунду.

Но на направление этих ветров действует вращение Земли. Как известно, Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Вследствие этого в Северном полушарии воздушные потоки, идущие к экватору прямо с севера, отклоняются к западу и превращаются в северо-восточные ветры; в Южном полушарии южное направление ветров смещается к юго-востоку.

По той же причине верхние воздушные течения, направляясь от экватора к полюсам, на своем пути все более и более отклоняются на восток, пока не превращаются в западные ветры. Таким образом, воздушные массы, идущие от экватора, не попадают к полюсам, а задерживаются в странах умеренного климата. Постоянно притекающий сюда экваториальный воздух уплотняется и постепенно опускается к земле; в результате здесь создаются области повышенного атмосферного давления и рождаются ветры, дующие к экватору и к полюсам.

Так осуществляется обмен воздуха между экваториальными областями и странами умеренного климата. У самого экватора находится узкая полоса, где постоянно дуют лишь слабые переменные ветры. Зато здесь нередко возникают непродолжительные, но очень сильные тропические бури.

В более северных областях земного шара наблюдается иная картина. Здесь области повышенного давления находятся как у полюсов, так и в тех местах, куда притекает экваториальный воздух. А между ними находятся районы с пониженным атмосферным давлением. Сюда и устремляются воздушные потоки как от полюсов, так и из стран умеренного климата. Опять-таки благодаря вращению Земли эти потоки превращаются в ветры: дующие от полюсов — в северо-восточные и юго-восточные (для двух полушарий) и дующие из стран умеренного климата — в северо-западные и юго-западные.

Такова, в общих чертах, картина передвижения воздушных масс над Землей.

Место встречи различно нагретых воздушных масс называется фронтом. Фронт никогда не находится в покое. Когда воздушные массы движутся с различной скоростью или когда одна воздушная масса перемещается в одном направлении, а другая — в обратном, то в этом случае линия фронта прогибается, здесь образуются воздушные волны. При этом холодный воздух сильнее и сильнее поворачивает на юг, «подтекает» под теплый воздух и вытесняет его вверх. Массы же теплого воздуха отклоняются к северу и в свою очередь оттесняют перед собой холодный воздух. В результате там, куда движутся массы теплого воздуха, давление падает, а в тех местах, куда наступают холодные массы, давление растет.

Возникает область, в центре которой образуется пониженное давление воздуха. Такую область называют обычно циклоном («циклон» значит «круговой») (рис. 6).

Рис. 6. Образование циклона. Теплые и холодные потоки воздуха образуют огромные завихрения.

Ветер в циклоне дует от краев к центру таким образом, что образуется круг ветров, дующих против часовой стрелки.

Образовавшись, циклон не стоит на одном месте; он смещается в сторону движения теплых воздушных масс. За сутки циклон нередко перемещается на тысячу километров — на пути его движения возникают сильные ветры.

Очень часто вслед за образованием одного циклона за ним возникают новые, которые и следуют один за другим. Между областями пониженного давления, то есть циклонами, образуются другие области — области повышенного давления. Их называют антициклонами. Направление ветра в антициклонах — от центра к краям.

С образованием и перемещением циклонов и антициклонов и связаны главным образом возникновение и смена самых различных ветров в странах умеренного климата.

Глава вторая

ВЕТРЫ МИРА

Торговый ветер

Непостоянны ветры в природе. Недаром про людей с шаткими и непостоянными взглядами говорят: «куда ветер дует».

Наблюдая за погодой, можно видеть, что ветер очень часто меняет и свою силу, и направление. Бывает, что даже в течение трех-четырех часов он то стихнет совсем, то усилится до свежего ветра. Чаще это происходит весной. Особенно капризны и изменчивы ветры мая: в течение месяца ветер приходит со всех сторон горизонта: с севера и юга, с запада и востока.

Так бывает в большинстве областей нашей родины, а также почти во всех странах Западной Европы. Только при внимательном изучении воздушных течений можно определить, какой ветер в том или ином районе является господствующим, то есть дует здесь чаще всего.

Но есть и такие места на земном шаре, где месяцами дует постоянный ветер в одном направлении, с одинаковой силой. Это бывает, например, там, где долго держится постоянное низкое давление воздуха. С таких ветров мы и начнем наш рассказ о том, какие бывают на земле ветры.

3 августа 1492 года от берегов Испании отправились в далекое и опасное путешествие — на поиски удобного пути в сказочную Индию — три парусных корабля. Вел корабли путешественник Христофор Колумб. Он был уверен в своих силах и верил в успешное окончание путешествия. Однако далеко не все матросы его кораблей разделяли бодрость и уверенность своего командира. Многие с тяжелым сердцем покинули берега своей родины. Вернутся ли они обратно?

Вот уже около двух месяцев корабли плыли на юго-запад среди незнакомых вод Атлантического океана. Кругом была одна вода. Среди матросов поднималось недовольство. Куда они плывут?

И тут появилась новая беда: уже вторую неделю дул свежий попутный ветер!

Парусные корабли быстро продвигались вперед и вперед, все дальше от родных берегов. Суеверные моряки со страхом ждали, когда окончится этот ветер. На родине они привыкли, что ветер меняет свое направление очень часто.

Прошла еще неделя. Ветер все так же дул в спину с северо-востока с одинаковой силой, не переставая ни на час. Ему уже давно никто не радовался. Напуганные моряки думали сейчас только об одном: как они поплывут обратно? Ведь плыли они на парусных кораблях, и, чтобы вернуться на родину, нужен был ветер, дующий в обратную сторону.

Так впервые люди познакомились с постоянными ветрами, дующими близ экватора. Эти ветры называются пассатами.

Когда первые путешественники изучили пассаты Северного и Южного полушарий, купеческие парусные корабли стали с успехом пользоваться этими постоянными ветрами, так что пассаты стали называть торговым ветром.

По берегам Индийского и Тихого океанов, а также у берегов Восточной Азии дуют другие постоянные ветры — муссоны. Это — сезонные ветры. Полгода они дуют в одном направлении, а полгода — в другом.

Возникают муссоны благодаря различному прогреванию и охлаждению воды и суши в разные времена года. Зимой над сушей господствует высокое давление, а давление над океаном падает, и сюда с материка дует всю зиму постоянный ветер — муссон. Летом, наоборот, давление над сушей более низкое, и к ней с моря дует летний муссон.

Летние муссоны приносят с океана сильно влажный воздух, а с ним постоянные дожди. Зимой, наоборот, стоит сухая погода, так как ветер постоянно дует с материка в море. Благодаря этому муссоны играют большую роль в жизни индусов — жителей Индии. Все свои сельскохозяйственные работы индусы производят, приноравливаясь к этим ветрам.

Наблюдают люди и такие ветры, которые дуют только в определенные, например дневные или ночные, часы так же с одной силой и в одном направлении. Это бывает по берегам больших озер и морей. Кому приходилось бывать летом в таких местах, тот помнит легкий прохладный ветерок, дующий днем с моря на берег. Его называют бриз («бриз» — английское слово, значит — «легкий ветерок»).

В чем причина возникновения бриза?

Все в том же: днем поверхность земли нагревается солнцем почти всегда сильнее, чем поверхность воды. От этого давление воздуха у земли падает, и сюда от воды притекают массы более плотного воздуха.

К вечеру бриз уменьшается и, наконец, совсем стихает. Это и понятно. Ведь земля вечером быстро охлаждается. Вода же значительно дольше сохраняет дневное тепло. В результате ночью воздух над водой становится теплее, чем над сушей, его давление здесь понижается. Появляется ночной бриз — с берега к воде.

В гористых местностях наблюдаются так называемые горные и долинные ветры. Склоны и вершины гор ночью охлаждаются сильнее долин, и холодный горный воздух скатывается в это время в долины. Возникает горный ветер. Напротив, днем воздух долин нагревается сильнее и, вытесняемый притекающими более холодными воздушными потоками со стороны, он поднимается по склонам гор кверху — дует долинный ветер. В долинах высоких гор такие ветры наблюдаются почти всё время года.

Пассаты и муссоны — это ветры, которые образуются в результате больших перемещений воздушных масс над Землей — вследствие обмена воздуха между экватором и странами умеренного и холодного климатов. Этим они отличаются от всех других, присущих лишь отдельным небольшим районам ветров. К последним относятся уже описанные бризы, горные и долинные ветры, а также и такие ветры, как фён, бора, смерч и другие, о которых рассказывается в нашей книжке дальше.

Жаркий ветер со снежных гор

В центре Европы находится маленькая горная страна Швейцария. Здесь часты удивительные знойные ветры — фёны, дующие со снежных гор.

С фёном приходит в страну весна.

Горячими сухими потоками он низвергается с альпийских вершин в долины и в течение нескольких часов «съедает» весь снег. В Альпах этот ветер так и называют «пожиратель снега». Резко повышается температура воздуха, появляются первые весенние травы, набухают почки деревьев. Нередко зимние фёны повышают температуру в Альпах на пятнадцать — двадцать градусов в течение дня!

Фёны осенних месяцев приносят с собой зной и сухость. Они скверно действуют на растения и животных. Люди чувствуют изнеможение и слабость.

Долгое время ученые-метеорологи думали, что фён — это жаркий южный ветер, дующий из Африки.

Это неверно. Известно, что в Альпах дуют фёны и с севера и с северо-востока. На самом деле причина швейцарского фёна другая. Для образования фёна должно быть различное давление воздуха на разных склонах гор.

Вот как, например, возникает альпийский фён на северных склонах этих гор. Когда к западу или северо-западу от Альпийских гор образуются области с давлением воздуха более низким, чем на южных склонах гор (мы уже знаем, что давление воздуха часто бывает не постоянным), с южной стороны начинают дуть ветры. Но свободный приток воздуха сюда с юга закрыт горами. Поэтому быстрые потоки воздуха начинают падать в долины с горных вершин.

Так рождается ветер с гор. Но почему же он приносит тепло, а не холод? А вот почему.

Опускающиеся массы горного разреженного воздуха по мере падения в долины уплотняются все больше и больше. А уплотняющийся воздух нагревается при падении на каждые сто метров на 0,5–1,0 градус. Воздух всегда нагревается при сжатии. Вы можете убедиться в этом, прикоснувшись к велосипедной шине, когда ее накачивают воздушным насосом: шина сильно разогревается. Если вспомнить, что высота Альпийских гор достигает многих сотен метров, то станет понятно, почему подчас с их вершин низвергается знойный ветер.

К этому нужно добавить также, что зимой в горах часто верхние слои воздуха нагреты значительно сильнее, чем воздух, лежащий у самой земли (это явление носит название инверсии; оно возникает в горах благодаря тому, что в ночное время более тяжелый холодный воздух скатывается вниз и вытесняет из долин вверх нагревшийся у земли воздух). В результате при возникновении фёна в долины начинает падать уже сам по себе теплый воздух, да к тому же он еще согревается по дороге от уплотнения.

Швейцарский фён дует много часов подряд. На место спускающегося в долины воздуха приходят воздушные массы с юга; в движение втягиваются воздушные потоки на больших пространствах. Нередко к Альпам устремляются потоки влажного морского воздуха с широких просторов Средиземного моря и Атлантического океана. При перевале через горные хребты — Пиренеи и Альпы — этот воздух охлаждается (благодаря расширению) и при этом отдает здесь в виде тумана и дождей почти всю свою влагу. Поэтому-то, когда на северных склонах Альп дует сухой фён, на южных их склонах часто идут дожди.

Фёны бывают во всех горных странах. У нас они часты на Кавказе — в районах Сочи, Кутаиси и в Рионской долине. В Кутаиси ежегодно бывает свыше ста дней с фёном.

Знают фёны также в Крыму, на Алтае, в Средней Азии. Близ Ташкента они дуют с гор с северо-востока. Среднеазиатские зимние фёны повышают температуру до 22 градусов тепла. Бывают годы, когда в декабре — январе здесь при фёне всходит озимая пшеница!

Многие ветры мира, имеющие самые различные названия, по своей природе являются настоящими фёнами. Таковы, например, гармсиль — знойный южный или восточный ветер, дующий в предгорьях Копет-Дага и западного Тянь-Шаня (в Средней Азии); урсатьевский восточный ветер — в Ферганской долине; чинук — сухой и жаркий ветер восточного склона Скалистых гор (в Америке); в зимнее время этот ветер настолько сух, что снег испаряется, не превращаясь в воду!

Полюс ветров

В Антарктике, около Южного полюса Земли, на так называемой Земле Адели, находится самое бурное место нашей планеты. Это — полюс ветров.

Круглый год здесь не прекращается ветер. За долгие дни он лишь «делает передышку» на час-два и затем принимается дуть с новой силой.

Двадцать метров в секунду — такова среднегодовая скорость ветра на полюсе ветров!

Так же называют иногда и одно из горных ущелий вблизи г. Новороссийска (черноморское побережье Кавказа). Здесь также круглый год свирепствуют жестокие ветры. Метеорологи подсчитали, что среднегодовая скорость ветра в этом месте значительно превышает десять метров в секунду.

Новороссийский ветер называется борá. Он приходит с северо-востока. Когда-то древние греки, жившие на побережьях Адриатического и Черного морей, называли холодный ветер с северо-востока бореем. Отсюда, вероятно, и произошло слово «бора».

Новороссийская бора по своему происхождению сродни фёну. Так же, как и фён, бора образуется при резкой разности атмосферных давлений над сушей и морем. Время от времени в холодные месяцы в северных областях Советского Союза, а также в скандинавских странах (Швеции, Норвегии, Финляндии) давление воздушных масс над землей резко повышается — образуются антициклоны. В то же самое время воздушное давление над теплым Черным морем остается низким. Вот тогда и устремляются сюда потоки северного холодного воздуха.

Новороссийск отгорожен с севера горным хребтом. Подходя к городу, потоки холодного воздуха с огромной силой скатываются с горного перевала вниз к морю. Скорость ветра нередко превышает здесь двадцать метров в секунду. Такой ветер может вывернуть с корнем дерево. Высота горного хребта здесь невелика. Притекающий с севера холодный ветер при падении к морю не успевает нагреться больше, чем на три-четыре градуса. В результате в бухте резко падает температура воздуха (до пятнадцати-двадцати градусов мороза).

Наступлению боры всегда предшествует сильный северо-восточный ветер. На вершинах гор, окружающих Новороссийск, появляется легкий туман или небольшие облачка. Постепенно опускаясь, они окутывают скалы вершин. Усиливается ветер. Вскипает вода в бухте. И тут облачка начинают как бы падать вниз, скатываясь с вершин. Это пришла бора. Жестокий ветер превращает воды бухты в кипящий котел. Брызги воды летят на набережную, тут же застывая. Ветер валит телеграфные столбы, рвет провода, сносит крыши.

Суда, находящиеся в порту, торопятся уйти в море. У берега им будет плохо. Брызги ледяной воды зальют корабль, и, если не обрубать быстро намерзающий лед, судно может перевернуться и затонуть. Именно так во время боры 1848 года затонул вместе со своим экипажем тендер «Струя».

Запомнили новороссийцы также декабрьскую бору 1899 года. Она буйствовала целых восемь дней. Все здания на набережной были покрыты двухметровым льдом. Ветер опрокидывал товарные вагоны с грузом и сносил крыши.

Январская бора 1935 года выбросила на западный берег Новороссийской бухты большой датский корабль «Борнхолм». Одно парусно-моторное судно ветер угнал к берегам Турции!

Бора — один из самых сильных ветров в нашей стране. Средняя продолжительность ее — два дня. Дует она чаще всего в осенние и зимние месяцы.

В Сибири, в предгорьях Байкала, временами свирепствует местный ветер — сарма (это название идет от реки Сарма, впадающей в Байкал с северо-запада). Он налетает всегда внезапно и с такой силой, что сбрасывает в воду крупные камни. До сорока метров в секунду — такова сила сармы.

Причина этого ветра та же, что и у боры. В первые зимние месяцы, когда в Сибири стоят уже большие морозы, Байкал долго не замерзает. Благодаря этому здесь устанавливается, по сравнению с соседними районами, резко пониженное давление воздуха. И вот, если в это время сюда надвинется с запада антициклон, к воде по узким горным долинам с огромной скоростью начинают скатываться потоки воздуха.

То же происхождение имеет французский мистраль — сильный северо-западный ветер, дующий в нижней долине реки Роны и на побережье Средиземного моря. Временами мистраль достигает такой силы, что опрокидывает железнодорожные вагоны.

Ветры пустынь

Посмотрите на географическую карту мира. Пять частей света заселяют народы земного шара. Вот Америка, протянувшаяся от Аляски до Огненной Земли; Европа — наиболее заселенная часть Земли; Азия — самая большая часть света; Австралия — самый маленький из континентов Земли; Африка — знойный материк с огромными незаселенными пространствами.

На севере Африки вы видите надпись: «Сахара». Это пустыня, одно из самых жарких мест на Земле. Круглый год в Сахаре стоит нестерпимый зной. Дожди здесь редкие гости. Она занимает около 9 миллионов квадратных километров.

Люди избегают великой пустыни. Чем может она привлечь человека? В ней так мало необходимых для жизни воды и пищи. К тому же Сахара издавна отпугивала всех своими песчаными бурями. Эти бури называются самумами («самум» обозначает по-арабски «ядовитый», «отравленный»).

За час, полчаса до самума солнце начинает как бы заволакиваться мутной пленкой. На горизонте показывается маленькое темное облако. Оно быстро растет в размерах. Резкими порывами налетает жгучий ветер, поднимая в воздух песчаную пыль. Вот облако заняло уже полнеба (рис. 7).

Рис. 7. Самум надвигается.

С воем и свистом налетает самум на караван путников. Сквозь тучи песка виден только слабый красный диск солнца. Единственное спасенье людей — это лечь на землю и плотно закрыть голову одеждой. От зноя и удушья люди часто теряют сознание.

Какова же причина сильных ветров Сахары?

Все та же, что и в других местах. Вы уже знаете, что в Сахаре на протяжении многих сотен километров солнце очень сильно нагревает поверхность земли. Раскаленные пески отдают свое тепло нижним слоям воздуха, и они, нагревшись, устремляются вверх. Благодаря этому в Сахаре очень часто наблюдается пониженное давление воздуха у земли, и сюда устремляются со всех сторон воздушные массы. Возникают сильные ветры, дующие по направлению к Сахаре; она как бы втягивает в себя воздух из окружающих стран. Так образуются над пустыней песчаные вьюги.

Знает пустыня Сахара и другое грозное явление природы — огромные песчаные вихри-смерчи. Это вихри, образующиеся на перегретом песке. Горячий песок нагревает воздух до пятидесяти и более градусов тепла. Воздух с силой устремляется вверх. Поднимаясь по винтовым кругам, он увлекает за собой тучи песка. Над землей образуется вращающийся песчаный столб. Сметая все на своем пути, этот столб с шумом несется вперед, становясь все выше и толще.

Бывает, что за одним таким смерчем следует несколько других. Долгие часы они, шипя, кружат по пустыне, сталкиваются, рассыпаются, рождаются вновь.

В той же Африке, в долине реки Нила (Египет), много бед приносит, как его называют египтяне, «ветер, дующий пятьдесят дней». По-египетски это произносится «хамсин».

Хамсин, сухой и яростный ветер пустыни, свирепствует в Египте в летние месяцы часто не один день подряд. Только на час-два стихает временами этот ветер, а затем — с новой силой разрушает глиняные постройки египтян, губит деревья. Тучи мелкой песчаной пыли закрывают небо. Становится тяжело дышать. Жгучий песок забивает носоглотку, уши, глаза.

За час или два до наступления хамсина голубое безоблачное небо Египта желтеет. Солнце становится похожим на луну. В воздухе разливается такая духота, что звери, птицы и люди начинают задыхаться. Предчувствуя бурю, птицы и дикие животные прячутся по гнездам и норам.

Грозные странники

Грозны смерчи в пустыне. Но еще более страшны они в населенных местах. Здесь они часто называются тромбами и почти всегда возникают из грозовых туч.

Многие москвичи хорошо запомнили тромб 1904 года. Это было 29 июня. Во второй половине дня с востока показалась громадная, многоцветная туча, несущаяся с огромной скоростью на город. Она шла совсем низко над землей. В центре тучи был виден вращающийся вихрь, похожий на черный толстый канат. Позади этого вихря оставалась полоса разрушений.

Смерч прошел над восточной частью Москвы и ушел на северо-запад. В Лефортове, Сокольниках, на Басманной были самые сильные разрушения. Старинная Анненгофская роща почти целиком погибла в этот день. Ветром были повалены столетние деревья толщиной в один метр. Коровы, бродившие в роще, были подняты смерчем в воздух и «летали» в течение нескольких секунд! На Немецком рынке в центр смерча попал городовой. Он взлетел выше домов, и через минуту, раздетый и избитый градом, был брошен на землю. На одном из переездов подмосковной железной дороги взлетела железнодорожная будка вместе с обходчиком. Ее бросило на мостовую в сорока метрах от железнодорожного полотна. Перепуганный обходчик отделался лишь незначительными ушибами.

В Мытищах в центре смерча оказалась громадная дымовая труба вагоностроительного завода; она не выдержала напора ветра и рухнула.

Такова была сила московского смерча 1904 года.

И все эти беды смерч наделал за несколько минут.

Очень часты тромбы в Соединенных Штатах Америки. Там они называются торнадо — от испанского слова «торнадос», что значит «вращающийся».

Американские торнадо странствуют в течение многих часов и часто производят большие разрушения. Они достигают здесь подчас одного километра толщины.

Отдельные люди, попавшие в смерч, нередко «пролетают» по воздуху сотни метров и разбиваются о землю. Но известны и такие случаи, когда люди, «полетав» в воздухе, оставались все же живыми. Так, однажды человек спасся тем, что ухватился в воздухе за ствол несущегося дерева. Их бросило на землю в полукилометре от места подъема. Густые ветви дерева спасли человека от верной смерти.

На десятки километров уносит торнадо легкие предметы.

Воздух внутри торнадо настолько сухой и горячий, что за несколько минут засыхают на корню цветущие деревья! Кроме того, он сильно разрежен. От этого в домах при торнадо все стекла вылетают наружу, они выдавливаются более плотным воздухом, находящимся внутри помещений. По этой же причине торнадо с особенной легкостью срывает с домов крыши.

Смерчевые столбы почти всегда насыщены электричеством. Прохождение смерча сопровождается сильной грозой. Целые снопы молний сыплются из его верхней части. Благодаря этому в ночное время смерчи обыкновенно светятся, как бы залитые пламенем. Когда такой светящийся столб проходит через город, кажется, что все здания в огне. И, действительно, в десятках мест начинаются настоящие пожары: вылетающие из смерчевого облака молнии делают свое дело.

Когда смерч «гуляет» по земле, он закручивает винтом и втягивает вверх воздух вместе с различными предметами. Но когда на пути его попадает какой-либо водоем — речка, пруд, озерко, вверх устремляется вода. Образуется водяной столб. И если речка или озерко невелики, то нередки случаи, когда смерч вычерпывает воду до дна.

Образуются смерчи и на море. Здесь водяной столб сливается с низкими грозовыми облаками. Иногда в море, как и в пустынях, гуляет не один, а несколько таких столбов.

Рис. 8. Смерчи на море.

Многие жители и курортники наблюдали такие смерчи на Черном море в районах Сочи и Туапсе в августе 1947 года.

Морские смерчи также возникают из грозовых туч. Еще задолго до появления водяного смерча над морем ходят темные, низкие тучи, похожие на черную одежду с рваными свисающими краями. Сверкает молния, гремит гром. Но вот вдруг один из свисающих отростков тучи удлиняется, вытягивается воронкой и опускается совсем близко к воде. Навстречу этой воронке, состоящей из влажных паров, с моря поднимается столб пенящейся воды. Вода бешено кружится, разбрасывая массу брызг, и, как по винту, поднимается выше и выше, пока не сольется с воронкой. Водяной смерч готов! Он расширяется вверху и внизу и суживается посередине. Со страшным шумом несется такой смерч по взбудораженным волнам. Неприятна встреча с этим чудовищем. Если вы находитесь в лодке, то берегитесь: водяной смерч закружит лодку, как маленькую щепку, перевернет и разломает ее в течение секунд.

Некоторые командиры военных кораблей, встречая в море смерчи, приказывали стрелять по ним из пушек. Часто такая мера действовала: пушечные ядра, попадая в смерчевый столб, разрывали его; нижняя часть столба падала в море, верхняя поднималась к тучам.

Конечно, не все смерчи так страшны, как только что описанные. Нередко они не имеют достаточно силы, чтобы поднять в воздух даже ребенка. Налетит такой смерч на поселок, поднимет в воздух тучи песка и пыли, закружит над домами сухие ветки и солому, разбросает на большие расстояния развешенное хозяйками белье и умчится дальше.

А маленькие смерчи и совсем безобидны. Каждый из вас видал их в летнее время на полях и дорогах. Единственно, на что они способны, — это подолгу крутить в воздухе мелкую дорожную пыль.

Но как же рождаются в природе смерчи?

Смерч в стеклянной банке

Давно допытывались ученые, какие причины вызывают грозные смерчи. Много высказывалось различных предположений о том, как они возникают. Но все это были только предположения. И вот тогда один ученый решил сделать смерч собственными руками. В небольшую стеклянную банку он налил на дно воды, плотно закрыл ее крышкой и пропустил через крышку стеклянную палочку. После этого он стал подогревать воду на спиртовой горелке. Как только внутри закрытой банки начали образовываться водяные пары, ученый с помощью маленького моторчика стал быстро вращать стеклянную палочку.

Вокруг этой палочки сразу же образовался столбик тумана — это охладившиеся частички пара, находящиеся рядом с палочкой, вращались вместе с ней. Так ученый получил первую, верхнюю, часть смерча — ведь смерчевый «хобот», опускающийся к земле или воде из грозового облака, также состоит из сгустившихся водяных паров. Оставалось получить нижнюю часть смерча. Для этого ученый, продолжая вращение стеклянной палочки, стал медленно опускать ее к воде. И вот, как только палочка приблизилась к воде, вода вскипела и поднялась маленьким столбиком навстречу туманному столбу. Искусственный смерч был получен (рис. 9).

Рис. 9. Получение искусственного смерча.

Этим опытом было доказано, что происхождение смерчей в природе объясняется чисто физическими причинами, а именно мощными завихрениями воздушных масс при прохождении грозовых туч.

Как же образуются эти завихрения?

Каждый из вас, конечно, видал водовороты в реке. Часто они образуются под мостом. Бегущая вода ударяется об опоры моста, отскакивает назад и, столкнувшись с напирающим сзади потоком, заворачивает в сторону. Вот в этом месте и образуется водоворот, — вода здесь начинает кружиться волчком.

Такое же явление происходит в воздухе — там, где температура и давление близлежащих слоев воздуха резко различны. Воздух, как вода в водовороте, получает здесь вращательное движение, и при этом образуются вихри и смерчи.

Песчаные и пыльные вихри образуются обычно в местах, где земная поверхность сильно нагревается солнечными лучами. От поверхности сильно нагревается в этом месте и воздух; наталкиваясь на менее теплый и более плотный воздух, подобно тому, как вода наталкивается на устои моста, горячий воздух образует завихрение. По спиральным кругам, вращаясь, он быстро устремляется вверх. Образуется вращающийся столб воздуха, который начинает втягивать в себя с земли все легкие предметы.

Каждый из вас может легко получить искусственный песчаный смерч. Возьмите металлический лист, посыпьте его мелким порошком кремнезема (чистого желтого песка) и нагревайте этот лист снизу паяльной лампой. Как только лист и порошок нагреются, на поверхности листа забегают красивые маленькие вихри.

Часто бывает и так, что вихри возникают при встрече воздушных потоков, остановленных какими-либо препятствиями: например, высокими холмами или горами.

Грозовые смерчи образуются в воздухе, там, где черная грозовая туча обрывается своими лохматыми краями. Именно тут получается резкая разница в температуре и давлении воздуха. Встречающиеся потоки воздуха с различной плотностью и температурой завихряются, начинают вращаться все быстрее и быстрее. Скорость этого вращения доходит подчас до семидесяти-восьмидесяти метров в секунду! Это уже не безобидный вихрь. Благодаря центробежным силам внутри бешено вращающегося столба воздуха образуется разреженное пространство, и воздух здесь сильно охлаждается. От этого водяной пар, который всегда находится в воздухе, сгущается в облако. Вот почему смерч и наблюдают в виде облачного столба, спускающегося к земле.

Как только смерчевый столб, бешено вертясь, приближается к поверхности земли или воды, навстречу ему поднимается воздушный или водяной поток, увлекаемый опускающимся смерчем.

Внутри смерчевого столба воздух течет всегда вниз, а по краям, как по штопору, несется вверх, увлекая за собой все, к чему прикасается «хобот» смерча.

Бывает и так, что смерч возникает в толще тучи и движется сперва в виде горизонтального вихря (рис. 10), доходит до края грозового облака и устремляется вниз.

Рис. 10. Американский торнадо. Ясно видна горизонтальная часть смерча.

В создании грозовых смерчей немалую роль играет атмосферное электричество.

Кругом нас в воздухе находится очень много электричества. Оно проявляется во многих, на первый взгляд загадочных, явлениях природы. Так, например, очень давно было известно явление, приводящее суеверных людей в ужас. Ночью во время грозы на крестах церквей, шпицах башен, мачтах кораблей и вообще на любых остриях вдруг загораются огни, похожие на свечу или факел. Эти огни называются огнями святого Эльма. Причина их появления — свечение воздуха под влиянием атмосферного электричества, которое особенно легко истекает с острых концов предметов.

Наиболее же частое проявление атмосферного электричества — это молния во время грозы.

Желая узнать, в какой мере участвует электричество в образовании грозовых смерчей, один ученый произвел такой опыт. Он налил в небольшую миску воды и поднес к ней палочку, заряженную электричеством. Тотчас же вода потянулась небольшим горбом к палочке. Точно так же вода в море тянется к спускающемуся «хоботу» смерча!

Значит, грозовые смерчи образуются не только от завихрений воздуха, но и от того, что в воздухе и облаках, в земле и воде всегда имеется атмосферное электричество. А особенно много его скопляется в грозовых облаках.

Цена урагана

Ураган, или тропический циклон, — это тот же вихрь, но гигантских размеров. Слово «ураган» обозначает «сильный ветер».

Самые сильные ураганы проносятся в южных странах — под тропиками.

Большинство европейцев не представляет себе, насколько велика может быть сила ветра при тропическом урагане и какие жертвы приносит с собой такой ураган.

Вот, например, что наделал «великий ураган» 1780 года:

Он возник в конце сентября у берегов Америки в Атлантическом океане. Потопив несколько парусных кораблей, застигнутых в открытом океане, он обрушился на Антильские острова: Барбадос, Санта-Лючию, Мартинику. Больше всех пострадал богатый, цветущий остров Барбадос. Тысячи людей на этом острове погибли под развалинами зданий. Несколько островных городов просто исчезли. Они были разрушены ветром до основания, и развалины домов унесены в море. Главный город острова Мартиника Сен-Пьер был целиком смыт гигантской морской волной.

В гаванях Антильских островов находилось тогда много французских и английских военных кораблей. Шла война между Англией и Америкой. Французы воевали на стороне американцев. Ураган не пощадил ни ту, ни другую сторону. Свыше четырехсот военных кораблей затонуло в тот день в бухтах и открытом море. Из бухты острова Мартиника ураганом унесло сорок четыре французских корабля. Свыше четырех тысяч военных моряков и солдат с этих судов нашли смерть на дне океана. На самом острове погибли десять тысяч жителей. Огромные потери людей были и на других Антильских островах.

Почти сорок тысяч человеческих жизней — такова была «цена» страшного «великого урагана» 1780 года!

Ураганы, равные по силе описанному, случаются очень редко. Как и катастрофические землетрясения, разрушающие целые города, их надолго запоминают местные жители. Но как ни велика их сила, вред от них все же ничтожен именно потому, что случаются они очень редко — раз в десятки, а то и в сотни лет — и захватывают небольшие пространства.

Однако гораздо менее разрушительные циклоны проносятся над тропическими океанами ежегодно. Наиболее часты они в морях Восточной Азии, в Южно-Индийском океане, Бенгальском заливе, на островах Вест-Индии. Здесь каждый год бывают два — четыре урагана.

Что же представляет собой тропический ураган?

В смерчах мощное движение воздуха совершается вверх по кругу, который имеет толщину в несколько десятков, редко в несколько сотен метров.

Другое дело — тропический циклон. Здесь также происходят мощные вихревые движения огромных воздушных масс. Но воздух тут движется широчайшей полосой по громадному кругу, который нередко достигает нескольких сотен километров в поперечнике.

Иными словами, ураган — это тот же смерч, только толщина его воздушного столба не десятки метров, а сотни километров! Отсюда понятно и другое название урагана — «циклон», что значит «круговой». По этому кругу и мчится при урагане ветер с бешеной скоростью, поднимая огромные волны в море и производя разрушения на суше. Вместе с тем весь этот гигантский круг вращающегося воздуха, как и смерч, несется вперед.

Если мы вспомним, как происходит движение ветра в циклонах стран умеренного климата (они описаны в первой главе), то увидим, что тропические циклоны похожи на них. Как и наши циклоны, тропические ураганы представляют собой огромные вращающиеся вихри, двигающиеся вперед. Однако между ними есть и большая разница.

Циклоны южных морей имеют значительно меньшие размеры, чем циклоны умеренных поясов. Зато сила ветра при тропических ураганах во много раз больше, чем при наших циклонах: скорость ветра в них колоссальна — до ста и более метров в секунду! Неудивительно, что такие циклоны производят большие разрушения. К тому же тропические циклоны всегда сопровождаются сильнейшими ливнями; поэтому ураганам сопутствуют наводнения.

Сила тропических ураганов в большой степени зависит от того, что воздушные массы южных стран всегда сильно перегреты и насыщены водяными парами.

Замечательное место представляет собой центр тропического циклона — «глаз» бури. Здесь, в круге, поперечником в пятьдесят-шестьдесят километров, царит тишина, в то время как кругом ревет и свищет ураганный ветер!

Совсем иной характер имеют наши циклоны. Это просто наступление плохой погоды с затяжными дождями или сырым снегом, с резкими, порывистыми ветрами, временами усиливающимися до шторма.

Образуются тропические циклоны, как мы уже сказали, всегда над южными морями, вблизи экватора. Их родина находится как раз в той полосе затишья, которая тянется узкой лентой вдоль экватора, то есть в местах раздела между пассатами Южного и Северного полушарий (на тропическом фронте). Было замечено также, что ураганы часто возникают в районах встреч пассатов и муссонов.

Образование тропических циклонов происходит в общих чертах таким же путем, что и циклонов наших областей.

Вращаясь, ураганы, как и наши циклоны, подвигаются в то же время вперед. Постепенно они расширяются и слабеют.

Отдельные ураганы заходят иногда очень далеко. Так, тропические циклоны Вест-Индии достигают порой берегов Северной Европы, правда, сильно ослабевшие.

Страны Восточной Азии знают другое название ураганных бурь — тайфуны. Но это тот же ураган. Особенно часты и жестоки тайфуны осенних месяцев. Проносясь над морскими побережьями, тайфуны разрушают и уносят с собой непрочные жилища японцев и корейцев.

Тайфуны Китая и Японии чаще всего рождаются при смене восточноазиатских муссонов — весной и осенью.

Наступление урагана, в отличие от смерча, чувствуется в природе за много часов до того, как бешено налетит первый порыв бури.

Замирает ветер. В воздухе разливается духота. Звери скрываются в норах. Птицы или забиваются в гнездах, или, перелетая с места на место, резкими криками выражают свое беспокойство. В небе появляются зловещие темноватые облачка.

Будет буря!

Шквал

Стоял март 1878 года. Уже двадцать дней над английскими островами дули сырые пронзительные ветры, шел попеременно то дождь, то снег, проносились весенние штормы. Неприятно было выходить из дома.

Но 24 марта на одной из пристаней толпилось много людей. Все они ожидали прибывающий из дальнего плавания фрегат «Эвридик». У каждого из встречающих на корабле были родные или друзья.

Время шло; корабля не было видно. Но вот около пяти часов вечера на горизонте показались мачты давно ожидаемого корабля. Через час он был уже в двух-трех километрах от берега. Нетерпение ожидающих все возрастало. Но в этот момент совершенно неожиданно налетел ураганный ветер. То был настоящий удар ветра. Ошеломленные, перепуганные люди были буквально сбиты с ног. Воющий ветер принес с собой огромные массы сырого снега. Сразу стало темно, как ночью. Однако не прошло и пяти минут, как ураганный ветер так же внезапно стих. Пропал снег, прояснилось небо.

Едва оправившись от испуга, люди вглядывались в море. Где корабль? Не случилось ли что с ним?

Но фрегата не было. Только через несколько дней водолазы нашли его на дне моря у входа в бухту. В течение четырех минут корабль был опрокинут ветром и затонул вместе со всем экипажем, не дойдя двух километров до берега.

Немало и других бед наделал в тот день этот внезапный, короткий ветер, пролетевший над побережьем Англии.

Это был шквал. После 1878 года ученые стали наблюдать повадки шквалов, описывать их прохождение над землей. Теперь мы уже многое знаем о том, какие причины порождают этот внезапно возникающий ветер, который и в наши дни может причинить большие неприятности, хотя, конечно, современным пароходам не страшны никакие бури.

По своей природе шквал — это тот же ураганный ветер. Он отличается только крайней внезапностью и малой продолжительностью.

Шквальный ветер сравнивают с ударом. Это правильно: настолько велики те опустошения, которые производит шквал в течение очень короткого времени — за какие-нибудь две-три минуты!

Шквал всегда идет длинной, узкой полосой — от двухсот метров до шести километров шириной. Скорость ветра достигает иногда ста и более метров в секунду, то есть свыше трехсот пятидесяти километров в час! Частым спутником шквала бывают грозы, на границе которых, при встрече холодных и теплых масс воздуха, и образуется этот внезапный ветер. Образование шквала всегда связано с резким изменением направления ветра.

Шквальное облако имеет очень характерный вид. Оно черное, с рваными краями и белой завесой дождя в глубине. Облако идет над самой землей; нижний его край находится в постоянном движении — каждую секунду он меняет свой вид.

В мае 1937 года очень сильный шквал пронесся над одним из районов Москвы. Он продолжался всего три с половиной минуты, но сколько произвел разрушений! На многих домах были сорваны крыши, с корнем вырваны огромные деревья, опрокинуты трамваи, убиты и искалечены люди. Сила ветра была такова, что в некоторых местах были выдавлены зеркальные стекла витрин!

Глава третья

РАБОТА ВЕТРА

«Кровавый дождь»

Это произошло более трехсот лет назад — в 1608 году. Жители одного маленького французского городка были насмерть перепуганы совершенно необычным дождем. Дождевые капли были темно-красного цвета! Следы этого дождя, напоминавшие свежую кровь, виднелись по всему городку — на одежде людей, на стенах домов, на деревьях. Многие из жителей были уверены, что это капли настоящей крови. Суеверные люди готовились к смерти. Такой страшный дождь, по их мнению, не предвещал ничего хорошего.

Однако дождь прошел, красные капли постепенно испарились, и люди оправились от испуга. С ними ничего не случилось.

Историки описали много дождей, подобных «кровавому дождю» 1608 года. С давних пор такие дожди наблюдают время от времени во многих странах.

Жители Франции, Италии, Испании и Турции не раз были свидетелями этого необычайного явления природы.

В чем же причина «кровавых дождей»?

Виновник таких дождей — ветер.

Отдельные смерчи и ураганы нередко путешествуют многие сотни километров. Часто в далеких пустынях ураганный ветер поднимает в воздух и несет с собой большое количество красноватой охровой пыли (охра — краска). Вот эта пыль, смешавшись с каплями дождя, и придает им вид крови.

Вспомните также, какого цвета бывает иногда вода в прудах, лужах, болотцах. Застоявшаяся вода этих водоемов часто приобретает зеленый, а иногда — буровато-красный оттенок. Особенно это бывает заметно в жаркие летние месяцы, когда, как говорят, вода «цветет». Этот «цвет» — бесчисленные количества различных мельчайших растений и животных, обитающих в такой воде. Они размножаются в ней чрезвычайно быстро. Увидеть эти мелкие организмы в отдельности можно только с помощью увеличительных стекол. Но когда таких созданий очень много, они придают воде определенный цвет. Часто эти растения и животные окрашены в красноватый цвет; в этих случаях и вода принимает красноватую окраску.

Вы уже знаете, что смерч может выбрать из болота или озерка всю воду, а затем где-нибудь дальше обрушить ее на землю в виде дождя. Понятно, что если вода будет полна мельчайшими животными и растениями красного цвета, то капли такого дождя будут напоминать кровь.

Еще интереснее была причина описанного выше «кровавого дождя» 1608 года. Конечно, и тогда красные капли дождя были не кровь. Это был… жидкий красноватый помет особых бабочек, массы которых ветер принес на город. Везде, куда только могли проникнуть эти бабочки, они оставляли свои следы, так похожие на капли крови, что они изумили и испугали жителей целого города. Внимательные наблюдатели заметили, что капли «крови» появлялись кое-где и внутри домов. Ясно, что туда дождь никак не мог бы попасть, а бабочки могли легко залететь в открытые окна.

Таким образом, и здесь ветер вместе с бабочками был причиной необыкновенного «дождя».

В некоторых местах Севера иногда выпадает красный снег. Появляясь неожиданно, за одну ночь, он также сильно пугает людей, хотя никакой опасности не представляет. И здесь причина — ветер.

Есть такое, очень маленькое, простейшее растение (состоящее всего из одной клетки) — первопузырник. Эта невидимая глазом водоросль не боится холода и может расти и размножаться даже на снегу. Размножается она чрезвычайно быстро. Цвет водоросли — красный. И вот, стоит только ветру принести откуда-нибудь на снег зародыши первопузырника, как через несколько часов этот снег весь покраснеет. Первопузырник закроет всю поверхность снега!

Таковы причины «кровавых» дождей и снегов.

Наблюдается в природе и зеленый снег. Впервые описали этот необычайный снег двое ученых около ста лет назад. Они обнаружили его в горах на острове Шпицберген (в Северном Ледовитом океане). Позднее находили такой снег и в горах Европы.

Конечно, и здесь нет никаких чудес. И здесь виновен ветер, заносящий на снег особые «снежные» водоросли зеленого цвета. Ученые установили, что в зеленом «цветении» снега участвуют три десятка различных мельчайших водорослей!

Много и других, порой совершенно удивительных, вещей приносит с собой ветер. В памяти народов осталось немало необыкновенных проделок ветра.

Однажды, это было в начале девятнадцатого столетия, в Дании в течение двадцати минут с неба сыпались морские раки.

Летом 1933 года в районе с. Кавалерово (Дальний Восток), расположенного в 50 километрах от побережья Тихого океана, прошел сильнейший ливень. Когда вода схлынула, на полях осталось большое количество морских медуз.

Жители Шотландии, Норвегии, Дании много раз получали даровую небесную пищу в виде «дождя» из сельдей.

Во всех этих случаях повинен ветер. Смерчи и ураганы нередко поднимают в воздух массы воды, а вместе с ней и раков, медуз, косяки сельдей, и выбрасывают их где-нибудь далеко на суше.

Ветер способен переносить различные предметы на большие расстояния. Так, в 1804 году ураган разрушил в Испанском Марокко (Северная Африка) большие склады с пшеницей. Ветер подхватил зерно и понес его через Гибралтарский пролив к берегам Испании. И там, к великому изумлению жителей одного местечка, с неба вдруг посыпалась пшеница, да так сильно, что впору было собирать зерно с земли.

Пыль в воздухе

Много разрушений приносят с собой смерчи и ураганы. Но они бывают редко. Большинство ураганных ветров имеет свои излюбленные воздушные пути. Из года в год они проносятся над одними и теми же местами. А таких мест на Земле совсем немного. Гораздо больше районов и областей, где жители очень редко бывают свидетелями смерча или урагана.

Но ветры дуют везде. В одних местах они дуют чаще и сильнее, в других — реже и слабее, но нет на Земле таких стран и областей, где люди не знали бы, что такое ветер.

И вот этот обычный ветер оказывает гораздо большее влияние на нашу жизнь, чем все ураганы и смерчи.

18 сентября 1938 года жители Ямальского национального округа наблюдали неожиданное солнечное затмение. Оно было подробно описано одним из ученых-метеорологов, находившимся в ненецком поселке Хальмер-Седэ — в устье реки Таза, близ Обской губы.

Утро в поселке началось, как обычно. Но уже в половине девятого было замечено уменьшение света. Облака стали приобретать необычную красно-бурую окраску. Они становились темнее и темнее. День быстро угасал. Изумленные ненцы стали зажигать огни. В десять часов утра наступила темная ночь. Ночь была значительно темнее обычной для этого времени года. На расстоянии нескольких шагов нельзя было различить даже белых предметов. Земля и небо слились в непроницаемой тьме. Только, как редкие звездочки, блестели огни в домах напуганных людей. «Солнце умерло, что будем делать?» — говорили ненцы.

Но вот на северо-западе, на горизонте, появилась узкая полоска света. Она постепенно расширялась. Стало светлее. Но свет не радовал людей: он был буро-оранжевого цвета. Через час светлая полоса пропала, и землю снова окутала тьма. Наконец, в первом часу дня вторично начался красно-бурый рассвет, и через час необычайное затмение кончилось.

Когда из различных мест Ямальского округа были собраны сведения об этом необычном явлении, стало ясно, что затмением была охвачена полоса, протяжением до шестисот и шириной до двухсот пятидесяти километров, протянувшаяся с запада на восток. Непредсказанное астрономами затмение солнца 18 сентября 1938 года по силе и продолжительности во много раз превосходило обычное полное солнечное затмение. Неудивительно, что люди были напуганы этим явлением.

Что явилось причиной такого затмения?

Оказывается, причиной затмения были сильные лесные пожары, охватившие летом 1938 года уральские леса. Огромные количества дыма и пепла были занесены ветром на высоту в несколько десятков километров и в виде темной тучи проследовали на северо-восток Сибири. Там, где эта туча была особенно густа, она закрывала солнце, и для людей на земле наступало затмение.

Таким образом, выходит, что виновником затмения был ветер. И, действительно, жители районов, охваченных затмением, рассказывают, что уже за неделю до него был слышен запах гари. В воздухе стояла легкая дымка. Временами наплывал густой туман, пахнущий дымом.

В библии рассказывается о «тьме египетской», на долгое время закрывшей от людей солнце. Мы не знаем, происходило ли это событие в действительности. Но если такая «тьма» когда-то действительно и была, то ясно, что она была вызвана причиной, подобной той, которая вызвала «тьму сибирскую» в 1938 году.

Рассказанный случай — явление очень редкое.

Для такого необычайного солнечного затмения необходимы были на редкость сильные лесные пожары.

Гораздо чаще ветер поднимает в воздух обычную пыль — с полей, дорог, отовсюду, где только есть голая и сухая земля. И если ветер сухой и горячий, то есть так называемый «суховей», тогда нередко возникают настоящие пылевые бури.

Равнинные суховеи дуют во многих странах Западной Европы — в степях Кастилии (Испания), в Венгерской низменности и в других местах. Они хорошо знакомы и жителям некоторых областей нашей родины.

Суховеи приносят с собой сухость и зной, которые очень быстро губят зелень. Засыхает и желтеет зеленая трава, отмирают листья деревьев.

Особенно вредно действуют суховеи на молодые растения, когда те цветут и наливаются. За несколько часов растения засыхают и становятся безжизненными. В степях Северного Кавказа бывали случаи, когда от знойного восточного ветра засыхали и гибли даже молодые деревца в возрасте двух-трех лет.

Страдают от суховеев и хлеба. Стебли злаков высыхают, а колосья преждевременно созревают. Зерна в таких колосьях — мелкие, морщинистые, пустые. Их, по народному выражению, «зажаривает солнце».

В засушливых степных районах, особенно там, где большие пространства земель распаханы, при суховеях нередко возникают пылевые бури. У нас такие бури наблюдаются в некоторых южных и юго-восточных районах.

Суховеи временами поднимают там в воздух такие количества мелкой пыли, что в небе стоит мгла, затмевающая солнце. На юге суховеи так и называют: «мгла» или «помоха».

Сильно страдают от пылевых бурь рыхлые обработанные поля: взрыхленная земля сдувается ветром и уносится на многие сотни километров.

Немалые беды приносят суховеи в степях Австралии и Америки. Американцы называют свои суховеи «настоящим бичом земледелия».

По мере распашки земель и хищнического вырубания лесов суховеи Америки и связанные с ними пылевые бури становятся все более частыми. Так, в весенние месяцы 1934–1935 годов сильнейшие пылевые бури прокатились по всем равнинным штатам Америки. Пыль в воздухе была настолько густа, что американские фермеры днем зажигали в домах огни. С засеянных полей ветер уносил землю вместе с семенами.

Скорость ветра при пылевых бурях нередко достигает пятнадцати — восемнадцати метров в секунду.

Иногда ветер поднимает мельчайшую пыль очень высоко, и она носится в воздухе многие месяцы, а порой и годы. Правда, чаще это бывает особенная пыль.

Так, в 1883 году произошло извержение вулкана Кракатау (этот вулкан расположен на одном из небольших островов Индонезии в Тихом океане). В воздух были выброшены огромные массы мельчайшей вулканической пыли. Пыль была подхвачена воздушными течениями и занесена в верхние слои атмосферы— на высоту до семидесяти — восьмидесяти километров. В течение нескольких лет после извержения Кракатау эта пыль «путешествовала» вокруг света и была причиной необыкновенно красивых закатов и утренних зорь во многих странах земного шара.

На островах Индонезии нередко наблюдают пыль, принесенную из-за моря — из далеких пустынь Австралии.

Человек не может еще избавиться от суховеев, предотвратить их, но бороться с суховеями и особенно с пылевыми бурями можно. Наилучшим средством против пылевых бурь является озеленение степей. Даже небольшие массивы лесных насаждений являются прекрасной защитой от распространения пыли. Лес задерживает пыль на земле, не дает ей подняться высоко в воздух. Самые маленькие, молодые деревца уже с успехом преграждают путь несущимся при суховеях массам пыли.

Хорошие результаты в борьбе с пылевыми бурями и суховеями дают также искусственное орошение и «дождевание» (искусственный полив) засушливых земель. Как тот, так и другой способы вполне осуществимы в широких масштабах в условиях нашего социалистического земледелия.

Особенное значение имеет дождевание засушливых земель. В этом случае при небольшом сравнительно расходе воды осуществляется равномерное увлажнение земли и одновременно увлажняется воздух.

Дождевание производится с помощью двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, электрических моторов. Мощность двигателя для одной дождевальной установки обычно не превышает пятидесяти — шестидесяти лошадиных сил. Такая установка состоит, кроме двигателя, из насоса высокого давления, нагнетательных труб и дождевальных приборов. Последние распыляют подводимую к ним воду через особые насадки в виде дождя над полем. Одна дождевальная установка в среднем за рабочий день может оросить до семи гектаров земли.

В настоящее время имеется много различных систем дождевальных установок, в том числе переносные. У нас, в Советском Союзе, искусственному дождеванию уделяется большое внимание. В годы первых пятилеток во многих засушливых районах нашей родины были проведены многочисленные опыты с различными дождевальными установками. Было установлено, что дождевание увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур.

Помогает в борьбе с пылевыми бурями и снегозадержание на полях.

«Небесное» удобрение

Не всегда, однако, пылевые бури приносят один вред людям. Есть такая пыль, из которой образуются слои очень плодородной земли. Эта земля состоит из мелких глинистых, песчаных и известковых частичек, которые ветер заносит из пустынь в населенные области.

В сухих континентальных (то есть расположенных далеко от морей) пустынях ветер сильно влияет на изменение их поверхности. Здесь он непрерывно разрушает горы, сглаживает поверхность пустынь.

Как велика работа ветра в пустынях, можно видеть на примере той же Сахары. Когда путешественники проникли в глубь этой огромной пустыни, они обнаружили, что ее поверхность далеко не так однообразна, как считалось раньше. Это оказалась настоящая горная страна, где есть и высокие каменистые горы, и песчаные равнины, и глинистые котловины.

Но какие здесь были горы! Чем ближе подходили путешественники к голым карминно-красным утесам пустыни, тем причудливее и неожиданнее становились их очертания. Тут были и высокие столбы-колонны, и стены с зубцами и бойницами, и глубокие гроты-пещеры, и огромные каменные ворота, и отдельные скалы-грибы. Горы совершенно не были похожи на те, какие мы привыкли видеть в своих краях.

В чем тут дело? Почему горы Сахары так причудливы?

Причина здесь — климат пустыни.

Климат областей, лежащих вдали от моря, всегда резко континентален. Это значит, что здесь очень резки переходы от жары к холоду и наоборот. Днем песок и камень нагреваются часто до шестидесяти — семидесяти градусов тепла, а ночью их температура понижается до десяти — пятнадцати градусов тепла. При нагревании горные породы расширяются, а при охлаждении сжимаются. От этого за многие сотни лет камни покрываются многочисленными трещинами. Связь между частицами скал постепенно нарушается.

Нагрейте в огне камень и облейте его водой. Камень охладится и покроется сотнями мелких трещинок. Если повторить такой опыт несколько раз, камень растрескается так сильно, что распадется на куски.

Причина здесь та же, что и при разрушении скал пустыни. Когда вы облили горячий камень водой, то прежде всего охладились и сжались наружные части камня, а внутренние остались нагретыми (а значит, и расширенными). В результате камень и растрескался с поверхности. Точно так же охлаждаются камни в пустыне. После жаркого дня они охлаждаются прежде всего с поверхности и благодаря этому растрескиваются.

И тут за дело берется ветер. Налетая сильными порывами, он забирается во все едва заметные глазом трещины скал и выдувает из них мелкие песчинки, обломки камня.

Происходит «выветривание» горной породы.

Камень не однороден. Он состоит из более слабых, например известковых, частиц и более крепких, таких, как кварц. Естественно, что выветриваются сначала более слабые породы.

Благодаря этому с каждым годом скалы приобретают все более своеобразный вид и часто начинают походить на какую-нибудь фигуру или предмет.

С особенным усердием подчищает горы самум. Пролетая над пустыней, этот сильный ветер выдувает и уносит с собой все разрыхленные зерна горных пород.

Вот каким образом горы пустынь и приобретают свой живописный, причудливый вид.

Выдув из трещин скал все, что там успело разрыхлиться, — все мелкие каменистые частички, ветер подхватывает их и уносит на многие сотни километров. Более тяжелые частички оседают в той же пустыне и дают начало переносным пескам — дюнам (о них у нас речь будет дальше). А мелкая пыль выносится далеко за пределы пустынь и только там постепенно оседает на землю.

Огромные массы пыли рождают пустыни Азии. Здесь пылевые бури возникают при северо-западных и северо-восточных ветрах. На многие часы в воздухе повисает мельчайшая, похожая на туман, желтоватая пыль. Яркое солнце тускнеет. Горизонт теряется в пыльной мгле. Пыль забирается в уши, глаза и нос. Дышать становится тяжело.

И вот там, где оседает эта пыль, со временем образуются толстые слои плодороднейшей почвы. Такую почву называют лёссом или желтоземом, так как цвет ее буровато-желтый. Желтозем состоит из глинистой, известковой и кварцевой пыли.

Слои лёсса находят во многих местах земного шара. Мощные слои лёсса известны у нас в среднеазиатских республиках, в Китае, Аргентине и других странах.

В некоторых местах лёссовые залежи особенно велики. Так, в северо-западном Китае лёсс занимает огромную площадь, равную всей Украине, и достигает толщины в полкилометра!

Ясно, что такие массы желтозема накапливались здесь много тысячелетий. Приносимая ветром лёссовая пыль постепенно оседала на покрытую растительностью почву, задерживалась этой растительностью и прибивалась дождем. Это повторялось из года в год, и на старых почвах постепенно вырастал новый мощный покров лёсса.

Многие путешественники, побывавшие в северо-западном Китае, описывают красоту и живописность лёссовых областей. Дело в том, что лёссовые породы легко распадаются на вертикальные столбы благодаря тому, что вся толща лёсса прорезана тонкими вертикальными канальцами, следами занесенных лёссовой пылью и погибших в ней травянистых растений. Поэтому в лёссе легко образуются глубокие ущелья, стенообразные обрывы и отдельные столбы лёссовой породы (рис. 11).

Рис. 11. Лёссовые столбы в Китае.

Желтозем очень плодороден. Обширные площади обработанных полей Узбекистана разбиты на лёссовых почвах. Эти поля дают прекрасные урожаи хлопка, пшеницы, фруктов.

Китайцы ожидают выпадения лёсса как хорошего удобрения для своих полей. Они знают, что если ветер принесет на поля лёссовую пыль, год будет урожайным.

Так ветер кормит человека.

Есть много оснований думать, что и другие плодородные почвы земли — результат работы ветра. Так, чернозем южных степных областей Советского Союза образовался, по-видимому, из смешанного с перегноем лёсса. Такие же черноземные почвы имеются и в Западной Сибири.

Не только в пустынях воюет ветер с горами. Это происходит всюду. Выветривание горных пород в других местах происходит даже сильнее, так как там работе жара и холода сильно помогает вода, которой так мало в пустынях. Проникая в трещины гор, вода сильно ослабляет крепость породы.

Летучие пески

В самом конце прошлого века один ученый путешественник нашел в песках Средней Азии остатки засыпанного песком древнего города.

Вот как это было. Караван двигался по одной из безжизненных долин пустыни Гоби. Неожиданно в стороне от караванного пути ученый заметил сухие, почерневшие стволы деревьев. Это был мертвый, полузанесенный песком лес. По-видимому, когда-то здесь протекала река, теперь изменившая свое русло. Проводники путешественника заявили, что рядом с этим лесом должен находиться засыпанный песком город Такла-Макан. После недолгих поисков путешественники были у развалин древнего города.

«Ни один из древних городов Восточного Туркестана, какие мне удалось посетить, — пишет ученый, — не походил на этот оригинальный город, остатки которого лежали перед нами.

В Такла-Макане все дома были деревянные (тополевые), не было никаких следов каменных или глиняных построек. От домов остались только столбы, метра в три высотой, заостренные наверху; они растрескались, обветшали под влиянием ветра и песка, стали хрупкими, как стекло, и легко разбивались от удара. Таких разрушенных домов можно было насчитать целые сотни».

«Стены злосчастного города, погребенного в пустыне, омывались некогда большой рекой; в домах и и храмах его вода протекала по бесчисленным каналам. Около города, по берегам реки, росли густолиственные леса. В жаркие дни жители укрывались под тенью абрикосовых деревьев. Воды, протекавшие здесь, были настолько сильны, что ворочали тяжелые жернова».

«В какое время жили люди в этом таинственном городке? Когда зрели в последний раз абрикосы на его деревьях? Когда в последний раз упали пожелтевшие листья этих тополей? Когда умолк здесь шум водяных мельниц? Когда несчастные жители окончательно покинули свои жилища в жертву царю пустыни? Какой народ жил здесь, на каком языке говорил, откуда взялся и куда ушел?»

«До сих пор никто и не подозревал, что внутри страшной пустыни Гоби, а именно в самой пустынной ее части, погребены под песком большие города, остатки когда-то цветущей цивилизации. А потому на поставленные выше вопросы ответить трудно».

Такой же засыпанный песком мертвый город Хара-Хото обнаружил в песках Монголии знаменитый русский путешественник П. К. Козлов.

Но есть ли летучие пески в наше время? Есть, и во многих местах. Правда, они не засыпают целые города, как это было когда-то; люди научились с ними бороться, но в отдельных местах и сейчас еще человек порой отступает перед наступающими песками, если не были предприняты своевременные меры защиты.

В Латвийской ССР, близ Мемеля, вдоль морского берега тянется широкая полоса подвижных песков, или, как их называют, дюн. Особенно мощные дюны находятся на песчаной полосе земли, отделяющей Балтийское море от залива Куришес-Хаффа. Они достигают здесь шестидесяти — семидесяти метров высоты!

С каждым годом эти пески удаляются от морского берега на пять-шесть метров и засыпают обработанные земли, находящиеся на полосе Куришес-Хаффа. Местные жители вынуждены уходить от надвигающихся дюн дальше и дальше. За последнюю сотню лет песок засыпал несколько населенных пунктов.

Так, в начале девятнадцатого века дюны погребли под своими песками деревню Кунцен. А через пятьдесят лет развалины этой деревни показались снова из-под песка, но уже с наветренной стороны. Дюны прошли через деревню и ушли дальше.

Помимо этого в дюнах Куришес-Хаффа между отдельными холмами образуются в дождливое время года так называемые «пловучие пески». Это отдельные озерки воды, замаскированные сверху коркой песка. Многие неосторожные путники погибли в таких предательских ямах.

В тридцати километрах от Ленинграда расположен курорт Сестрорецк. Здесь прекрасные сосновые леса, чистый морской воздух, чудесный морской пляж. Но кругом господствует песок. На полтора десятка километров вдоль берега Финского залива тянутся мощные песчаные дюны. Пески эти медленно движутся. Они засыпают цветущий сосновый лес (рис. 12), оставляя позади себя засохшие деревья.

Рис. 12. Дюны засыпают лес.

Встречаются дюны и на берегах рек. Так, в низовьях Днепра более чем на сотню километров тянутся «Алешкинские» пески. Их здесь называют кучугурами. Такие же летучие пески известны на Дону. Распространены пески в верховьях реки Сызрани и в Черниговской области.

В Западной Европе дюны можно видеть на морских побережьях Германии, Дании, Голландии, Франции. Почти непрерывной полосой тянутся они вдоль берегов Северного моря.

Наиболее мощны дюны Гаскони во Франции, достигающие семидесяти и даже девяноста метров толщины. Они не раз засыпали поселения французских крестьян и рыбаков.

Но, конечно, самые мощные дюны можно наблюдать в пустынях. Здесь их царство.

Дюны пустынь называют барханами. Их формы разнообразны. Чаще всего встречаются барханы, похожие на серп. С подветренной стороны они имеют выемку, а по бокам — два вытянутых рога. С изменением ветра меняется и форма барханов. Другая форма песков в пустыне — грядовые (или бугристые) пески (рис. 13).

Рис. 13. Барханы в пустыне.

Длинными, нескончаемыми цепями тянутся такие пески в пустыне. Нередко они достигают ста — ста пятидесяти метров в высоту!

В Средней Азии, от Каспийского моря до Маньчжурии, идет полоса великих пустынь. Огромные пространства этих пустынь, покрытые песчаными холмами, напоминают окаменевшее море с желтыми волнами. Беда, если здесь начинает дуть сильный ветер. Окаменевшие волны песчаного моря оживают. Вершины их начинают куриться, песок вытягивается в струйки, поднимается в воздух. Все барханы приходят в движение. По мере усиления ветра все больше и больше песка летает в воздухе. Во время урагана ветер поднимает в воздух огромные массы песка. Тогда черные тучи его закрывают солнце, жгут лицо и руки, затрудняют дыхание.

На пятнадцать — двадцать метров в сутки перемещаются иные барханы пустынь!

Движение песков во многом напоминает движение снега.

Понаблюдайте за снегом в ветреный зимний день. В открытом поле ветер чисто подмел весь не закрепившийся на оледеневшем насте снег. Он согнал его в сугробы. Снеговые наносы образовались везде, где было какое-либо препятствие. В селениях ветер прибил снег к стенам домов и заборам. В садах и на бульварах около каждого дерева также образовался небольшой серпообразный холмик с пологим и крутым скатами.

Точно такие же явления происходят при передвижениях песка. И здесь все творит ветер. Песок — прекрасный сыпучий материал, и стоит только подуть свежему ветру, как он погонит перед собой отдельные песчинки. Малейшие препятствия — валуны, поваленные деревья, кустики — задерживают песок, и в этих местах начинают расти песчаные холмы, приобретающие форму снежного сугроба. Но как только песчаный холм сравнивается с препятствием, песок начинает двигаться дальше.

Во время сильного ветра заметно, как вершина такого холма курится, испуская струи песка. С гребня дюны песок с характерным шумом осыпается в сторону ветра. В то же время к вершине устремляются бесчисленные количества песчинок снизу — от подножья холма. Постепенно рядом вырастает новый гребень дюны.

Песчаный холм движется!

Когда высота дюн достигает десятков метров, с их крутых склонов при сильном ветре низвергаются целые лавины песка, небезопасные для человека.

На пологих морских побережьях, где чаще всего образуются дюны, песок приносит море.

Когда волны во время прибоя набегают на берег, они выносят с собой массы песчинок. Большинство этих песчинок остается на берегу. Постепенно здесь накапливаются холмики песка, которые начинают подсыхать. Стоит теперь подуть ветру с моря на берег, как вместе с ветром будет передвигаться в глубь материка и песок. И если в каком-либо районе дуют достаточно постоянные морские ветры и имеется пологий морской берег, здесь начинают образовываться дюны. Таковы именно дюны Балтики и Западной Европы.

Как же люди борются с нашествием песков?

Ответ дает сама природа. Вспомните еще раз зимний ветреный день. Где ветер не может создавать снежных заносов? В лесу. Как бы ни гулял ветер по полям, в густом лесу он бессильно стихает. Только верхушки деревьев глухо шумят под ударами ветра. А внизу все тихо и спокойно. Снег лежит нетронутой пеленой. Здесь не видно никаких сугробов.

Итак, одна защита, и притом самая лучшая, у нас уже имеется. Это — лесонасаждения. И недаром уже давно многие железнодорожные линии защищают от снежных заносов специально посаженными вдоль полотна деревьями. Почти такой же хорошей защитой от подвижных песков является трава. Это и понятно. Стоит только песчинкам попасть в траву, ветер уже не выдует их оттуда с той легкостью, как он это делает на голой земле. Только ураган, который снимает траву с корнем, сможет унести песок, попавший в зеленый ковер земли.

Для борьбы с песками устанавливают вдоль движущихся холмов с наветренной стороны защитные изгороди, преграждающие путь пескам к главным дюнам, расположенным за изгородью. А за изгородью высевают и разводят такие травы, которые могут расти на песке. Позднее, когда в песке накопится перегной от этой травы, сюда высаживают уже деревья, главным образом сосны, которые прекрасно растут на песчаных почвах.

Так были остановлены гасконские дюны и многие дюны Балтийского побережья.

Наоборот, там, где люди неосмотрительно уничтожают леса и стравливают растительность, возникают летучие пески. Известно, например, что так и возникли упомянутые дюны Гаскони, Прибалтики и Дона. В старину здесь росли густые леса, и никаких подвижных песков не было.

Интересно отметить, что в одном случае человек использует дюны и для своей пользы. Это происходит в Голландии. Известно, что Голландия находится под угрозой затопления морскими водами. Почти вся ее поверхность ниже уровня океана. И вот голландцы заставляют песок бороться с наступлением моря. Морские волны, вынося на берег песок, строят сами для себя дюны-валы, защищающие сушу от воды.

Глава четвертая

ГОЛУБОЙ УГОЛЬ

Значение ветра

Из всего, что до сих пор рассказывалось в нашей книжке, можно бы заключить, что ветер приносит людям больше вреда, чем пользы. На самом деле это далеко не так. Ветер просто необходим для нашей жизни.

Всем известно, что дождевые тучи — это сгустившиеся водяные пары, образовавшиеся под действием солнца из воды морей, рек и озер. Так вот, если бы отсутствовал ветер, то тучи разражались бы дождем на том же самом месте, где и образовались, то есть там, где и без того воды достаточно. Все материки земного шара представляли бы собой сухую, выжженную и безжизненную пустыню. Все реки ушли бы в моря. Ведь именно ветры приносят нам от морей все те массы воды, которые питают водой реки и дают жизнь растениям, а значит и животным. Без влаги на земле не могут существовать ни животные, ни растения.

Ветер разносит влагу по всей земле. Одновременно он уравнивает и температуры воздуха различных мест на земле. От морей ветер приносит в жаркие места влажный, прохладный воздух, а из пустынь и жарких стран в холодные страны — наоборот, жару и сухость.

Влияние ветра на климат различных стран огромно. Сухость или влажность воздуха, его температура и чистота в какой-либо местности зависят в большой степени от того, какие ветры дуют в этом районе. Так, например, мягкий и умеренный климат Западной Европы зависит не только от того, что к берегам Европы подходит теплое течение Гольфстрим, но и от того, что здесь часто дуют теплые влажные юго-западные ветры.

Особенно наглядный пример влияния ветра на климат дает нам Бразилия. В этой стране Южной Америки круглый год дуют юго-восточные пассаты. Они приносят из Атлантического океана влагу на нагретую почву Бразилии, и там растет самая пышная растительность мира. Непроходимые бразильские леса с цепкими лианами и великанами-деревьями поражают всех путешественников.

А вот вам другой пример. Во внутренние области Африки (а они находятся на том же расстоянии от экватора, что и Бразилия) ветры не приносят влаги. И здесь кругом голая пустыня. Солнце выжигает всё живое.

В нашей стране юго-западные ветры также приносят тепло и влагу от морей.

Ветер делает и еще одно великое дело — он очищает воздух, которым мы дышим. В самом деле. Воздух портится везде и всюду, каждый день и каждый час. Он портится от дыхания людей и животных (человек и животные выдыхают углекислоту, вредную для организма), от тления трупов, испарений болот, от дыма фабрик и заводов. Ветер уносит от жилых мест этот испорченный воздух, а взамен приносит чистый воздух полей и лесов. Даже в комнате вы открываете ежедневно окно или дверь, чтобы «проветрить» комнату. Значит, и здесь вы не обходитесь без помощи ветра.

Важна и разнообразна деятельность ветра на земле. Каждодневно и каждочасно производит ветер огромную механическую работу. Мы уже сказали о том, что ветер приносит к нам влагу. Помимо этого, ветер производит много другой механической работы в природе. Достаточно сказать хотя бы о том, что не кто иной, как ветер, приводит в движение огромные массы воды в морях и океанах, благодаря чему возникают различные морские течения, которые опять-таки воздействуют на климат различных стран. Например, известно, что течение Гольфстрим согревает северо-западную часть европейского материка настолько, что на Кольском полуострове климат значительно мягче и теплее, чем, скажем, в Якутской ССР, хотя эти районы расположены на одном расстоянии от Северного полюса. А ведь первопричина Гольфстрима — северо-восточные пассаты близ экватора. Эти ветры вызывают так называемое экваториальное течение, которое нагоняет очень много воды в Мексиканский залив. Отсюда избыток воды идет сначала вдоль восточного берега Северной Америки, а затем у берегов Флориды выходит в открытый океан и достигает европейского материка. Только за один час Гольфстрим проносит через Флоридский пролив около ста миллиардов тонн воды! Это превышает выход воды в Волге в 3 тысячи раз.

Из приведенных примеров видно, какую огромную работу производит ветер на земле.

Значит, ветер — это энергия, и притом энергия даровая. А ведь ветра в природе, особенно в некоторых областях, хоть отбавляй! Человек понял это давно и дал этой энергии красивое название — голубой уголь.

Какова же энергия голубого угля? Насколько она велика? И каковы особенности, отличающие ее от других видов энергии?

Энергия голубого угля огромна. Было подсчитано, что энергия ветра во всем мире превосходит энергию годового потребления каменного угля в пять тысяч раз!

Велика энергия ветра в нашей стране. В каждой области у нас дуют ветры со средней скоростью не менее трех, трех с половиной метров в секунду. Особенно постоянны сильные ветры в районах Балтийского моря, на Камчатке, у Каспийского моря. Если бы удалось полностью использовать энергию ветров этих мест, например, превратить их в электричество, то на каждом квадратном километре там можно было бы получить от шестидесяти тысяч до одного миллиона киловаттчасов электрической энергии в год!

По расчетам ученых, энергия ветра превышает энергию всех видов ископаемого топлива в два с половиной раза!

Таким образом, голубой уголь занимает первое место по мощности своих запасов. Более того. Энергия ветра просто неистощима. До тех пор, пока на земле будет светить солнце, будут существовать и ветры.

Голубой уголь находится всюду. Его не нужно доставать из шахты, он всегда под руками. Надо только научиться использовать его для своих нужд, заставить ветер служить человеку. Для передачи такой энергии не нужно дорогостоящих линий передач, ее можно «улавливать» прямо на месте — в любом районе земли.

Ветер служит человеку

Попытки использования ветра человеком известны очень давно.

С незапамятных времен люди пользовались ветром для передвижения по воде. На судах закреплялись большие полосы прочной материи, так называемые паруса. Ветер надувал паруса и гнал судно вперед. Чтобы можно было управлять ходом такого корабля, на нем устанавливали много парусов самых различных форм и размеров. Управление парусными судами требовало от моряков большого умения.

С изобретением пароходов большие парусные корабли стали не нужны, но и сейчас на воде часто можно видеть небольшие парусные суда — яхты и большие парусные лодки.

Зимой физкультурники используют ветер для быстрой езды под парусами на коньках и лыжах.

Происхождение ветряных мельниц также теряется в глубокой древности. Трудно сказать, кто и когда построил первую ветряную мельницу. В истории народов об этом нет каких-либо точных записей. Однако известно, например, что китайцы уже не одну тысячу лет пользуются ветряками самого простого устройства. А в Египте, около города Александрии, ветряные мельницы очень давней постройки сохранились до настоящего времени. Ученые считают, что каменные башни этих мельниц были построены около трех тысяч лет назад. Эти древние ветряки строились таким образом, что могли работать только при каком-нибудь одном направлении ветра. Ими пользуются и сейчас.

Когда точно появились первые ветряки в Европе, неизвестно. Но уже в 1105 году один французский монастырь получил от короля разрешение на устройство ветряной мельницы.

Рис. 14. Старейшая ветряная мельница в Европе.

С тех пор ветряки широко распространились по всем европейским странам. Много было ветряков и в древней Руси.

Главное применение ветряных мельниц — перемалывание зерна в муку.

Основная часть такой мельницы — ветровое колесо, состоящее из четырех или шести крыльев, закрепленных на горизонтальном валу.

При ветре в четыре-пять метров в секунду ветровое колесо мельницы вместе с валом начинает вращаться. От вала вращение через пару конических шестерен передается жернову, перемалывающему зерно. С изменением направления ветра крылья мельницы (вместе с ее крышей или вся мельница) с помощью несложного приспособления поворачиваются в наветренную сторону.

Первое значительное усовершенствование ветряных мельниц было сделано во второй половине прошлого века. Крылья ветряков стали делать из металла, более узкие и меньших размеров (три — шесть метров длины). Некоторые типы ветродвигателей стали иметь значительно большее число (до шестидесяти четырех) этих узких металлических крыльев (или лопастей), так что они образовали сплошной круг (рис. 15). Благодаря этому ветряки стали работать при слабых ветрах (два с половиной — три метра в секунду).

Рис. 15. Многолопастный ветродвигатель конца прошлого века системы инж. Давыдова.

Был предложен целый ряд различных типов ветродвигателей. По конструкции ветрового колеса и потому, как расположено оно в потоке ветра, их можно разбить на четыре группы: карусельные, барабанные, роторные и крыльчатые.

Устройство двигателей карусельного и барабанного типов ясно видно на рисунке 16.

Рис. 16. Ветродвигатель карусельного (слева) и барабанного (справа) типов.

Часть лопастей (вращающихся против ветра) ветровых колес этих двигателей постоянно закрыта щитом. Из рисунка видно, что ветровое колесо барабанного типа работает, как колесо водяной мельницы, а ветродвигатель карусельного типа, действительно, напоминает ярмарочную карусель.

Колесо роторного ветродвигателя состоит из двух пустотелых полуцилиндров (рис. 17); они закрепляются на вертикальной оси так, что сдвинуты друг относительно друга.

Рис. 17. Роторный ветряк.

Это — металлический цилиндр, разрезанный на две половинки, но так, что одна половинка сдвинута немного вправо, а другая — влево. Благодаря такому расположению полуцилиндров ветер всегда давит на внутреннюю поверхность одного из них, именно того, который находится в данный момент своей внутренней стороной к ветру. В результате возникает постоянное вращение ротора.

Все эти три типа ветродвигателей тихоходны; они ломаются при сильных ветрах, так как имеют большую поверхность вращающихся частей. Коэффициент использования энергии ветра у них очень мал — от десяти до восемнадцати процентов.

Наилучшим типом ветродвигателя является четвертый — крыльчатый, самым древним образцом которого и является обыкновенная ветряная мельница. Усовершенствованием таких ветряков и занимаются сейчас инженеры-конструкторы ветродвигателей.

Крыльчатые ветродвигатели бывают быстроходные — с малым числом лопастей ветрового колеса, и тихоходные — многолопастные.

Лучшие образцы современных крыльчатых ветродвигателей используют до сорока двух процентов голубого угля.

А вот очень интересное использование энергии ветра для движения на воде.

Взгляните на рисунок 18.

Вы видите корабль с двумя высокими трубами. Но это не дымовые трубы, а… двигатели судна!

Рис. 18. Судно с вращающимися трубами.

Цилиндрическая труба этого судна с помощью небольшого моторчика — в пятнадцать лошадиных сил — приводится во вращательное движение. Чтобы лучше понять, что при этом происходит, посмотрите на схему внизу рисунка 18. Когда труба начинает вращаться, она увлекает за собой прилегающий к ней тонкий слой воздуха. Если теперь на вращающуюся трубу подует ветер, то направление движения этого ветра с одной стороны трубы совпадет с движением самой трубы (а значит, и с направлением вызванного вращением трубы ветра), а с другой, наоборот, будет противодействовать движению трубы и вызванному ее движением ветру. Благодаря такому столкновению двух потоков воздуха с одной стороны трубы будет происходить накопление частиц воздуха, и его давление на трубу здесь увеличится.

Судно начинает двигаться! Скорость такого судна может достигать пятнадцати — двадцати километров в час.

Итак, мы видим, что энергия голубого угля может быть использована в самых различных двигателях. Но вот тут-то и приходится вспомнить об основном недостатке энергии ветра — о его непостоянстве.

Ветер — это самая непостоянная стихия. То его нет, а то задует очень сильно. Никогда также нельзя быть уверенным, будет ли дуть ветер еще час, пять часов или несколько дней. Человек не может быть уверен в том, что он сможет использовать ветер в нужное ему время, а не только тогда, когда ветер дует.

Каким же образом решается задача использования ветра в настоящее время?

Долгое время — до начала двадцатого века — строительство новых ветряков было чисто практическим делом. Теории ветряного двигателя не существовало.

Конструкторы «ветряных машин» работали вслепую. Каждый из них полагался только на собственный опыт. Но вот этим делом занялся великий русский ученый Николай Егорович Жуковский. И вскоре в стенах Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), в Москве, им впервые в мире была разработана теория совершенного ветродвигателя.

Искусство строения ветряных двигателей стало наукой! В ЦАГИ, по указанию В. И. Ленина, начались широкие научно-исследовательские работы по освоению дешевой и богатой энергии голубого угля.

Работы ЦАГИ продолжили Центральный ветроэнергетический институт (ЦВЭИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ВИМЭ), Всесоюзный институт сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ) и другие научные учреждения нашей страны.

За годы сталинских пятилеток ученики и последователи Жуковского — Сабинин, Ветчинкин, Красовский и другие — создали десятки самых различных типов ветряков, простых, дешевых и удобных в работе.

Советские ветродвигатели

В течение последних десятилетий немало советских изобретателей потрудилось над тем, чтобы построить такой тип ветряного двигателя, который работал бы при любой скорости и при любом направлении ветра. Старались создать такие образцы, которые можно легко делать кустарными средствами или серийным порядком на заводах. Были сконструированы ветродвигатели для самых различных нужд народного хозяйства. Резко увеличилась и мощность ветряков.

Уменьшение веса и увеличение числа лопастей ветрового колеса улучшили работу ветряков. Они стали более легкими на ходу. Благодаря этому современные ветродвигатели приходят в движение уже при ветрах силой в два — два с половиной метра в секунду.

Если ветер опасно усиливается, лопасти колеса ветродвигателя автоматически изменяют свое положение, и тем самым уменьшается число оборотов ветроколеса. Таким путем добиваются довольно постоянного числа оборотов ветровых колес при любых изменениях силы ветра. С помощью ряда других приспособлений, описания которых мы здесь не приводим, в современных ветродвигателях осуществляется полное превращение изменчивой энергии голубого угля, например, в электрический ток постоянного напряжения.

Так, один из последних советских образцов — быстроходный ветродвигатель «ВИМЭ-Д-12», мощностью в десять киловатт, при любой нагрузке и скорости ветра (от трех метров в секунду и выше — до штормовых ветров) дает строго постоянное число оборотов рабочего вала, а значит, и вырабатывает во всё время работы электрический ток одного напряжения.

Установка ветрового колеса на ветер стала осуществляться без помощи человека. Посредством различных приспособлений ветряки всегда держатся строго против ветра.

Мощность современных ветроустановок может быть очень велика. От ветрячков в сто и менее ватт, способных дать электрическую энергию двум небольшим лампочкам, конструкторы ветродвигателей дошли до таких мощных установок, как двигатель в тысячу киловатт. В 1935 году у нас был сконструирован ветряк такой мощности (марка «ЦВЭИ-Д-50», рис. 19).

Рис. 19. Мощный советский ветродвигатель «ЦВЭИ-Д-50» на 1000 киловатт; проект.

В 1945 году все проекты последних моделей советских ветряков были рассмотрены и проверены специальной комиссией под председательством академика Винтера. Она одобрила к массовому производству несколько лучших марок ветряных двигателей из тех, которые хорошо показали себя в работе. Среди этих ветродвигателей — самые различные образцы ветряков, от ста ватт до тысячи киловатт мощности.

Один из лучших советских быстроходных ветряков средней мощности имеет марку «Д-12». Его мощность — двенадцать-пятнадцать киловатт. Этот двигатель можно применять для самых различных работ: для освещения, молотьбы, орошения полей, очистки и помола зерна, для лесопилок и других машин. Ветродвигатель «Д-12» хорошо работает в Арктике (на островах Ледовитого океана) с 1935 года (рис. 20).

Рис. 20. Ветродвигатель «Д-12».

Там же с 1939 года работают маломощные ветродвигатели марок «ВИМЭ-Д-5» и «ВИСХОМ-Д-1,5», также одобренные комиссией. «ВИСХОМ-Д-1,5» — это очень маленький, простой и безотказный в работе ветрянок. Диаметр его ветрового колеса всего полтора метра. Он способен работать при ураганных ветрах и морозах в сорок — сорок пять градусов. Вырабатывая сто — сто двадцать ватт электрической энергии, «ВИСХОМ-Д-1,5» освещает две точки.

Лучший советский тихоходный ветряк имеет марку «ТВ-8». Его мощность доходит до 6 лошадиных сил. Этот ветродвигатель изготовляется на наших заводах по плану послевоенной пятилетки.

Очень много работают советские конструкторы ветродвигателей над упрощением конструкции и изготовления ветряков, которые можно было бы делать в небольших слесарных мастерских. Основные материалы для изготовления таких ветродвигателей — дерево и черное железо, а подчас и просто отработанные части различных сельскохозяйственных машин.

Таковы, например, простейшие ветродвигатели системы инженера Фатеева, предложенные им в годы Отечественной войны. Они строятся в настоящее время силами колхозов во многих областях Советского Союза. Это — деревянные ветряки, похожие по своему устройству на ветряную мельницу. Мощность их — от шести до двенадцати лошадиных сил.

В поисках кладовой для ветра

Итак, в настоящее время у нас строятся как очень простые по конструкции ветродвигатели, так и весьма сложные, очень мощные установки по использованию самой дешевой энергии — энергии голубого угля. Устройство всех этих ветряков позволяет использовать ветер с самыми различными скоростями и добиваться в то же время равномерного получения механической или электрической энергии.

Однако до сих пор еще не разрешен до конца вопрос о запасании энергии ветра впрок, так, чтобы и в безветренный день ветроэлектрическая станция бесперебойно снабжала нас электрическим током.

Как можно заставить работать ветер, когда его нет? Решением такой, на первый взгляд невыполнимой, задачи заняты сейчас конструкторы ветродвигателей.

Решить эту задачу можно только одним способом — это научиться «откладывать» часть голубого угля при работе ветряка в запас и затем, во время безветрия, использовать этот запас до тех пор, пока не подует снова ветер.

Но куда же, в какую кладовую лучше всего откладывать этот запас?

Было предложено много проектов аккумулирования (запасания) энергии голубого угля. Вот главные из них:

Запасать часть вырабатываемого ветроэлектростанциями электричества в особых хранилищах — аккумуляторах. По этому предложению построены и работают много типов ветродвигателей. Но аккумуляторы стоят дорого, и запасти в них много электрической энергии невозможно.

Было предложено расходовать часть ветровой энергии на нагревание воды с тем, чтобы при безветрии использовать энергию нагретой воды. Этот способ плох тем, что мы умеем использовать только энергию кипящей воды — в паровых котлах. Значит, в течение двух-трех безветренных дней нам нужно сохранять не просто горячую, а кипящую воду, или непрерывно подогревать ее, тратя топливо.

Часть энергии ветра можно использовать на разложение воды. Известно, что вода состоит из водорода и кислорода, а водород можно использовать как горючее в особых газовых (взрывоводородных) двигателях. Значит, если при работе ветряка получать из воды водород, то при безветрии этот водород можно использовать как горючее и тем самым не прекращать подачи энергии.

Можно, наконец, запасать энергию ветра в виде энергии воды, то-есть строить спаренные установки ветряного двигателя и водяной турбины (водяного колеса типа колеса водяной мельницы). Построенные по этому принципу до настоящего времени установки не смогли, однако, обеспечить бесперебойную работу электростанции. Часто запасов воды не хватало на весь период безветрия. Но вот в 1923 году проф. Погоржельский и позднее другие предложили новое остроумное сочетание ветряка с водяной турбиной (иначе говоря, ветро-гидродвигатель), которое, по расчетам, заставит ветер работать все дни года! В этом двигателе обе его основные части — ветродвигатель и водяная турбина — работают по очереди. В ветреную погоду трудится ветряк, отдыхает турбина. Прекращается ветер — начинает работать водяная турбина, бездействует ветродвигатель.

Устроен ветро-гидродвигатель так.

Рядом с глубокой шахтой установлен обыкновенный современный ветродвигатель с генератором (то есть с динамомашиной для получения электрической энергии). В шахте, на глубине двух — двух с половиной километров (такие шахты мы уже умеем делать), помещается водяная турбина также с генератором. Ниже ее устроен резервуар для воды, объемом в несколько десятков кубических метров. Вода в турбину может подаваться по особому каналу из ближайшей речки с поверхности земли.

Чтобы лучше понять, как ветряк и водяная турбина помогают друг другу в работе, представим себе ветро-гидродвигатель в действии.

Дует ветер. Работает ветряк на поверхности земли. Водяная турбина в это время выключена, вода в нее не поступает (канал закрыт). Но вот ветер прекращается, с ним прекращает свою работу и ветродвигатель. Но тут же его сменяет турбина. Смотритель ветро-гидродвигателя пускает воду по каналу в шахту. Падая с высоты в два километра, вода приобретает огромную силу и легко приводит в движение лопасти водяной турбины. Генератор турбины начинает вырабатывать электрическую энергию, а отработанная вода стекает в подземный резервуар. Расчеты показали, что в генераторе турбины, если через нее в одну секунду проходит всего один стакан воды, будет вырабатываться более двух киловатт мощности. Так турбина работает до нового ветра. И как только вверху вновь заработает ветряк, подача воды в турбину прекращается.

Но как же быть с водой, заполнившей подземный резервуар?

Воду можно выкачать наверх с помощью насоса, работающего от ветряка во время ветра. На эту работу затрачивается лишь часть вырабатываемой ветродвигателем электроэнергии, так что остальная энергия может использоваться потребителями.

Когда вся вода из резервуара шахты будет поднята наверх, турбина снова готова к работе.

Так предполагается заставить работать ветер даже тогда, когда он прекращается.

В самом деле, выкачивая воду из шахты, ветер тем самым подготовляет работу водяной турбины; он как бы передает ей часть своих сил на случай безветрия.

Конечно, установка таких гидро-ветродвигателей практически выгодна только в том случае, если имеется готовая шахта. Рыть шахту глубиной в два — два с половиной километра специально для установки гидро-ветродвигателя — дело очень дорогое. Но это и не нужно. Для этого можно использовать готовые шахты, в которых уже прекращены работы в связи с полной выработкой полезного ископаемого. Такие заброшенные шахты имеются во многих местах.

Итак, вы видите, что современные ветродвигатели способны более или менее успешно накапливать (аккумулировать) в себе на случай прекращения ветра количества энергии, достаточные для расходования ее на всё время безветрия.

Однако запасать голубой уголь в кладовке можно и еще проще. Как указывает в своих работах инженер Фатеев, аккумулирование энергии ветра может осуществляться не только путем запасания самой энергии в том или ином виде. Можно запасать на случай безветрия и самый продукт! Пусть, скажем, у вас работают от ветросиловой установки лесопилка, камнедробилка и водяной насос. Чтобы обеспечить производство бесперебойным снабжением пиломатериалами, щебнем и водой, необходимо добиться лишь одного — организовать работу этих установок таким образом, чтобы в ветреные дни они полностью использовали всю энергию ветродвигателя. Тогда энергия ветра будет поступать в запас — на склад — не в виде какой-либо другой энергии (электрической, тепловой и т. д.), а в виде продуктов производства. Такой путь аккумулирования ветроэнергии — самый простой и дешевый. Для его осуществления не нужно никаких дополнительных затрат на переоборудование ветроустановок.

Запасать таким образом энергию голубого угля можно при самых различных хозяйственных работах: при помоле зерна, обеспечении водой, заготовке пиломатериалов, приготовлении корма для скота, заготовке брикетов и чурок для газогенераторных машин и т. д.

Но, конечно, любые ветродвигатели пригодны лишь в тех местностях, где по крайней мере 150–180 дней в году дует ветер.

Последнее обстоятельство, однако, не вызывает теперь у инженеров тревоги. Дело в том, что, когда ученые стали более внимательно изучать ветры в различных местах, выяснилось, что ветер дует не так-то уж случайно. В очень многих областях каждый год в одно и то же время дуют постоянные, изученные ветры. И если два-три дня безветрия — обычное дело, то безветренная неделя в большинстве мест почти не встречается.

Ветряки работают

В новом послевоенном пятилетием плане восстановления и развития народного хозяйства нашей родины записано:

«…Обеспечить массовое строительство в сельских местностях небольших гидроэлектростанций, ветростанций и тепловых электростанций…».

В осуществление этого раздела пятилетнего плана наши заводы выпускают ветродвигатели «Д-12» и «ТВ-8». В 1946 году Киевский завод имени Артема освоил производство ветроэлектрического двигателя марки «ВД-3,5». Устройство этого ветряка несложно. Основные части его: ветровое колесо, распределительный щит, электромотор и два аккумулятора — для запаса энергии на безветренное время. Ветряк устанавливается на деревянном столбе высотой в двенадцать метров.

К 1950 году у нас будут восстановлены все ветросиловые установки, разрушенные во время войны; кроме того, в колхозах будет работать около 50 тысяч новых машин голубого угля.

Но что же могут сделать ветродвигатели? На что они способны?

Самые различные работы могут выполнять ветряки. Особенно ценны они в колхозах и совхозах.

Размол зерна, измельчение кормов, освещение полевых станов и токов, освещение домов колхозников, орошение полей и огородов, снабжение водой скотных дворов, небольших поселков, железнодорожных полустанков, распиловка дров, обеспечение очень дешевой движущей силой различных сельскохозяйственных машин и предприятий местной промышленности — крупорушек, льнотеребилок, маслобоек, бань, прачечных и мастерских, вентиляция, — все эти и многие, многие другие работы может с успехом выполнять могучий помощник человека — ветер.

А во многих отдаленных районах нашей обширной родины энергия голубого угля просто незаменима.

Так, в степных, засушливых областях, где трудно доставать воду, ветряки могут поднимать ее с больших глубин и орошать поля.

При ветре в четыре-пять метров в секунду небольшой ветряк за час работы может поднять на поверхность из колодца десятиметровой глубины несколько тонн воды. А за весну и лето один ветродвигатель орошает семь — десять гектаров. Установленные в достаточном количестве ветродвигатели могут не только обеспечить полное орошение засушливых земель, но и создать возможность богатых урожаев на пустынных, безжизненных сейчас пространствах. Поливка полей и огородов с помощью ветра применяется во многих наших колхозах и пригородных хозяйствах.

Рис. 21. Ветроэлектрическая станция «ЦВЭИ-Д-30» на 100 лошадиных сил; была установлена в 1931 г. в Крыму, близ Балаклавы.

В колхозах Киевской, Сталинградской, Челябинской, Курганской и других областей успешно используются ветроустановки для различных хозяйственных работ. Так, в колхозе «Новая жизнь» (Макаровский район Киевской области) ветроэлектроустановка «ВИМЭ-Д-12» работает на генератор постоянного тока мощностью четыре с половиной киловатт и на трансмиссию, от которой приводятся в движение колхозная мельница, поршневой насос, просорушка, зерноплющилка и жмыходробилка.

Прекрасным помощником является ветер и в других случаях — при осушении заболоченных земель.

Известно, что еще в древнем Вавилоне, несколько тысяч лет назад, ветряные машины использовались для осушения болот. Огромную услугу оказал ветер и голландцам в их борьбе с наступающим морем.

Другой яркий пример использования ветряков — наша Советская Арктика. С 1933 года советские полярники, зимующие на островах Северного Ледовитого океана, привлекают к себе на помощь ветродвигатели. Большую, неоценимую услугу оказывают им ветряки в долгую полярную ночь. Ветродвигатели дают научным работникам полярных станций свет и тепло, экономят остродефицитное в тех местах топливо. На одной только полярной станции острова Белый за время Великой Отечественной войны было сэкономлено на топливе с помощью ветряков около миллиона рублей.

Полярники заставляют ветер производить все, даже самые мелкие работы, такие, как пилка дров, точка ножей, нагревание электрических чайников. Ветряки помогают поддерживать связь с Большой Землей — они питают током радиоприемники и радиопередатчики.

И в суровых условиях Арктики, при морозах в сорок — пятьдесят градусов, ветродвигатели работают безотказно!

Рис. 22. Ветрооросительная установка с искусственным водохранилищем.

За годы своей работы ветродвигатели многих марок показали, что они могут работать в течение многих месяцев, не требуя ремонта.

Еще в конце прошлого века на судне «Фрам», на котором полярный путешественник Нансен совершил свое путешествие по Ледовитому океану, был установлен ветряк, который приводил в действие динамомашину. На случай безветрия электроэнергия запасалась в аккумуляторах. Этот ветряк около двух лет исправно снабжал электричеством весь корабль!

Это было пятьдесят лет назад. Современные же ветродвигатели, безусловно, могут работать не только с механическим приводом, но и давать электрическую энергию колхозам для полного обеспечения их хозяйственных нужд.

Так, в Бронницком районе Московской области инженерами ВИМЭ электрифицирован колхоз им. 8 марта; там работают три ветроэлектроустановки. Такие же установки для освещения скотных дворов и служебных помещений имеются и в других колхозах этого района.

Рис. 23. Осушение болота с помощью ветряка.

Ученые подсчитали, что если ветряные двигатели установить в каждом колхозе, в каждом маленьком городке, на каждой железнодорожной станции, то они могут дать около полутора лошадиных сил мощности на каждого человека!

Это — огромное дело. Осуществление его поможет электрифицировать все, даже самые глухие уголки Советского Союза, освободит большое количество рабочей силы при различных сельскохозяйственных работах, сэкономит много каменного угля и другого топлива.

Заключение

Немало времени прошло, прежде чем люди поняли природу ветра, изучили его привычки и повадки. Этим знанием мы обязаны науке метеорологии, которая занимается изучением погоды. Тысячи ученых-метеорологов по всему земному шару наблюдают передвижения воздушных масс: следят за особенностями различных ветров, устанавливают излюбленные пути их движения, их силу, отмечают на картах передвижение циклонов.

Пользуясь этими сведениями, люди приспособляются к ветрам, уменьшают вред, приносимый подчас сильным движением воздуха. Так, например, уже давно метеорологические станции предупреждают по радио о надвигающейся буре и суда в море, и самолеты в воздухе.

Однако для нас важнее знать другое: ветер не только делает вокруг нас какую-то полезную или вредную работу, он может быть также могучим помощником человека, потому что ветер — это неистощимая энергия.

Ветер должен служить человеку верно и каждодневно — вот та задача, над разрешением которой успешно работают сейчас ученые и инженеры нашей страны.

Content

Владимир Мезенцев
ВЕТЕР

Глава первая ЧТО ТАКОЕ ВЕТЕР?

Одежда Земли

Рождение ветра

Воздух путешествует

Куда дует ветер

Глава вторая ВЕТРЫ МИРА

Торговый ветер

Жаркий ветер со снежных гор

Полюс ветров

Ветры пустынь

Грозные странники

Смерч в стеклянной банке

Цена урагана

Шквал

Глава третья РАБОТА ВЕТРА

«Кровавый дождь»

Пыль в воздухе

«Небесное» удобрение

Летучие пески

Глава четвертая ГОЛУБОЙ УГОЛЬ

Значение ветра

Ветер служит человеку

Советские ветродвигатели

В поисках кладовой для ветра

Ветряки работают

Заключение