Форрестер Фрэнк

«ТЫСЯЧА И ОДИН ВОПРОС О ПОГОДЕ»

От редактора

Книга известного американского метеоролога Ф. Форрестера «Тысяча и один вопрос о погоде» принадлежит к числу тех немногочисленных в научно-популярной литературе произведений, которые можно отнести к категории энциклопедических справочников. Но книга эта, имея справочный характер, в то же время лишена сухости, присущей изданиям такого рода. Это скорее сборник интересных и содержательных рассказов о погоде, из которого можно узнать много полезного, подчас забавного, а иногда и неожиданного. Отвечая на многочисленные вопросы, типичные для людей, неискушенных в проблемах метеорологии, автор со знанием дела рассказывает о том, с чем мы сталкиваемся ежедневно, но о чем не всегда берем на себя труд подумать и в чем не всегда в состоянии разобраться самостоятельно.

Автор затрагивает самые разнообразные проблемы: роль солнечной энергии в формировании условий погоды на Земле, состав и строение земной атмосферы, технику и методы метеорологических и геофизических измерений и наблюдений, климат нашей планеты, практику составления синоптических карт и многое, многое другое…

Естественно, при таком разнообразии вопросов степень их сложности и обстоятельность ответов на них не могут быть одинаковыми. Если же учитывать и необходимость популярного, ясного, доступного всем читателям толкования этих вопросов, то легко понять трудности, с которыми пришлось столкнуться автору.

Не все в книге поэтому, с точки зрения профессионала-метеоролога, безупречно в смысле полноты и современности трактовки отдельных вопросов и проблем метеорологии. Нельзя сбрасывать со счетов и разрыв во времени между моментом написания книги автором и изданием ее русского перевода. Поэтому появилась необходимость снабдить текст примечаниями редактора и переводчиков.

Так, например, Е. П. Школьный дополнил раздел, посвященный изучению верхних слоев атмосферы и космического пространства, рассказом о спутниковой метеорологии и современных методах инструментальных метеорологических измерений в околоземном космическом пространстве.

Отдельные вопросы истории метеорологии и роли метеорологической науки в развитии человеческого общества излагаются Ф. Форрестером в традиционном для Западной Европы и США духе, без должного внимания к заслугам русских и советских ученых и их вкладу в изучение атмосферы нашей планеты. Разумеется, краткие примечания редактора не в состоянии полностью исправить положение и восполнить этот пробел в книге, которая, таким образом, не может рассматриваться как источник исчерпывающей информации по истории метеорологии (на что автор, впрочем, и не претендует).

В целом же следует отметить обстоятельность и научную строгость освещения в книге большинства рассматриваемых вопросов и вполне современный уровень изложения основных метеорологических проблем.

Предлагаемая читателю книга является добросовестным переводом на русский язык английского текста; следует только сказать, что некоторые специфически английские термины заменены более привычными нам, общепринятыми терминами, а британские единицы заменены единицами метрической системы.

Из книги Форрестера при ее переводе выпущены некоторые разделы и отдельные малосущественные вопросы, имеющие узкое, специфически местное «американское» значение и, таким образом, не представляющие непосредственного интереса для советского читателя. Примерно так же обстоит дело и с иллюстрациями к тексту.

П. Д. Астапенко

Введение

Мне задавали вопросы о погоде члены моей семьи и друзья, студенты и летчики, лодочники и парикмахеры, пекари и фотографы, художники и инженеры, домашние хозяйки и фермеры, редакторы газет и писатели, комментаторы и автомобилисты, врачи и их пациенты. И я решил ответить им этой книгой.

Она посвящена одному из факторов окружающей среды, оказывающих наиболее значительное влияние на человека, — атмосфере. Я надеюсь, что эта книга доставит читателю хотя бы некоторую долю того наслаждения, какое я испытываю, пытаясь проследить поведение воздушного океана, под вечно беспокойными глубинами которого протекают наши жизни.

I

Солнце, или где начинается погода

Введение. Мы редко отдаем себе отчет в том, какое огромное значение имеет для нас Солнце. (Впрочем, то же можно сказать и о многих других силах природы.)

Солнце для нас — это нечто само собой разумеющееся, как воздух, которым мы дышим.

Первобытный человек относился к Солнцу по-иному. Для него Солнце было высшим божеством. Он понимал, что сияющий на небе раскаленный шар — это великий источник изобилия, дарующий пищу и тепло — все то, без чего жизнь невозможна. Он внимательно изучал поведение Солнца. Встревоженно наблюдал за ним поздней осенью, когда оно опускалось все ниже и ниже, и радовался, когда с приближением весны оно вновь начинало подниматься. В истоке многих наших праздников лежит чувство страха и благоговейного трепета, которое внушало Солнце первобытному человеку.

В наше время благодаря научным открытиям Солнце уже не кажется нам чем-то сверхъестественным. Но наука только подтвердила то, о чем древние инстинктивно уже догадывались: Солнце является мощным центром динамической энергии. Ветры, погода, даже сама паша жизнь неразрывно связаны с этим гигантским шаром, состоящим из раскаленных газов. Это поистине фантастическая лаборатория физических чудес, и ученые недаром уделяют изучению Солнца все больше и больше внимания, пытаясь доказать, что от солнечной активности зависит не только погода, но и множество других геофизических явлений.

Изучение Солнца и в дальнейшем будет давать нам важные результаты. Эти исследования будут непосредственно влиять на многие области человеческой деятельности. И, узнавая о Солнце все больше и больше, мы понемногу начинаем проникаться, тем благоговейным страхом, который оно внушало нашим далеким предкам.

1. Что является основным фактором, определяющим погоду? Энергия, идущая от Солнца к Земле. Обмен этой энергией между Землей и воздухом приводит, после множества физических и химических превращений, к тем или иным процессам, которые мы привыкли называть погодой. Бриз, торнадо, дождь — все эти явления в конечном счете можно объяснить воздействием солнечной энергии на нашу атмосферу. Погода, как и все живое, рождена союзом Солнца и Земли.

2. Почему метеорологи усиленно интересуются солнечной активностью? Прежде всего потому, что солнечная активность несомненно влияет на погоду. От нее зависят сезонные изменения в погоде или различия между температурами на экваторе и на полюсах. Но, быть может, еще большее значение имеют воздействия солнечной активности — как известные, так и предполагаемые— на верхнюю атмосферу. Там, в 80 кМ от Земли, происходят чрезвычайно важные явления, связанные с земным магнетизмом, полярными сияниями, космическими лучами, физикой ионосферы, дальней радиосвязью и сменой циклов погоды. Верхняя атмосфера, подверженная сильному воздействию солнечных излучений, уже стала магистралью для ракет, и в недалеком будущем она, возможно, станет воротами для космических кораблей.

3. Далеко ли от Земли до Солнца? Солнце — ближайшая к нам звезда. Оно отстоит от Земли в среднем на 149 млн. км. В начале июля, когда Земля наиболее удалена от Солнца (афелий), это расстояние увеличивается до 151 млн. км. В начале января оно уменьшается примерно до 146 млн. км (перигелий). Среднее расстояние между Землей и Солнцем — 149 млн. км — принято в астрономии за единицу измерения. Это астрономическая единица, или, сокращенно, АЕ.

Чтобы избежать громоздких расчетов, астрономические расстояния можно выражать и через скорость света, равную примерно 300000 км/сек. При такой скорости свет доходит от Солнца до Земли приблизительно через 8^1/3 минуты. Следовательно, можно сказать, что Земля удалена от Солнца на 8^1/3 световой минуты. Альфа Центавра, вторая после Солнца ближайшая к нам звезда, отстоит от Земли примерно на 4^1/3 светового года. Сириус (созвездие Большого Пса) отдален от нас на 8^3/4  светового года, а яркая звезда Вега — на 26^1/2 светового года.

4. Как велика температура Солнца? Ученым удалось довольно точно определить температуру на поверхности Солнца. Средняя температура поверхности солнечного диска приближается к 6000° К. Температура же более холодных ее участков — солнечных пятен — составляет примерно 4400° К. Относительно же температуры внутри диска мы можем лишь догадываться. Основываясь на знании законов, которым подчиняются химические и физические процессы, и на экспериментах с лабораторными «солнцами», ученые предполагают, что температура в центре Солнца приближается к 23 000° К.

5. Как велико Солнце? Этот пылающий центр нашей солнечной системы имеет диаметр 1,38 млн. км, т. е. равен примерно 100 диаметрам Земли. Масса его в 330000 раз больше массы Земли. Солнце газообразно от поверхности до центра, но этот газ не совсем то разреженное и невесомое вещество, которое мы обычно подразумеваем под понятием «газ». Плотность газа в центре Солнца намного превосходит плотность любого земного металла, а давление превышает давление нашей земной атмосферы в несколько миллиардов раз.

6. Что представляет собой Солнце в сравнении с другими звездами? Величина Солнца весьма внушительна, и все же наше Солнце — самая обычная звезда. Его яркость, объем, плотность и диаметр такие же, как у тысяч других звезд, а многие из них даже превосходят его. В то же время существуют тысячи звезд, во многом уступающих Солнцу. По массе наше Солнце также ничем не выделяется среди других звезд: 90 % всех звезд имеют массу, в десять раз меньшую или в десять фаз большую, чем масса Солнца.

7. Из чего состоит Солнце? Солнце — это масса, состоящая из раскаленных газов. Около 4/5 солнечной атмосферы приходится на долю водорода, около 1/5 — на долю гелия, а доля кислорода составляет лишь около 3 %. На Солнце обнаружены следы железа, никеля, алюминия и множества других элементов, встречающихся на Земле, например натрия, углерода, кремния и кальция. На Солнце имеется около двух третей всех химических элементов, известных на Земле. Ослепительная поверхность Солнца, которую можно наблюдать через светофильтр или телескоп, называется фотосферой, или светосферой. Толщина этого слоя около 800 км. За ней следует хромосфера, или окрашенная сфера, обязанная этим названием своей окраске, которую можно наблюдать во время солнечных затмений. Хромосфера простирается примерно на 40000 км. Следующий слой солнечной атмосферы носит название «корона». Ее можно увидеть во время затмения; иногда толщина этого слоя достигает величины диаметра Солнца или даже превышает его.

8. Движется ли Солнце? Многие думают, что Солнце всегда стоит на месте, распространяя вокруг свое величественное сияние. В действительности же Солнце движется. Во-первых, оно, как и Земля, вращается вокруг своей оси с запада на восток. Один его оборот в области экватора происходит в течение 25 земных суток; на полюсах же Солнце вращается еще медленнее. Во-вторых, оно движется со скоростью 20 км/сек. по отношению к соседним звездам. Несясь через пространство, оно увлекает за собой Землю и другие планеты. И, в-третьих, вместе с миллионами других звезд Солнце обращается вокруг центра созвездия Млечный Путь со скоростью 320 км/сек.

9. Как создается энергия Солнца? Вследствие огромной температуры и фантастически высокого давления внутри солнечного ядра происходит распад атомов, электроны отрываются от своих ядер. Слияние атомов приводит к превращению элементов. Водород превращается в гелий, и в ходе этой цепной реакции рождается лучистая энергия. Этот процесс высвобождения энергии ученые воспроизвели на Земле в ядерных взрывах.

10. Может ли Солнце «сгореть»? Как мы только что говорили, Солнце постоянно воспроизводит энергию посредством цепной реакции. И в то же время каждую секунду разрушается около 4 млн. т его массы. Но масса Солнца слишком велика, чтобы это разрушение могло на ней существенно сказаться. Ученые считают, что обитатели Земли заметят уменьшение количества солнечной энергии лишь через 30 миллиардов лет. А так как нашей планете всего лишь 4 миллиарда лет от роду, то нам предстоит еще очень долгий путь, и надо думать, что прежде чем охлаждение Солнца станет насущной проблемой, у человечества найдется множество более важных причин для беспокойства.

11. Какую долю энергии Солнца получает Земля? Наша Земля (около 12 740 км в диаметре), удаленная от Солнца на 149 млн. км, получает ничтожно малую долю солнечной энергии, излучающейся в пространство во всех направлениях. Эта доля равна одной двухмиллиардной.

12. Как велика энергия Солнца, если выразить ее в лошадиных силах? Лошадиная сила — единица, принятая для выражения количества энергии. Это сила, которую нужно приложить, чтобы поднять 75 кг на высоту 1 м. Чтобы выразить в лошадиных силах количество энергии, излучающееся в космическое пространство со всей поверхности Солнца, нужно написать число 5000, сопроводив его 20 нулями! С каждого квадратного метра поверхности Солнца в пространство поступает поток энергии, примерно равный 72 000 л. с. И хотя на земной шар поступает бесконечно малая доля всей излучаемой Солнцем энергии, все же на каждый квадратный километр земной поверхности приходится около 2 500 000 л. с. Следует иметь в виду, что к Земле проникает лишь часть энергии, поступающей в верхние слои атмосферы. Вследствие отражающей и поглощающей способности атмосферы только 70 % этой энергии достигает поверхности Земли. Если бы мы могли подчинить себе энергию, в конце концов пробивающуюся к земной поверхности, мы не знали бы больше нужды в энергии.

13. С помощью каких приборов изучают Солнце? Одним из самых важных приборов, служащих для изучения Солнца, является спектроскоп. Этот прибор, основанный на использовании призмы, разлагающей солнечный свет на составные части, дает возможность анализировать свет Солнца (или других небесных тел) и определять, из каких химических элементов состоит Солнце. Спектроскоп позволяет выделять индивидуальные световые сигналы каждого из элементов. Коронограф и спектрогелиограф — приборы, позволяющие фотографировать внешние части Солнца. С помощью этих приборов создаются условия полного солнечного затмения. Достигается это путем удаления изображения Солнца из фокусного устройства телескопа. Целостат — прибор, представляющий собой регулируемую часовым механизмом систему зеркал, которые ловят изображение Солнца. С помощью всех этих приборов в совокупности с солнечными башенными телескопами и другими специальными устройствами ученые смогли узнать очень многое о сложном составе и удивительных свойствах Солнца.

14. Что такое солнечные пятна? Солнечные пятна — это газовые вихри, рождающиеся в солнечном ядре. Достигнув поверхности Солнца, они расширяются и давление в них уменьшается. С Земли они обычно выглядят как темные участки, окруженные более светлым пространством. Участки эти кажутся более темными, так как они холоднее окружающей их поверхности. Диаметр темного центрального участка, или пятна, составляет от 800 км (небольшие пятна) до 80 000 км (наибольшие).

15. В каких районах Солнца возникают пятна? Солнечные пятна имеют некоторое сходство с земными ураганами. Эти газовые вихри образуются в двух зонах — в пределах 30–40° по обе стороны от солнечного экватора. Бессистемно увеличиваясь как в размерах, так и в числе, они движутся по направлению к экватору, но, еще не успев дойти до него, исчезают. Часто в это же самое время на смену исчезнувшим пятнам из более высоких широт приходят новые. Солнечные пятна обычно недолговечны — средняя продолжительность их существования колеблется от нескольких дней до недели.

16. Что такое цикл солнечных пятен? Как показывает многолетнее изучение солнечных пятен, почти в любое время на Солнце можно обнаружить несколько пятен. Но максимума их количество достигает через интервалы примерно в 11 лет. Период усиленного возникновения солнечных пятен, или период максимума, длится около двух лет. — Правда, вовсе не следует думать, что периоды максимума всегда наступают точно через 11 лет. Интервалы между годами максимума колеблются от 7 до 17 лет.

17. Что такое солнечные протуберанцы? Протуберанцы — это огненные облака светящихся газов, в основном водорода, которые вырываются из хромосферы («окрашенного» слоя атмосферы Солнца). В виде неустойчивых, очень быстро изменяющих свою форму вспышек протуберанцы за чрезвычайно короткое время распространяются на огромные расстояния — нередко они удаляются от поверхности Солнца на 400 000 км. Затем, приняв форму узкой ленты, они вновь направляются к поверхности. Чаще всего протуберанцы образуются по соседству с солнечными пятнами и, вероятно, связаны с деятельностью последних. Можно предполагать, что в результате этих мощных извержений какое-то количество солнечного газа достигает Земли.

18. Отчего образуются солнечные пятна? Человек начал наблюдать за солнечными пятнами и изучать их гораздо раньше, чем любые другие явления на Солнце. Несмотря на это, об их происхождении до сих пор мы не имеем точных сведений. Согласно гипотезе шведских ученых, они возникают как следствие магнитных возмущений: два взаимно отталкивающихся вихря движутся из глубины Солнца к его поверхности в виде подковообразного магнита, полюса которого находятся по обе стороны от экватора.

19. Как погода и другие явления, происходящие на Земле, связаны с солнечными возмущениями? Вспышки на Солнце и другие проявления солнечной активности имеют самое прямое отношение к полярным сияниям. Частицы, выбрасываемые Солнцем во. время солнечных возмущений, бомбардируя разреженные газовые пространства верхней атмосферы, вызывают их свечение. Полярные сияния нередко сопровождаются магнитными бурями. В таких случаях может серьезно нарушиться или даже совсем прерваться радиосвязь. Стрелки компасов в это время начинают метаться. Вот почему изучение солнечных пятен очень важно — как в практическом, так и в научном отношении.

О других воздействиях солнечной активности известно еще не очень много; наши знания о них мы строим пока лишь на предположениях. Так, некоторые ученые упорно пытаются установить зависимость между солнечной деятельностью и дождями, сменой циклов погоды и различными ее аномалиями. Рассказать здесь хотя бы коротко обо всех попытках установить связь между солнечными пятнами и самыми различными земными явлениями — довольно трудная задача. Побережем наше время и подождем результатов полевых и экспериментальных исследований. А до тех пор колебания курса акций и войны, рождения и смерти, ураганы и поведение животных, результаты спортивных состязаний и настроение людей по-прежнему будут ставить в зависимость от солнечных пятен.

20. Как движется Земля по отношению к Солнцу? Земля вращается вокруг своей оси. Один оборот вокруг оси Земля совершает за 23 часа 56 минут 4 (или несколько больше) секунды. Это движение является причиной смены дня и ночи. Вращаясь вокруг своей оси, Земля в то же время движется, или обращается, вокруг Солнца. Путь, или орбита, вращения представляет собой не окружность, а эллипс, причем форма его меняется с изменением расстояния между Землей и Солнцем. Период времени, за который Земля совершает оборот вокруг Солнца, равен одному году. Правда, в понятие «год» иногда вкладывается разное содержание. Обычный же год, который положен в основу календаря, называется тропическим и насчитывает 365 дней 5 часов 48 минут и 46 секунд.

Земля движется по своей орбите со скоростью 226 км/сек. А это значит, что, пока вы читали этот вопрос и ответ на него, Земля продвинулась на 1330 км!

21. Занимает ли Земля вертикальное положение по отношению к Солнцу? Нет. Ее ось отклонена от вертикали на 23,5°. (Под вертикалью мы подразумеваем перпендикуляр к плоскости земной орбиты.) Этот наклон земной оси остается неизменным как во время суточного вращения Земли вокруг своей оси, так и во время ее годового обращения вокруг Солнца.

22. Какое значение имеет такое положение Земли? Именно благодаря положению, которое занимает Земля по отношению к Солнцу, происходит смена времен года. Так как при вращении Земли вокруг Солнца наклон земной оси остается постоянным, то в какой-то определенный период Северный полюс будет наклонен к Солнцу, а в другой — в противоположном направлении. Когда Северный полюс наклонен к Солнцу, солнечные лучи в северном полушарии падают на каждую квадратную единицу более прямо и концентрированно; в это время в северной половине Земли наступает лето. Очевидно, что Южный полюс в это время отдален от Солнца и в южном полушарии господствует зима.

23. Что такое зимнее и летнее солнцестояние? Слово «солнцестояние» означает определенное положение Солнца по отношению к земному экватору. Когда, входе вращения Земли вокруг Солнца, оно достигает точки, наиболее удаленной к югу от экватора, наступает момент зимнего солнцестояния и в северном полушарии начинается зима (в астрономическом, но не метеорологическом смысле). Когда же Солнце максимально удаляется к северу от экватора, наступает летнее солнцестояние и в южном полушарии начинается зима.

24. Что такое равноденствие? Равноденствие — это момент времени, когда Солнце достигает средней точки между двумя солнцестояниями. Весеннее равноденствие наблюдается в тот момент, когда Солнце пересекает экватор во время своего видимого продвижения к северу. Для северного полушария это означает начало весны. Когда же Солнце проходит над экватором во время своего видимого движения к югу, наступает осеннее равноденствие.

25. Когда наступают солнцестояния и равноденствия? Зимнее солнцестояние бывает 21 декабря; весеннее равноденствие— 21 марта; летнее солнцестояние — 21 июня; осеннее равноденствие — 22 сентября. Однако эти даты могут смещаться примерно на день. Происходит так потому, что Земля не обязана согласовывать свое вращательное и поступательное движение с созданным человеком календарем, который не является верхом совершенства.

II

Воздушный океан — наша атмосфера

Введение. Мы — создания, которые живут на самом дне беспокойного океана газов; дыша их живительной смесью, мы инстинктивно или полуосознанно понимаем, какие огромные силы таятся в потоках этих газов. В придонном слое воздушного океана возникают хорошо знакомые нам явления погоды, которые мы можем видеть, слышать и осязать. В самом деле, уже вдыхая воздух, мы вбираем в себя кусочек погоды — вечно меняющейся и одновременно старой, как мир, панорамы чудес.

Погоду можно уподобить айсбергу, большая часть которого скрыта от взоров. Ведь погодой мы называем все явления, возникающие в результате беспрерывного взаимодействия различных процессов, происходящих в атмосфере.

Серьезное исследование толщи нашей атмосферы началось совсем недавно. Лабораторный микроскоп и снабженный приборами воздушный змей, воздушный шар, самолет и ракета, радио, спектроскоп и радиолокатор— вот некоторые из тех средств изучения нашей воздушной среды, которые пришли на помощь чувственному восприятию человека. И все же, хотя теперь уже накоплен большой запас знаний, изучение атмосферы еще не скоро будет доведено до конца. Метеорологи надеются исследовать разреженные пространства воздушного океана, простирающегося на сотни километров от Земли. И они мечтают оставить будущим поколениям анатомическую карту атмосферы в ее динамике, карту, на которой уже не будет белых пятен.

Все исследования нашей атмосферы, проведенные до сих пор, свидетельствуют о том, что состав ее невероятно сложен. Для того чтобы понять сущность погоды, сначала нужно познакомиться с поведением ее газовых компонентов.

26. Что такое небо? Понятие «небо» обычно имеет два аспекта — астрономический и метеорологический. С точки зрения астронома, небо — это и космическое пространство, и пространство, начинающееся за пределами нашей атмосферы и зрительно представляющееся нам в виде арки, или полусферы. В более же распространенном понимании небо есть нижние и верхние слои атмосферы. Мы воспринимаем небо как нечто реальное благодаря облакам, загрязненности воздуха и цветовым эффектам. Итак, когда мы говорим о том, что небо облачное или ясное, пасмурное или голубое, имеется в виду метеорологический смысл этого понятия. Когда же речь идет, например, о звездах южного неба, подразумевается понятие астрономическое.

27. Что такое метеорология? Метеорология — это наука, изучающая атмосферу и атмосферные явления. Слово «метеорология» происходит от греческого «meteora», что означает «нечто в небе». Название этой науки всегда вызывает путаницу. Дело в том, что под метеором обычно понимается падающая звезда (а этот термин сам по себе неверен), или метеорит. Поэтому очень многие считают, что метеорологи — это те, кто изучает метеоры. На самом же деле существуют самые различные виды метеоров. Их можно разбить на следующие группы: гидрометеоры — такие, как дождь или снег; воздушные метеоры — ветры, пыльные бури и т. п.; литометеоры — например, пыльца и пыль; и светящиеся метеоры — такие, как радуги или миражи. К огненным метеорам, которые подпадают под категорию светящихся, относятся молнии. Все эти метеоры представляют собой явления погоды, и поэтому ими занимаются метеорологи.

28. Можно ли рассматривать метеорологию как самостоятельную науку или это раздел физики? Метеорология так же тесно связана с физическими законами, как техника с законами математики. Именно поэтому ее нередко рассматривают как ответвление физических наук. Однако быстрое развитие этой науки, круг проблем, которыми она занимается, и ее значение дают основание квалифицировать ее как самостоятельную науку. Но пока далеко не все атмосферные явления можно описывать языком математики. И, пока это не будет достигнуто, метеорологию нельзя считать полностью точной наукой. Так как науки, изучающие Землю, воздушное и космическое пространства, очень тесно переплетаются, в последнее время эти дисциплины часто относят к геофизике. Следовательно, метеорологию можно рассматривать как один из разделов геофизики.

29. Из каких основных частиц состоит материя? Вся материя — будь то животные, минералы или растения, одушевленные или неодушевленные предметы, твердые, жидкие или газообразные вещества — состоит из мельчайших частиц, обладающих положительной или отрицательной энергией или вовсе не несущих заряда. Эти частицы называются соответственно протонами, электронами и нейтронами.

30. Что такое атом? Атом по своей структуре представляет собой нечто вроде солнечной системы в микрокосмическом варианте. Ядро, или «Солнце», этой микроскопической системы обладает положительным зарядом и состоит из протонов и нейтронов. Вокруг этого ядра обращаются отрицательно заряженные частицы — электроны. Число электронов атома равно числу протонов, содержащихся в ядре.

31. Что такое элемент? Элемент — это вещество, химическая сущность которого определяется числом электронов, содержащихся в его атоме. Каждый элемент имеет свой номер. Например, номер 1 — это водород, номер 2 — гелий, номер 7 — азот. Магний, сера, никель, углерод, кислород — все это различные элементы. На Земле обнаружено больше ста элементов, и число их все еще продолжает расти.

32. Что такое молекула? Молекула — это минимальное количество любого элемента или соединения, которое может существовать в свободном состоянии. Молекулы элементов состоят из одного или нескольких одинаковых атомов. Молекулы сложного вещества состоят из двух или более атомов различных элементов.

33. Что такое ионы? В условиях очень высокой температуры электроны атомов могут соскользнуть со своих орбит. Когда электроны теряются, остается больше положительно заряженных частиц. Заряженные таким образом атомы называют ионами, а процесс потери электронов — ионизацией.

34. Из чего состоит воздух? Воздух есть смесь газовых элементов — непостижимо огромное число атомов, объединенных в молекулы. Большую часть воздуха составляет азот, занимающий около 4/5 всего его объема. Азот сравнительно инертен и выступает в роли среды, в которой происходит смешивание других газов. Второй основной газ — кислород — занимает 1/5 объема атмосферы. Кроме этих двух газов, в составе воздуха насчитывают еще 18 газов — в том числе водяной пар, аргон, двуокись углерода, гелий, водород, метан, криптон, озон, аммоний, йод и др. Эти газы содержатся в воздухе в очень небольших количествах.

35. Что такое атмосферные загрязнения? Частички соли с поверхности океанов, пыльца растений, индустриальный дым, пыль, вулканический пепел и непрерывный дождь микрометеоритов — вот некоторые из тех примесей, что входят в состав нашей атмосферы.

36. Какой из атмосферных газов наиболее важен? Бесцветный, лишенный запаха и вкуса кислород называют газом жизни. Он необходим для дыхания животных; без него невозможно большинство видов горения.

37. Во всех ли местах земного шара состав воздуха однороден? Обычно химический состав сухого воздуха один и тот же во всех местах Земли. Различия же наблюдаются в количестве и виде примесей, а также в содержании так называемых переменных элементов, таких. как водяной пар и озон. Если учесть непрерывный процесс перемешивания воздушных масс, вызванный различиями в температуре земной поверхности и связанными с ними воздушными течениями, становится понятным, почему состав воздуха однороден.

38. Что понимается под атмосферным давлением? Это реальный вес всей совокупности газов и других элементов, из которых состоит воздух, или давление, которое они оказывают на поверхность Земли. Это сила, с которой давит на единицу земной поверхности столб воздуха, заключенный между поверхностью земли и верхней границей атмосферы.

39. Сколько весит воздух? Воздух давит на земную поверхность с огромной силой. На уровне моря человеческое тело (или любой другой объект) испытывает давление в 1,033 кг/см^2. Следовательно, на человека среднего роста давит около тонны воздуха. Но это не доставляет нам никаких неудобств — наше внутреннее давление оказывает противодействие давлению воздуха, и поэтому обычно мы его не ощущаем.

40. Сколько весит атмосфера? На 315 млн. км^2 поверхности Земли приходится примерно 5^3/4 квадриллиона тонн воздуха.

41. Что такое относительная плотность воздуха? Плотность любого вещества зависит от того, какое его количество заключено в данном объеме. Чем больше молекул приходится на единицу объема, тем плотнее вещество. Плотность определяется отношением массы вещества к его объему. Так, например, кубический сантиметр воды имеет массу 1 г, а кубический сантиметр ртути — 13,6 г. Отсюда плотность воды равна 1 г/см^3, а плотность ртути — 13,6 г/см^3. Обычно относительную плотность различных элементов определяют, беря за исходную величину плотность воды, равную 1,0000. Так, золото имеет относительную плотность 19,32, алюминий — 2,65. Относительная плотность воздуха составляет 0,001293, или несколько более тысячной долн плотности воды при нормальной температуре.

42. Как велика плотность воздуха у земной поверхности? Молекулы воздуха сконцентрированы у поверхности Земли в таком количестве, что его невозможно себе представить. Воздух, которым мы дышим, настолько плотен, что самая микроскопическая частичка его не может пройти и миллионной доли сантиметра, чтобы не столкнуться со своей соседкой.

43. Каковы плотность и давление воздуха на больших высотах? Плотность, а значит, и вес воздуха резко уменьшаются с высотой. Находясь на вершине горы высотой в 5500 м над уровнем моря, человек будет испытывать давление атмосферы, равное всего лишь 38,6 кг/м^2. На высоте 10 800 м давление уменьшится до 15,9 кг/м^2. В нижнем пятидесятикилометровом слое атмосферы при каждом удвоении высоты давление уменьшается примерно наполовину. Таким образом, получается, что добрая половина веса нашего воздушного океана приходится на слой воздуха, поднимающийся над поверхностью Земли меньше чем на 5,6 км. А на высоте 100 км давление составляет всего только миллионную часть от величины давления на уровне моря!

44. В каких единицах выражается атмосферное давление? Атмосферное давление выражается в миллибарах на квадратный сантиметр, или в миллиметрах высоты ртутного столба. В метеорологии наиболее часто используется миллибар. В основу его положена дина, единица силы в метрической системе. Один миллибар равен 1000 динам на квадратный сантиметр.

45. Каково среднее атмосферное давление на уровне моря? В миллиметрах ртутного столба — 760; в миллибарах — 1013,25.

46. Какие приборы применяются для измерения атмосферного давления? Ртутный барометр, барометр-анероид и барограф.

47. Как действует ртутный барометр? С помощью ртутного барометра производятся наиболее точные измерения атмосферного давления. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку высотой несколько более 70 см, запаянную с одного конца и наполненную ртутью. Открытым концом трубка помещается в сосуд, частично заполненный ртутью. Ртуть в трубке падает до тех пор, пока объем ртутного столба не придет в соответствие с силой, с которой атмосфера давит на ртуть, находящуюся в открытом сосуде. Если над данной территорией (а значит, и над прибором) движется холодный, а следовательно, более плотный и тяжелый воздух, он будет оказывать на ртуть более сильное давление и заставлять ее подниматься в трубке. В таком случае мы говорим, что «барометр поднимается». Более же теплый, а значит, и более легкий воздух давит на ртуть не столь сильно, и некоторое количество ртути опустится по трубке в сосуд. В этом случае мы говорим, что «барометр падает». Таким образом, барометр просто определяет относительный вес находящегося над ним воздуха, плотность которого постоянно меняется.

48. Как действует барометр-анероид? По сравнению с ртутным барометром это менее дорогой прибор. Такие барометры обычно можно увидеть в домах или в учреждениях. Слово «анероид» по-гречески означает «без жидкости». Основной частью анероида является упругая мембранная коробка, из которой почти полностью удален воздух. Когда вес воздуха над барометром меняется, коробка, напоминающая по своему устройству аккордеон, сжимается или растягивается. При помощи системы рычагов эта деформация передается к шкале циферблатного типа. Атмосферное давление выражается на этой шкале в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах. Обычно барометр-анероид снабжен шкалами и того, и другого типа.

49. Для чего предназначен барограф? Барометры, описанные выше, служат для непосредственного определения атмосферного давления в данный момент. Но нередко возникает необходимость в непрерывной записи изменений давления. Для этой цели существует барограф. Его действие основано на том же принципе, что и действие барометра-анероида, — в нем также используется небольшая деформационная коробка, реагирующая на изменение веса воздуха. Но в отличие от барометра в барографе эти изменения передаются не на измерительную шкалу (через систему рычагов), а к перу. Оно и записывает историю изменения давления на разграфленной ленте, надетой на барабан, который вращается часовым механизмом.

50. Как высока атмосфера?

Атмосфера поднимается над Землей на сотни километров, но, разрежаясь с высотой, настолько постепенно и незаметно переходит в межпланетное пространство, что невозможно сказать, точно, где пролегает ее граница. Установлено, что молекулы воздуха присутствуют даже на высоте нескольких тысяч километров над Землей. Однако эти «остатки», или «следы», атмосферы столь незначительны, что практически здесь наблюдается почти полный вакуум.

51. Что такое слои атмосферы? За многолетний период наблюдений и исследований с помощью воздушных змеев, воздушных шаров, самолетов и ракет ученые смогли составить довольно хорошее общее представление о нашей атмосфере. Для удобства метеорологи разбили атмосферу на различные сферы, или слои, следующие один за другим от поверхности Земли до верхних пределов атмосферы. Эти слои, или сферы, классифицируются на основе тех свойств, которые являются важнейшими для каждого из них. Между слоями нет резких границ, они скорее переходят один в другой. Слой воздуха, прилегающий к Земле, называют тропосферой. Выше идет стратосфера, за ней следует мезосфера, затем термосфера и венчает атмосферу экзосфера.

Однако классификацию эту нельзя считать окончательной — она всегда может быть подвергнута пересмотру, если в связи с новыми открытиями появится необходимость ввести более удобные обозначения. Специальные высотные воздушные шары, ракеты и искусственные спутники, несомненно, изменят наши представления об атмосфере, так что со временем, возможно, ее будут делить не на пять, а на восемь или десять слоев. (При другом подходе к классификации атмосферных слоев можно выделить еще несколько слоев атмосферы, в том числе ионосферу и озоносферу. — Прим. ред.)

52. Как обозначаются промежутки между слоями атмосферы? Эти промежутки обозначаются путем замены в названии нижележащего слоя окончания «сфера» на окончание «пауза». Например, тропосферу и стратосферу разделяет тропопауза, стратопауза разделяет стратосферу и мезосферу и т. д.

53. Что такое, тропосфера? Тропосфера — это сравнительно тонкий слой атмосферы, прилегающий к земной поверхности. Все перипетии погоды, которые наблюдает человек, происходят именно в этом плотном и влажном слое. Слово «тропосфера» образовано от греческого «тропос» (что значит «вращаться», «перемешиваться»). В пределах этой, самой нижней, ступеньки атмосферной лестницы происходит энергичное перемешивание воздушных масс. Воздух здесь движется как вертикально, так и горизонтально. Здесь сосредоточены почти весь водяной пар и примеси, так что облака, дождь, снег, мокрый снег, туман, молнии, грозы — словом, весь комплекс явлений погоды — наблюдаются именно в этой зоне. Верхняя граница тропосферы поднимается до 17,5 км над экватором и снижается до 8 км над полюсами. Температура в тропосфере уменьшается с высотой, обычно на 6,5 °C через каждые 1000 м. Некоторые метеорологи находят, что слово «погодосфера» более точно характеризует этот слой, чем слово «тропосфера».

54. Что такое стратосфера? Второй слой атмосферы представляет собой полную противоположность лежащей ниже беспокойной, беспрерывно перемешивающейся тропосфере. (Слово «стратосфера» происходит от греческого «стратос» — область стратификации, или спокойствия.) Он простирается от верхней границы тропосферы до высоты 55 км над Землей. Этот слой отличается тем, что в нем значительно меньше, чем в тропосфере, облаков и слабее вертикальные воздушные потоки. Ветры здесь очень сильные. Температура остается почти неизменной (—56 °C) до высоты около 40 км, затем начинает расти, достигая максимума у верхней границы стратосферы (в среднем около 0° на высоте 55 км).

55. Что такое мезосфера? Слово «мезосфера» происходит от греческого «мезос» — средний. Это средний, промежуточный слой атмосферы, располагающийся приблизительно между высотами 55 и 80 км. Он содержит около 0,25 % всей массы атмосферы. В мезосфере температура воздуха понижается, достигая у ее верхней границы значений, близких к -80 °C.

56. Что такое термосфера? Это слой атмосферы, отличающийся высокими значениями температуры (от греческого «термос» — теплый). Расположен он между высотами 80 и 800 км. В нем сосредоточена незначительная часть атмосферы — всего 0,005 % всей ее массы. На высоте 200 км в термосфере температура воздуха уже достигает нескольких сот градусов, а на ее верхней границе — больше 2000 °C.

57. Что такое экзосфера? Экзосфера — это самый внешний слой атмосферы, который постепенно переходит в межпланетное пространство. В этой чрезвычайно разреженной зоне настолько мало атомов газов, что столкновения воздушных частиц происходят крайне редко. Их движения можно уподобить движениям частиц воды, из которых состоят пена и брызги, срывающиеся с вершин океанских волн. Некоторые из воздушных частиц, особенно атомы легких газов — водорода и гелия, — движутся очень быстро и даже могут навсегда покинуть воздушный океан. Большинство же из них, однако, после непродолжительного свободного полета возвращается назад под действием силы земного притяжения.

Высота нижней границы экзосферы недостаточно точно определена. Ученые отводят ей место между 800 и 1200 км от Земли. Как высоко проходит ее верхняя граница, т. е. граница атмосферы, можно лишь предполагать.

58. Что такое ионосфера? Выше 100 км над поверхностью Земли, как мы уже отмечали, давление крайне низкое: здесь содержится гораздо меньшее количество молекул и атомов атмосферных газов, чем в ниже лежащих слоях. Электроны атомов различных газов более подвержены здесь бомбардировке частиц солнечных коротковолновых излучений, т. е. могут более легко ускользать со своих орбит, по которым они движутся вокруг ядра атома. Потеря электронов вызывает нарушение равновесия в различных атомах и молекулах. Когда происходит потеря достаточно большого числа электронов и, следовательно, возрастает число свободных ионов, газ становится ионизированным. Поэтому атмосферу на этих высотах (100—1000 км) часто называют ионосферой. Процесс ионизации, которому ионосфера обязана своим названием, вызывает в верхней атмосфере множество специфических явлении.

59. Как ионосфера влияет на радиосвязь? Когда идет процесс ионизации, происходит увеличение электропроводимости. Несколько ионизированных слоев, расположенных на различных уровнях ионосферы, отражают радиоволны. Эти отражающие слои по степени отражения, поглощения и времени прохождения радиоволн делятся на четыре слоя: слои D, Е, F_1и F_2. Более низкие из них ионизируются слабо и в основном отражают длинные волны. Выше лежащие, более сильно ионизированные слои воздействуют на короткие волны.

Слой D располагается на высоте 60—100 км. Слой Е лежит на высоте от 100 до 150 км. Слой F_1 в ночное время сливается со слоем F_2, находящимся в среднем в 300 км от поверхности Земли. Положение и интенсивность этих слоев существенно меняются ото дня к ночи. Во время солнечных возмущений они становятся очень неустойчивыми и резко меняют свое положение и интенсивность за какие-то секунды. В таких случаях радиосвязь часто нарушается.

60. Что такое озоносфера? Это озоносодержащий слой атмосферы, расположенный на высоте 10–60 км, т. е. главным образом в стратосфере и нижней части мезосферы. В озоносфере происходят фотохимические процессы образования озона, благодаря чему его содержание здесь велико. Максимум содержания озона приходится на высоты 20–25 км. Озон способен поглощать значительную долю ультрафиолетовой радиации, идущей от Солнца, поэтому температура воздуха в верхней части озоносферы поднимается до 0 °C.

61. В чем заключается различие между теплом и температурой? Тепло часто путают с температурой. Тепло есть общая сумма энергии всех движущихся молекул данного тела. Температура же — это мера нагретости тела, или мера средней скорости движения молекул тела в данный момент. Тело может обладать высоким содержанием тепла (большая масса — много молекул), но низкой температурой (средняя энергия отдельно взятой молекулы невелика). Примером этого является айсберг или большой аквариум, наполненный водой. Или, наоборот, тело может обладать низким содержанием тепла, но высокой температурой: например, горящая спичка или чашка горячего кофе.

62. В каких единицах измеряется тепло? Тепло измеряется действием, которое оно вызывает. Единицы, в которых выражается тепло, непосредственно связаны с температурой. Основной единицей, употребляемой в метеорологии, является грамм-калория. Это количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C.

63. Что такое удельная теплоемкость? Одни вещества нагреваются быстрее, чем другие. Легче всего это заметить в жаркий день на берегу моря. Песок сильно нагревается за день и быстро остывает за ночь. В сравнении с ним морская вода труднее поддается нагреванию. Для того чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C, нужно затратить 1 кал., тогда как для нагревания 1 г алюминия потребуется всего лишь 0,2 кал. Таким образом, удельная теплоемкость вещества есть число грамм-калорий, требующихся для того, чтобы повысить температуру 1 г воды на 1 °C. Следовательно, удельная теплоемкость воды записывается как 1,00. Для того чтобы нагреть 1 г золота на 1 °C, нужно затратить всего 0,03 кал. Отсюда удельная теплоемкость золота составляет 0,03. Вот удельная теплоемкость некоторых веществ: воды — 1,00, резины — 0,44, алюминия — 0,21, этилового спирта — 0,56, водорода — 3,389, меди — 0,09, ртути — 0,0331.

64. Что такое перенос тепла? Под переносом тепла подразумеваются различные способы, которыми тепло и энергия переносятся от одного места к другому. Тепло играет жизненно важную роль почти во всех процессах погоды. Знание того, каким образом тепло переносится через воздух, — это главное условие для понимания сущности погоды. Основными способами переноса тепла являются теплопроводность, радиация и конвекция.

65. Что такое теплопроводность? Это способность вещества проводить тепло. Различают теплопроводность молекулярную и турбулентную. Тепло от ручки горячего чайника передается к руке посредством молекулярной теплопроводности. Молекулы нагревающегося вещества движутся со все возрастающей скоростью и толкают соседние молекулы; так теплота сообщается всему веществу. Различные вещества имеют различную теплопроводность. Чем плотнее вещество, тем лучше его теплопроводность. Металлы являются хорошими проводниками. Стекло и пластмасса — не столь хорошие проводники. Жидкость плохо проводит тепло, а самые плохие проводники тепла — газы. Воздух — плохой проводник тепла, поэтому он является хорошим изолятором. Вакуум — лучший из всех изоляторов, и на этом его свойстве основано устройство обычного термоса. Почти полный вакуум, созданный между его оболочками, не дает теплу улетучиваться из заключенной в термосе жидкости.

В метеорологии турбулентная теплопроводность является важнейшим фактором переноса тепла. Турбулентная теплопроводность в отличие от молекулярной связана с переносом тепла вместе с крупными элементами вещества при неупорядоченном турбулентном движении, свойственном газам и жидкостям.

66. Что такое радиация? Радиация — это быстрый, почти мгновенный перенос тепла путем его излучения. Этот процесс происходит так быстро потому, что энергия излучения распространяется со скоростью света. Радиация есть процесс, в ходе которого энергия переносится через пространство, не встречая на своем пути материальной среды. Именно посредством радиации Земля получает энергию от Солнца, поглощая ее, а затем возвращая в виде земного излучения.

67. Что такое конвекция? Конвекция — это процесс переноса энергии путем упорядоченных вертикальных перемешиваний в воздухе или жидкости. Некоторая часть воздуха нагревается в результате контакта с теплой земной поверхностью. При этом воздух расширяется, а плотность его уменьшается. Будучи относительно легким по сравнению с окружающим холодным воздухом, этот воздух приобретает подъемную силу, которая заставляет его подниматься через окружающий холодный воздух примерно таким же образом, как кусочек пробки поднимается к поверхности воды. Этот восходящий воздушный поток называется тепловым, а сам процесс носит название тепловой конвекции. Иногда воздух вынужден подниматься, натыкаясь на своем пути на какие-либо объекты, например холмы или горы. Это так называемая механическая конвекция. Огромные количества тепла переносятся через тропосферу воздушными потоками, поднимающимися конвективно.

68. Что такое спектр электромагнитной энергии? Энергия, устремляющаяся от Солнца к Земле, — это чрезвычайно широкое понятие, включающее в себя не только хорошо знакомые нам световую и тепловую энергии, но и множество других видов энергии, сильно различающихся по своим свойствам. Вся эта энергия в совокупности называется спектром электромагнитной энергии. К электромагнитной энергии относятся различные виды радиации — от гамма- и рентгеновских лучей (коротковолновая радиация) до радиоволн и переменных потоков (длинноволновая радиация). Движение этой энергии осуществляется в виде волн. Но расстояния между гребнями этих волн настолько малы, что для выражения их длины существует специальная единица, ангстрем (10-8 см). Скорость распространения энергии всех перечисленных видов одинакова — 300000 км/сек., несмотря на разные длины их волн. Чем короче волна, тем выше ее частота и энергия. Длинноволновая радиация характеризуется меньшей частотой и энергией.

69. Какую долю этой энергии мы можем видеть? Подавляющая часть электромагнитной энергии невидима для нас. Мы ощущаем или наблюдаем проявления различных видов коротко- и длинноволновой радиации. Например, действие рентгеновских лучей, применяемых в медицине, хорошо всем известно. Ультрафиолетовая радиация вызывает загар. Мы чувствуем тепло, но не видим его. Фактически лишь очень узкая часть всего спектра является видимой для нас. Она называется видимым, или белым, светом. Цвета видимой части света изменяются в диапазоне от фиолетовых (коротковолновая часть спектра) до красных (длинноволновая его часть).[1]

Коротковолновая область, примыкающая к видимой части спектра со стороны фиолетовых лучей, называется ультрафиолетовой. Длинноволновая же область, примыкающая к видимой части спектра со стороны красных лучей, называется инфракрасной.

70. Какими шкалами пользуются для измерения температуры? В метеорологии употребляются три шкалы: стоградусная, или шкала Цельсия (°С), Фаренгейта (°F) и абсолютная, или шкала Кельвина (°К). Стоградусная и абсолютная шкалы более удобны для научных целей; в Великобритании и США популярна шкала Фаренгейта. Существует еще одна шкала — шкала Реомюра. В свое время она также использовалась в метеорологии, но теперь к ней почти не прибегают, за исключением тех случаев, когда цитируют старые европейские климатологические записи.

71. Что такое шкала Фаренгейта? Зимой 1709 года Габриэль Фаренгейт, немецкий ученый, предложил температурную шкалу. По этой шкале за нуль принималась точка, до которой в один очень холодный зимний день (дело было в Данциге) опустилась ртуть в термометре ученого. В качестве другой отправной точки он выбрал температуру человеческого тела. По этой не слишком логичной системе точка замерзания воды на уровне моря оказалась равной +32°, а точка кипения воды +212°. Хотя шкала Фаренгейта не подходит для научной работы, ею удобно пользоваться для определения температур, встречающихся в естественных условиях, где не наблюдается больших перепадов температуры. Так, в теплых или тропических зонах редко бывает настолько холодно, чтобы термометр показывал отрицательную температуру.

72. Что такое шкала Цельсия? В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, в которой за нуль принималась температура смеси воды и льда, а температура кипения воды приравнивалась к 100°. За градус принимается сотая часть интервала между этими реперными точками; отсюда и название «стоградусная шкала». Эта шкала более рациональна, чем шкала Фаренгейта, и широко используется в технике и в быту.

73. Что такое абсолютная шкала, или шкала Кельвина? В науке нашла широкое применение абсолютная шкала, или температурная шкала Кельвина. Она была предложена английским ученым Уильямом Томсоном (он же лорд Кельвин) как более точный способ измерения температуры. По этой шкале нулевая точка, или абсолютный нуль, представляет собой самую низкую температуру, какая только возможна, т. е. некое теоретическое состояние вещества, при котором его молекулы полностью перестают двигаться. Это значение было получено путем теоретического изучения свойств газа, находящегося под нулевым давлением. По стоградусной шкале абсолютный нуль, или нуль Кельвина, соответствует —273,18 °C. Следовательно, на практике 0 °C может быть приравнен к 273° К. При изучении энергии и веществ ученые воспроизводят температуры, близкие к абсолютному нулю. С другой стороны, температуры, возникающие при атомных взрывах, представляют собой самые высокие температуры, которые когда-либо удавалось получить на Земле, — они составляют более 1 000 000° К.

74. Что такое шкала Реомюра? В 1731 году французский ученый Рене де Реомюр предложил температурную шкалу, основанную на использовании спирта, обладающего свойством расширяться. За нижнюю реперную точку была принята точка замерзания воды. Градус Реомюр произвольно определил как одну тысячную от объема, который занимает спирт в резервуаре и трубке термометра при нулевой точке. При нормальных условиях точка кипения воды по этой шкале составляет 80°.

75. Каковы значения точек замерзания и кипения воды в различных шкалах? При обычном атмосферном давлении на уровне моря, равном 1033 г/см^2, точки кипения и замерзания воды имеют следующие значения:

76. Как пересчитываются показания стоградусной шкалы на показания шкалы Фаренгейта? Путем умножения значения температуры по шкале Цельсия на 1,8 и прибавления к этому числу 32°. Например, 100 °C х 1,8 + 32°= 212°. В виде формулы это соотношение выглядит так:

F = 1,8С + 32.

77. Как произвести обратный пересчет? Для этого нужно вычесть из значения температуры по Фаренгейту 32° и разделить полученное число на 1,8. Например:

212°F — 32° = 180/1,8 = 100 °C. Если требуется произвести пересчет отрицательной температуры, вычитание 32° нужно производить алгебраически. Например: -40°F -32°= (-72)/1,8 = -40 °C. Записав это соотношение в виде формулы, получим:

С = 1,6∙(F — 32).

78. Как произвести пересчет от шкалы Фаренгейта к абсолютной шкале? Для этого нужно прибавить (опять-таки алгебраическим путем) к температуре по Фаренгейту 459,4°. Например: 30°F + 459,4° = 489,4°К; —30°F + 459,4° = 429,4°К.

79. Как проделать ту же операцию для шкалы Цельсия? Для этого нужно прибавить к температуре по Цельсию 273°. Например: 15 °C + 273° = 288°К; -20 °C + 273° = 253°К.

80. С помощью каких приборов определяют температуру? Чаще всего для этой цели используются жидкостные термометры (ртутно- или спиртово-стеклянные или ртутно-стальные). Термометры другого типа — деформационные — основаны на свойстве металлов расширяться или сжиматься. И наконец, в термометрах третьего типа — электрических — используется изменение сопротивления (термометры сопротивления).

81. Как действует жидкостный воздушный термометр? Стандартный воздушный термометр представляет собой градуированную стеклянную трубку, частично наполненную ртутью или спиртом; в остальной части трубки создан вакуум. Когда температура повышается, молекулы жидкости возбуждаются и начинают двигаться к верхнему, сильно суженному концу трубки. Верхушка столбика жидкости достигает определенного положения, или деления. Чем ниже температура воздуха, тем менее интенсивно движутся молекулы жидкости и тем ниже она опускается.

82. Почему в одних термометрах используется ртуть, а в других — спирт? Ртуть замерзает уже при температуре около —34,5 °C, и поэтому в тех местах, для которых характерны очень низкие температуры, ртутные термометры обычно не используются. Например, в холодный зимний период на метеорологических станциях Аляски и Канады применяют спиртовые термометры, потому что спирт замерзает только при температуре —130 °C. Однако ртуть обеспечивает наибольшую точность измерения. Обыкновенный домашний воздушный термометр обычно спиртовый, и спирт окрашен в красный цвет для облегчения наблюдения.

83. Как измеряются максимальные и минимальные температуры за данный отрезок времени? Для этой цели используется комбинация двух термометров особой конструкции — максимального и минимального. Устроены они просто, но остроумно. В максимальном термометре имеется сужение, сделанное с таким расчетом, чтобы позволить ртути подниматься, когда температура повышается, ноне допустить, чтобы она упала снова, когда температура понизится. Минимальный термометр снабжен маленьким стеклянным штифтиком, который опускается вместе со спиртом, когда температура падает, но не двигается с места, когда она повышается. В максимальном термометре верхушка ртутного столбика всегда показывает наивысшую достигнутую им точку. В минимальном же термометре положение штифтика соответствует самой низкой температуре.

84. Как ведется регистрация изменений температуры? Непрерывная запись изменений температуры ведется с помощью термографа. Один из таких термографов — жидкостный — состоит из слегка изогнутой металлической трубки, наполненной спиртом (трубка Бурдона). Изменение температуры влияет на спирт, который, в свою очередь, вызывает изменение кривизны трубки. Один конец трубки закреплен жестко, а другой — свободно, чтобы эти изменения через систему рычагов могли передаваться к перу, которое ведет запись на разграфленной бумажной ленте. Лента надета на барабан, приводимый в действие часовым механизмом. В термографе другого типа используется спиральная биметаллическая лента. Изменение температуры заставляет спираль сжиматься или раскручиваться. Это изменение тем же способом, что и в жидкостном термографе, перелается на ленту, которая намотана на барабан, снабженный часовым механизмом. Так достигается непрерывная регистрация изменений температуры.

85. Как производится дистанционное измерение температуры? Для получения данных о температуре на расстоянии используются электрические дистанционные термометры. Термометр, расположенный на большом расстоянии от обсерватории, соединяют с ней электрическими проводами. Для того чтобы, находясь в обсерватории, определить изменение температуры, достаточно взглянуть на градуированную шкалу. Эти изменения могут фиксироваться и в виде записи на ленте.

86. Что такое официальная температура? Очевидно, температурные данные за одно и то же время одного и того же дня сильно различаются в зависимости от того, где и как располагаются термометры. Термометр, находящийся в тени, но обдуваемый сильным морским бризом, будет показывать температуру, на несколько градусов меньшую, чем термометр, хотя и удаленный от первого всего на несколько метров, но закрытый от ветра и подставленный солнечным лучам. Поэтому для того, чтобы термометр давал действительно репрезентативные показания, он должен быть помещен в стандартные условия. Если в официальной сводке погоды говорится, что вчера в 1.00 температура воздуха равнялась 20 °C, это значит, что показания сняты с контрольного ртутного термометра, который помещен в метеорологической будке специальной конструкции. Будка — это деревянная коробка, выкрашенная в белый цвет и имеющая по бокам жалюзи. Она открыта солнцу и ветру, и тем не менее термометр недоступен для прямых солнечных лучей и не подвержен воздействию ветра. Будка поднята над землей на 2 метра, чтобы избежать влияния, которое может оказать на показания термометра нагретая земля или крыша.

87. Что такое градусо-день? Это величина, характеризующая отклонение средней суточной температуры от нормальной. Она имеет особое значение для тех отраслей хозяйства, для которых самым важным элементом погоды является температура (например, отопительное хозяйство, плодоводство и садоводство).

88. Что такое водяной пар? Вода не всегда жидкая. Иногда она становится твердым веществом — это происходит, когда она, замерзая, превращается в лед. Вода может стать и невидимой; в этом состоянии она присутствует в нижних слоях атмосферы над любым местом земного шара — даже над безводными пустынями. Такую невидимую воду и называют водяным паром. Это вода в газообразном состоянии.

89. Почему водяной пар необходим для нас? Водяной пар всегда присутствует в нижних слоях атмосферы. Содержание водяного пара в воздухе может быть самым различным. Если над пустынными районами он находится в виде еле уловимых следов, то над влажными местностями его объем составляет около 4 % объема окружающего воздуха. Он составляет лишь очень небольшую часть всего воздуха, но это далеко не самое главное. Главное то, что он является важным погодообразующим фактором. Именно из водяного пара рождаются живительные дожди, облака, туманы, снег и изящные снежные кристаллы.

90. Что такое влагооборот? Над нашей планетой постоянно происходит круговорот воды. Этот процесс делает возможным непрерывное пополнение запасов воды в небесах, на море и на земле. Он состоит из трех этапов. Вначале водяной пар поднимается в воздух с поверхности океанов, озер, лесов, полей, животных и растительных организмов. Это — испарение. Затем водяной пар, охлаждаясь, превращается в видимую влагу, т. е. в облака или туман. Это — конденсация. И, наконец, весь цикл завершается — водяной пар возвращается на землю и в моря в твердом или жидком виде. Это — выпадение осадков.

91. Что такое парообразование? Парообразование — это процесс перехода жидкости в газообразное состояние. Продукт, который возникает в результате этого процесса, называется паром.

92. Как происходит испарение? В процессе испарения быстро движущиеся молекулы водяного пара отрываются от поверхности жидкости, чтобы присоединиться к другим прозрачным газам, входящим в состав воздуха. Первыми отрываются наиболее быстро движущиеся молекулы. Оставшиеся молекулы обладают меньшей энергией. Поэтому процесс испарения — это, в сущности, процесс охлаждения. Примером испарения может служить высыхание городской улицы после ливня. Испаряться могут жидкости, температуры которых выше точки замерзания.

93. Что такое конденсация? Количество водяного пара, которое может удерживаться в определенной порции воздуха, не превышает 4 % ее объема. Чем теплее воздух, тем больше пара способен он удерживать. И наоборот, чем он холоднее, тем меньше водяного пара может он вместить. Когда воздух охлаждается настолько, что содержащееся в нем количество водяного пара превышает предельно возможное, — происходит насыщение. Тогда водяной пар становится видимым и превращается в облака или туман. Этот процесс и называется конденсацией. Охлаждение не всегда является необходимым условием конденсации. Иногда избыток водяного пара появляется в определенном объеме воздуха, который и без того уже содержит полную порцию водяного пара. Тогда этот избыток водяного пара конденсируется в видимую влагу. Вспомните, например, пар, поднимающийся над чашкой горячего кофе.

94. Что такое тепло конденсации? Испарение в то же время является процессом охлаждения, так как в результате отрыва молекул водяного пара содержание тепла в жидкости уменьшается. Освобождающееся при конденсации тепло, или энергия, передается окружающему воздуху, так что содержание теплоты в нем увеличивается за счет добавления молекул воды. Тепло, высвобождающееся при обильной конденсации, часто становится источником огромной энергии, своего рода горючим для сильных штормов (например, ураганов).

95. Что такое выпадение осадков? Выпадение осадков — это скорее продукт процесса, нежели сам процесс. Этот «продукт» возникает в результате конденсации водяного пара, приводящей к выпадению на землю дождя, снега, изморози, града и т. д. Выпавшие осадки могут быть жидкими, замерзшими или частично замерзшими — в зависимости от того, в каком состоянии они попали на поверхность земли.

96. Что такое сублимация? Большинство твердых веществ могут превратиться в жидкость, если им сообщить достаточное количество тепла. Некоторые вещества, например, сухой лед или мускус, непосредственно переходят из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию. Хорошо всем известная туалетная камфара — превосходный пример такого перехода. Этот процесс и называется сублимацией. Что же такое сублимация в применении к погоде? Мы говорим, что Водяной пар сублимируется, в том случае, когда он, охлаждаясь, непосредственно превращается в твердое вещество, минуя стадию жидкости. Вспомните узоры мороза на оконном стекле.

97. Что такое точка росы? Точка росы — это температура, при которой происходит насыщение охлаждающегося воздуха. Когда эта температура достигнута, водяной пар переходит от невидимого состояния к конденсации в видимую влагу. Чем больше разница между температурой воздуха и точкой росы, тем суше воздух и тем меньше шансов на то, что произойдет конденсация. Когда же температура воздуха совпадает с точкой росы, образуются облака или туман.

98. Что такое влажность? Влажность — это мера содержания водяного пара в воздухе. Измерение влажности является способом выражения количества этого пара. Количество влаги, которое способен удержать данный объем воздуха, называется влагоемкостью. Для метеоролога чрезвычайно важно знать точную величину влагоемкости. Содержание влаги в воздухе интересует не только метеорологов; оно заботит, хотя и по другим причинам, домашнюю хозяйку, собирающуюся вешать белье, хирурга, который делает операцию и опасается, как бы у него не запотели очки, и склонных к потливости людей.

99. Что такое относительная влажность? Это отношение фактического количества водяного пара, которое содержится в воздухе при определенной температуре, к тому его количеству, которое могло бы содержаться в насыщенном воздухе при той же температуре. Обычно это отношение выражается в процентах. Когда количество водяного пара остается тем же, а температура увеличивается, относительная влажность уменьшается. Когда же температура понижается, то даже при неизменном количестве водяного пара в воздухе относительная влажность воздуха увеличивается. Вот почему одна и та же относительная влажность, скажем, 65 %, при температуре 30 °C вызывает иное ощущение, чем при температуре 7 °C. По той же причине зимой в суровых или засушливых пустынных районах мы стараемся создать в своих домах благоприятную для нас относительную влажность, нагревая сухой холодный воздух до комфортной температуры.

100. Всегда ли во время дождя относительная влажность равна 100 %? Нет. Дождь возникает при самых различных обстоятельствах. Например, нередко теплый влажный воздух может оказаться над слоем более холодного и сухого воздуха, прилегающим к земной поверхности. Дождь может, выпадая из теплых, достигших состояния насыщения слоев воздуха, встретить на своем пути к земной поверхности более холодный и сухой воздух. Величина же относительной влажности у поверхности отражает фактическое содержание влаги в нижнем слое воздуха, в который дождь просто вторгается сверху.

101. Может ли относительная влажность равняться 100 %, если дождя нет? Да. Это может наблюдаться при дымке или тумане, когда воздух уже. охладился до состояния насыщения, но в нем еще не возникли условия для образования осадков.

102. Почему ранним утром на траве появляется роса? В течение теплой ясной ночи, сменяющей теплый и ясный день (что типично для поздней весны или ранней осени), земля излучает тепло, накопленное ею за день, и при этом охлаждается. Если воздух достаточно теплый и влажный, в результате его охлаждения при соприкосновении с землей происходит конденсация водяного пара на различных предметах, например на листьях травы или цветах. Роса образуется; роса не выпадает из облаков.

103. Какие приборы служат для измерения влажности? Для измерения влажности чаще всего используются два прибора: психрометр и волосяной или пленочный гигрометр. Запись изменения значений влажности производится с помощью гигрографа. Как и контрольный воздушный термометр, эти приборы помещаются в специальную психрометрическую будку, для того чтобы получить контрольные значения влажности свободно циркулирующего внутри будки воздуха.

104. Как действует психрометр? Психрометр — наиболее дешевый и самый точный из всех приборов, предназначенных для определения содержания влаги в воздухе. Он состоит из двух термометров, помещенных на общем штативе. Один термометр называется сухим, второй — смоченным. Резервуар смоченного термометра, обернутый муслином или батистом, окунают в дистиллированную воду и затем высушивают в искусственно создаваемом воздушном потоке. При этом с поверхности термометра испаряется вода и смоченный термометр охлаждается, показывая более низкую температуру, чем сухой. Разница между этими показаниями сопоставляется с табличными значениями этой величины, рассчитанными заранее, и таким образом определяется относительная влажность воздуха и точка росы. Чем больше разница между показаниями термометров, тем суше воздух. Очевидно, что, если воздух почти достиг состояния насыщения, смоченный термометр будет показывать то же, что и сухой, т. е. относительная влажность будет достигать 100 процентов.

105. Как устроен гигрометр? Действие гигрометра основано на способности человеческого волоса или специальных пленок реагировать на изменения влажности воздуха. Известно, что с возрастанием влажности волос становится длиннее; в более же сухом воздухе он укорачивается. В то же время волос не подвержен никаким температурным воздействиям. В гигрометре то или иное изменение длины волоса (или пленки) передается через систему рычагов к особым образом градуированной шкале, выполненной в виде циферблата. В гигрографе же эти изменения передаются не на шкалу, а к перу, которое и ведет последовательную запись значений влажности на ленте, надетой на барабан с часовым механизмом. Нужно сказать, что волосяные приборы недостаточно точны, это в основном объясняется замедленной реакцией волоса на быстрые колебания влажности. (В последнее время все шире используют пленочные гигрометры, отличающиеся большей точностью. — Прим. ред.)

106. Как образуются облака? Любое облако — будь то изящные перистые облака, плывущие над землей на высоте 10 км, или лондонский туман, столь густой, что напоминает гороховый суп, — представляет собой воздух, насыщенный сконденсировавшейся влагой. Основная причина возникновения большинства облачных образований заключается в охлаждении массы воздуха до точки росы. Основной же причиной охлаждения являются процессы, которые заставляют воздух двигаться кверху. Иногда большие массы теплого воздуха могут подниматься по склону более холодной, а значит, и более тяжелой воздушной массы. Когда теплый воздух поднимается над более холодным, он расширяется и, следовательно, охлаждается. В конце концов температура его может достичь точки росы; при этом образуется значительная — облачность. Воздух устремляется вверх и тогда, когда его принуждает к этому рельеф. Форсируя препятствие, поднимающийся воздух охлаждается путем расширения; и в этом случае также появляются облака. Облака такого рода чаще всего образуются у наветренных склонов больших гор, ориентированных в направлении, в котором дуют преобладающие влажные ветры. Третьей причиной, которая вызывает подъем воздуха, являются вертикальные конвективные потоки воздуха, нагревшегося от соприкосновения с теплой подстилающей поверхностью.

Каким бы из перечисленных способов ни образовалось облако в небе или туман на земле, в каждом случае это не что иное, как одна из форм конденсации водяного пара (вспомним пар, образующийся в морозное утро при дыхании, или пар над чайником).

107. Что помогает водяному пару конденсироваться? В нашей атмосфере существуют вещества, которые притягивают к себе водяной пар. Морская соль, попадающая в воздух с поверхности океанов, — одно из таких веществ. Химические продукты, образующиеся при индустриальных процессах, также обладают притягательной для воды силой. Различные микроскопические частицы, столь соблазнительные для водяного пара, называются гигроскопическими ядрами, или ядрами конденсации. Они играют важную, хотя и закулисную, роль в процессах конденсации. Эксперименты по искусственному вызыванию дождя основаны главным образом на засевании облаков гигроскопическими ядрами, стимулирующими ускорение конденсации и выпадение осадков.

108. Как велики облачные капли? Когда водяной пар конденсируется в видимую влагу, капли слишком малы, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом. Они объединяются вокруг мириадов крошечных ядер конденсации — частиц соли, пыли, пыльцы растений — и образуют чрезвычайно многочисленный отряд, из которого и возникает облако. Средняя облачная капля имеет в диаметре около 1/1000 см. Это составляет всего лишь миллионную долю от размеров дождевой капли! Для того чтобы наполнить водой хотя бы столовую ложку, потребовалось бы около 7 миллиардов капелек тумана.

109. Из чего состоят облака? Все облака представляют собой сообщество миниатюрных водяных капель, ледяных кристаллов или тех и других вместе. Свободно движущиеся облака в высоких широтах (для которых характерны температуры ниже точки замерзания) состоят из мельчайших гексагональных ледяных призм, образовавшихся в результате процесса сублимации. Напомним, что при этом процессе водяной пар превращается в лед непосредственно, минуя жидкую стадию. Нередко облака содержат водяные капли, которые могут оставаться в жидком состоянии даже при температурах ниже точки замерзания. Такие водяные капли носят название переохлажденных капель. Благодаря поверхностному натяжению эти крохотные капли сохраняют форму водяных капель, но они очень недолговечны и быстро превращаются в лед.

110. Как классифицируются облака? Облака различают и разбивают на группы согласно трем основным принципам классификации: по форме и внешнему виду, структуре и по высоте над земной поверхностью.

111. Какие существуют основные формы облаков? Несмотря на кажущееся бесконечным разнообразие очертаний облаков, классификация их по внешнему виду и форме может идти по двум, весьма широким, направлениям. Облака бывают или слоистые (Stratus), или кучевые (Cumulus). Слоистые облака имеют вид полос, волокон, слоев. Облака этого типа имеют довольно неопределенную форму, отличительные признаки их весьма неясно выражены. Иногда эти облака чрезвычайно напоминают струйку сигаретного дыма, стелящуюся в неподвижном воздухе. Кучевые же облака (Cumulus), напротив, очень громоздки, или скучены. По виду они напоминают кочан цветной капусты или хлопок. Название этого вида облаков происходит от латинского слова «cumulus», что значит «холм», или «куча».

112. Как классифицируют облака по высоте? По этому признаку облака разбиты на «семейства». Облака семейства «А», или облака верхнего яруса, встречаются начиная с высоты 6000 м над земной поверхностью и кончая верхними пределами тропосферы. Облака семейства «В», или облака среднего яруса, находятся в промежутке между высотами в 2000 м (средний нижний уровень) и 6000 м (средний верхний уровень). Облака семейства «С», или облака нижнего яруса, начинаются у земной поверхности и встречаются до высоты 2000 м. Облака семейства «D», или облака вертикального развития, располагаются на высотах от 500 м (средний нижний уровень) до верхней границы облаков верхнего яруса.

113. Какие облака относятся к облакам верхнего яруса (семейство «А»)? Группа облаков верхнего яруса включает в себя перистые (Cirrus), перисто-кучевые (Cirrocumulus) и перисто-слоистые облака (Cirrostratus). Все они состоят из микроскопических шестиугольных ледяных кристаллов и развиваются в верхней части тропосферы, где температура опускается ниже точки замерзания. Слово «cirrus», заимствованное из латинского языка, в вольном переводе означает «локон», «завиток».

114. Чем характеризуются перистые облака? Это чаще всего изолированные, обособленные, напоминающие волокнистые нити облака. На вид они обычно изящные, тонкие и шелковистые и иногда походят на плюмаж или пряди волос. Перистые облака снежно-белые, имеют расплывчатые очертания. Они могут отражать солнечные лучи перед восходом или после захода солнца; в это время они окрашиваются в яркие цвета. Перистые облака состоят из ледяных кристаллов, и осадки из них не выпадают.

115. Что представляют собой перисто-кучевые облака? Обычно эти облака выглядят как мелкая рябь, слои, клочки или большие Округлые образования, не дающие тени. Когда они располагаются параллельными грядами, в таких случаях говорят, что небо «в барашках». Они недолговечны; обычно появляются в компании с другими, более волокнистыми облаками группы перистых. Перисто-кучевые облака, как и перистые, состоят из ледяных кристаллов, и осадки из них также не выпадают.

116. Что такое перисто-слоистые облака? Перисто-слоистые облака имеют вид волокнистой, часто разорванной пелены. Обычно они закрывают большие участки неба; когда образуется сплошная облачность, небо приобретает белесоватый или молочный оттенок. Они пропускают солнечные лучи и не препятствуют образованию теней. Эти облака вызывают образование колец вокруг солнца или луны; чаще всего это гало (видимые его размеры 23°), возникающее в результате преломления солнечного или лунного света в мельчайших ледяных призмах облака.

117. Какие облака относятся к разряду облаков среднего яруса (семейство «В»)? Облака среднего яруса включают высоко-кучевые (Altocumulus) и высоко-слоистые облака (Altostratus). Эти облака располагаются в пределах от 2000 до 6500 м над земной поверхностью. Обычно они состоят из водяных капель, хотя иногда могут содержать ледяные кристаллы (особенно это относится к верхним частям высоко-слоистых облаков). Слово «alto» образовано от латинского слова «altus», что означает «высокий».

118. Чем характеризуются высоко-кучевые облака? Они могут выглядеть как небольшие изолированные округлые образования, параллельные гряды или выровненные, немного холмистые массы. Обычно они не полностью закрывают солнце, и часто через завесу высоко-кучевых облаков могут проглядывать кусочки открытого неба. Эти бреши в облаках называются «окнами». Иногда солнце или луна бывают окружены небольшим кольцом, напоминающим радугу. Кольцо это называется «короной»; внешний его ободок — красный, внутренний— имеет голубой оттенок. Это явление вызвано рассеиванием солнечного или лунного света в водяных каплях облака. Из высоко-кучевых облаков могут выпадать небольшие спорадические осадки в виде дождя или снега.

119. Что представляют собой высоко-слоистые облака? Это волокнистые клочьевидные облака; закрывая все небо, они придают ему монотонную сероватую окраску. Становясь более мощными, высоко-слоистые облака темнеют, и окружающий ландшафт приобретает серо-стальной оттенок. Когда сквозь эту пелену проглядывает солнце, оно выглядит тусклым, как если бы вы смотрели на него через матовое стекло. Высоко-слоистые облака не отбрасывают теней. Из них могут выпадать довольно продолжительные моросящие дожди или снег, особенно если в верхней части облачного покрова содержатся ледяные кристаллы.

120. Как подразделяются облака нижнего яруса (семейство «С»)? Группа облаков нижнего яруса включает в себя слоисто-дождевые (Nimbostratus), слоисто-кучевые (Stratocuinulus) и слоистые облака (Stratus). Облака двух последних видов обычно состоят из водяных капель. Зиной же в них содержатся еще и капли переохлажденной воды.

121. Чем характеризуются слоисто-дождевые облака? Это низкие, мощные, темно-серые облачные массы угрожающего вида. Их основания обычно неровные и выглядят влажными. Из таких облаков выпадают продолжительные дожди или снег. Фактически эти облака не что иное, как снизившиеся или развившиеся высоко-слоистые облака; как правило, они состоят из смеси водяных капель и ледяных кристаллов.

122. Что такое слоистые облака? Это однородный, тонко-волокнистый облачный слой, имеющий размытые очертания и очень напоминающий легкий туман, поднимающийся над землей на высоту 50—100 м и более. Этот облачный слой придаёт небу светло-серую или серую окраску. Обычно слоистые облака не слишком мощные и быстро рассеиваются под солнечными лучами. Осадки, выпадающие из них — дождь или снег, — бывают весьма незначительны, но иногда эти облака дают морось. Слоистые облака состоят из водяных капель.

123. Что такое облака вертикального развития (семейство «D»)? В это семейство входят различные виды кучевых облаков — от небольших облаков хорошей погоды до вздымающихся ввысь кучево-дождевых и грозовых облаков. Большинство из них легко распознается— они громоздки, по форме напоминают кипу шерсти или кочан цветной капусты. Обладая большой вертикальной протяженностью, эти облака нередко захватывают уровни, на которых присутствуют облака всех остальных видов, — начинаясь на высотах, характерных для низкой облачности, они достигают самой верхней части тропосферы.

124. Что такое кучевые облака хорошей погоды? Обычно они выглядят как изолированные клубящиеся плотные массы с характерным ровным основанием, округлыми краями и куполообразной вершиной. Чаще всего они напоминают кипу хлопка или шерсти. В зависимости от положения солнца одна часть кучевого облака может быть ослепительно белой, а другая его часть — край или основание — темно-серой. Эти облака, состоящие из одних водяных капель, недостаточно развиты, чтобы из них могли выпадать дождь или снег.

125. Что такое мощные кучевые облака? Это мощные разбухшие облака, имеющие значительное вертикальное развитие, представляют собой изолированные громоздкие массы. Обычно они как бы кипят; основания их чаще всего плоские, края — выпуклые и округлые. Мощные кучевые облака состоят преимущественно из водяных капель. Иногда они достигают мощности, достаточной для того, чтобы из них выпали короткие ливни.

126. Чем характеризуются кучево-дождевые облака? Для этих массивных, имеющих форму кочанов цветной капусты облачных образований характерно очень значительное вертикальное развитие. Эти клубящиеся гороподобные или башнеобразные облака поднимаются до высот, на которых образуются ледяные кристаллические облака. Обычно вершины их походят на разорванные волокнистые облака типа перистых. Верхнюю часть облаков такого типа, построенную из ледяных кристаллов, благодаря ее характерной форме называют наковальней.

Кучево-дождевые облака, более широко известные под названием грозовых облаков, имеют темное, мрачное основание, обычно неровное, и иногда простираются до высоты нескольких сот метров над земной поверхностью.

Часто кажется, что основание такого облака, сгустившись, нависает над землей. Это облако иногда называют фабрикой облаков, или «облаком-дедушкой». При рассеивании массивного и изолированного кучево-дождевого облака нередко возникают облачные образования, которые могут быть отнесены к любому из остальных семейств облаков. Кучево-дождевые облака состоят из смеси водяных капель и ледяных кристаллов; в основном из них выпадает снег или сильные ливневые дожди, иногда сопровождаемые градом и грозовой деятельностью.

127. Является ли туман облаком? Туман — это не что иное, как облако, основание которого покоится на подстилающей поверхности. Признавая за ним роль фактора, задерживающего различные типы обмена в атмосфере, обычно его рассматривают отдельно от облаков. Как и любое другое облако, туман представляет собой массу воздуха, в которой водяной пар конденсировался в видимую влагу, что обычно происходит в результате процесса охлаждения. Туман состоит из мельчайших водяных капель, взвешенных в воздухе. В зависимости от его интенсивности происходит то или иное уменьшение горизонтальной дальности видимости.

128. Всегда ли туман состоит из водяных капель? Нет. Более того, туман может содержать больше ледяных кристаллов, нежели водяных капель. Такой туман, называемый ледяным туманом, образуется в результате сублимации. В этом отношении туман имеет сходство с перистыми облаками, с той только разницей, что он прилегает к земле. Чаще всего ледяные туманы образуются в более высоких широтах, где преобладают низкие температуры.

129. Как классифицируются туманы? Существует множество способов классификации туманов. Иногда они называются по месту возникновения — калифорнийский туман, туман Большой Банки, лондонский туман и т. п. Иногда в основу названия тумана кладутся метеорологические термины — муссонный туман, летний туман, морской туман и т. п. Лучший метод для более научного понимания природы туманов — классифицировать их на основе главных процессов, участвующих в их образовании. Классификаций и подразделений этих процессов существует немало, но здесь будут упомянуты лишь три основные категории: радиационный туман, адвективный туман и туман испарения.

130. Отчего возникает радиационный туман? Образованию радиационного тумана благоприятствуют следующие основные условия: 1) долгая ясная ночь, в течение которой земля излучает накопленное ею за день тепло; 2) значительное содержание влаги в воздухе; 3) слабый ветер — 1,5–3 м/сек. и 4) подстилающая поверхность, весьма способствующая накоплению массы холодного воздуха, — долины, низины и т. д. Туман этого типа, обычно возникающий при сочетании перечисленных факторов, хорошо известен как низкий, или летний, туман. В этих условиях слой воздуха, непосредственно прилегающий к земной поверхности, в результате контакта с ней охлаждается до конденсации. Мощность сравнительно тонкого слоя тумана, образующегося у земли, может колебаться от нескольких метров до сотен метров — у хорошо развитых низких туманов. Обычно они рассеиваются под действием солнечного тепла в поздние утренние часы или днем.

131. Как образуются адвективные туманы? Низкие туманы носят местный характер и незначительны по мощности; возникают они преимущественно в конце лета или осенью. Адвективные же туманы, в противоположность им, иногда одновременно распространяются над весьма большими пространствами; вертикальная протяженность их — может составлять 300–600 м; кроме того, такие туманы образуются в любое время года. Слово «адвекция» образовано от латинского «advectio» (перенос). Адвективные туманы возникают, когда теплый влажный воздух движется над более холодной подстилающей поверхностью. При контакте с ней нижние слои теплой воздушной массы охлаждаются до точки росы и образуется устойчивый туман.

132. Чем вызвано образование туманов Большой Банки? Окрестности Большой Банки у Ньюфаундленда — это типичное место зарождения адвективных туманов. Теплый влажный воздух, движущийся над Гольфстримом в северном направлении, проходит над холодным Лабрадорским течением, берущим свое начало в высоких широтах. В районе банок этот теплый воздух вследствие контакта с воздухом, прилегающим к водам Лабрадорского течения, быстро охлаждается, в нем начинается конденсация влаги и возникает непроницаемая стена тумана.

133. Что такое туман испарения? Для образования радиационных и адвективных туманов необходимо, чтобы воздух охладился до состояния насыщения. В образовании же тумана испарения охлаждение не играет никакой роли. Он возникает, когда в воздухе появляется избыток водяного пара и данный объем воздуха больше не может вместить в себя пар.

134. Как образуется типичный туман испарения? Почти каждый день вы можете наблюдать у себя в кухне, как образуется туман испарения, — посмотрите на пар, поднимающийся над кипящей водой. Молекулы водяного пара отрываются от жидкости, чтобы присоединиться к молекулам воздуха, находящегося над кастрюлей. Воздух в кухне может вместить лишь определенное количество добавочного водяного пара, и если в результате испарения от кастрюли в воздухе образуется избыток водяного пара, этот избыточный пар конденсируется в видимую влагу. Заметьте, как отличается этот процесс от процесса образования туманов, описанных в предыдущих вопросах; непременным условием возникновения этих туманов является более холодная подстилающая поверхность. Напротив, в образовании тумана испарения главная роль принадлежит более теплой поверхности. Туман испарения часто можно наблюдать, например, над внутренними озерами или реками поздней осенью, когда воздух, как правило, уже совсем холодный, а вода еще не успела отдать свое тепло. Водяной пар поднимается с поверхности озера или реки в прилегающий к ней воздух; происходит насыщение, и над водой появляется туман. Чем больше различие между температурами воды и воздуха, тем более благоприятны условия для образования такого тумана.

135. Что заставляет туман рассеиваться? Обычно туманы рассеиваются в условиях, прямо противоположных тем, что привели к их образованию. Многие типы туманов возникают при охлаждении воздуха до конденсации. При потеплении же воздуха он может удерживать большее количество водяного пара, так что с увеличением тепла туман проявляет тенденцию к рассеиванию. Тонкий слой приземного тумана быстро рассеивается под солнечными лучами. Гораздо более мощные слои адвективного тумана иногда удерживаются несколько дней. Туманы могут рассеиваться — буквально уничтожаться — в результате вторжения воздушных масс из другого района; туманы, которые образовались в результате охлаждения нижнего слоя воздуха, могут слабеть и вообще распадаться, оказавшись над теплой подстилающей поверхностью. Ослаблению тумана может способствовать и усиление ветра.

136. Как определяется и в каких единицах выражается количество облаков (покрытие неба)? В сводках погоды для обозначения облачности приняты термины «пасмурно», «ясно», «облачно с прояснениями» и т. д. Эти термины соответствуют значениям шкалы, по которой покрытие неба выражается в баллах — от 0 до 10. Например, небо, полностью закрытое облаками, без единого голубого просвета, называют пасмурным; облачность в таком случае равна 10 баллам. Когда небо закрыто облаками наполовину, облачность равна 5 баллам и т. д. Оценка количества облаков производится на глаз.

137. Что значит «ясно»? «Ясно» означает, что на небе совсем нет облаков, а если они и есть, то закрывают не более 3/10 небесного купола.

138. Что означает «облачно с прояснениями»? «Облачно с прояснениями» бывает в том случае, когда преобладают облака, покрывающие более 5/10 небесного купола, но временами их количество уменьшается до «ясно» (менее 3/10 небесного купола).

139. Что такое «небо с просветами»? Термин «небо с просветами» употребляют, когда хотят сказать, что облачность не менее 5, но не более 9 баллов.

140. Что значит «пасмурно»? Термин «пасмурно» означает условия, при которых облака покрывают более 9/10 неба. Если местами проглядывает голубое небо, в таких случаях говорят, что в облаках появились просветы.

141. Что такое высота облака? Высота облака определяется расстоянием от земной поверхности до основания облака.

142. Как определяется высота облаков? Для измерения расстояния от земной поверхности до основания облака служат следующие приборы: воздушные шары, потолочные прожекторы, теодолиты, облакомеры и радиолокаторы. Метеорологи-наблюдатели также могут определять высоту облаков (визуально) с удовлетворительной точностью. Этот способ применяется лишь в тех случаях, когда не требуется большая точность измерений или когда проведение измерений с помощью приборов затруднено по техническим причинам.

143. Как используется воздушный шар для измерения высоты нижней границы облаков? Это не самый точный прибор; обычно воздушные шары применяются для определения высоты облаков, потолок которых не превышает или немного превышает 800 м. Эти маленькие шары весом около 10 г, окрашенные так, чтобы за ними было легко следить, наполняются водородом — газом легче воздуха — в количестве, достаточном для того, чтобы шар мог поднять груз в 45 г. Средняя скорость свободного подъема шара точно установлена — первые 30 м он преодолевает примерно за 8 секунд, а каждые последующие 30 м — за 15 секунд. Отсчет времени подъема шара ведется от момента выпуска до исчезновения его в облачном слое. Так как скорость его подъема известна заранее, то расстояние до основания облака можно определить, умножив время подъема на его скорость. Однако учитывая вертикальные движения воздуха в нижнем слое атмосферы, нельзя назвать этот метод слишком точным.

144. Как применяются теодолит и прожектор? С помощью обоих этих устройств высоту облаков определяют в ночное время. Мощный источник света, обычно удаленный от наблюдателя на 150–300 м, вертикально проецирует луч света на основание облака. Наблюдатель направляет трубу теодолита на пятно света на облаке, добиваясь, чтобы это пятно попало в место пересечения нитей теодолита. Угол, образованный линией, соединяющей наблюдателя со световым пятном, и земной поверхностью, измеряется с помощью отвеса; он располагается вертикально, когда свободно закреплен на теодолите, и туго натягивается, показывая на шкале, нанесенной на одной из сторон прибора, угол прицеливания. Затем наблюдатель определяет расстояние от прожектора до своего местонахождения и угол прицеливания проецируемого светового пятна. Правильно решив триангуляционную задачу, он может, пользуясь тригонометрической таблицей, быстро определить расстояние от земной поверхности до основания облака.

145. Как устроен измеритель высоты облаков? Этот электронный прибор представляет собой более совершенное устройство по сравнению с теодолитом, описанным в предыдущем вопросе. Измерения, проводимые 58 с его помощью, основаны на том же принципе триангуляции и на определении угла, под которым луч света проецируется на основание облака; но устройство это более сложное и эффективное. Им можно пользоваться как днем, так и ночью, с его помощью можно вести постоянную запись значений высоты облаков и измерять эту высоту с больших расстояний и с большей точностью. Измеритель высоты облаков представляет собой поворотный прожектор, через короткие интервалы направляющий к основанию облака световые волны, которые модулируются в известных частотах. Детектор — индикатор положения, содержащий избирательный электронный блок, соединен с сигнальной линией, находящейся на известном расстоянии. Этот блок перехватывает световой луч, когда он отражается от основания облака. Автоматические сигналы, возникающие при перехвате, непосредственно передают значения высоты нижней границы облака.

146. Как измеряется мощность облака с помощью радиолокатора? Для определения вертикальной протяженности облака — от основания его до вершины — могут использоваться радиолокационные устройства. Радиолокатор посылает вертикально вверх радиосигналы на коротких волнах. Когда радиоволны ударяются в облачный слой, часть их энергии, отразившись от него, возвращается к земной поверхности. Исходя из характера этого отражения и расчетов, основанных на учете длины импульсов радиолокатора и частоты их повторения, можно получить хороший вертикальный разрез облака.

147. Как определяется направление, в котором движутся облака? Устройством, используемым для этой цели, является нефоскоп. Существует два типа нефоскопов — прямого визирования и зеркального визирования. Зеркальный нефоскоп представляет собой горизонтально устанавливающееся круглое зеркало из темного стекла, в которое можно улавливать отражение облака. Это отражение можно наблюдать через окуляр, укрепленный на подставке зеркала. Окуляр регулируется по высоте и поднимается таким образом, чтобы его можно было поворачивать вокруг ободка зеркала. Шкала направления нанесена по периметру самого зеркала так, чтобы можно было наблюдать за миниатюрным отражением неба в зеркале, разделенном на части линиями, соответствующими направлениям движения облаков.

Нефоскоп прямого визирования, или грабельный нефоскоп, состоит из длинного вращающегося вертикального стержня, на верхушке которого имеется более короткий горизонтальный пруток. Перпендикулярно этому прутку и на равном расстоянии друг от друга размещены зубцы. Наблюдатель соединяет наблюдаемое облако с центральным вертикальным зубцом воображаемой линией и, когда облако проходит над вертикальными боковыми зубцами, определяет направление его движения по диску направления, прикрепленному к стержню.

148. Почему дождь выпадает лишь из некоторых видов облаков? Может показаться, что дождь — это просто продолжение процесса образования облака: водяные капли становятся все больше и больше и в конце концов падают на землю в виде дождя. В действительности же процесс рождения дождя очень сложен, и наблюдать его чрезвычайно трудно. В следующем вопросе мы рассмотрим одну из теорий образования дождя, основанную на характере состава облака и взаимодействии между водяными каплями и ледяными кристаллами, из смеси которых оно состоит.

149. Из каких облаков выпадает дождь? Облака состоят или только из водяных капель, или исключительно из ледяных кристаллов, или из комбинации тех и других. Закон физики гласит, что тела, состоящие из одноименно заряженных электрических частиц, взаимно отталкиваются, а тела, которые состоят из частиц, обладающих противоположными свойствами, — притягиваются друг к другу. Этот закон можно применить и к процессам, происходящим в облаке. Поэтому, если облако состоит из одних лишь водяных капель и если они находятся в относительно спокойном состоянии, а каждая его мельчайшая капля представляет собой сообщество молекул, частицы которых заряжены одинаково, эти капли взаимно отталкиваются. Каждая из капель удерживается на расстоянии от своей соседки. Вместо того чтобы, объединившись, начать расти, они продолжают беспорядочно двигаться в облаке. Подобная ситуация наблюдается и в облаке, состоящем только из ледяных кристаллов. Кристаллы находятся в воздухе во взвешенном состоянии, и, хотя в слоистых облаках они образуют сообщества, слияния не происходит. Какая же сила заставляет частицы объединяться, расти и в конце концов падать? Такая сила возникает в мощных облаках смешанной структуры, в которых достаточно и водяных капель, и ледяных кристаллов, для того чтобы имело место взаимное притяжение, рост и выпадение частиц.

150. Как начинается образование дождя в таких облаках? Водяные капли могут существовать и при температурах ниже точки замерзания, нередко при —25, —30 °C. Если переохлажденная водяная капля находится рядом с ледяным кристаллом, то при критической температуре —20, —25 °C и возникает различие в упругости пара над водой и льдом. Вследствие этого различия водяная капля соединяется с ледяным кристаллом, или сублимируется непосредственно на, нем. Ледяной кристалл начинает расти, присоединяя к себе соседние переохлажденные капли. В конце концов он увеличится настолько, что упадет на землю под действием силы тяжести в виде снежинки. Если на своем пути к земле он попадет в теплые слои воздуха, он может растаять и превратиться в дождевую каплю.

151. Только ли в облаках, состоящих из смеси воды и льда, зарождается дождь? Нет. До недавнего времени считали, что процессы, происходящие с ледяным кристаллом (описанные в предыдущем вопросе), служат первопричиной всех значительных дождей. Значение этих процессов пока не подлежит сомнению. Однако нельзя игнорировать и другие факторы. Значительная часть дождей, выпадающих в тропиках, зарождается в облаках, которые не содержат ледяных кристаллов.

152. Как дождь образуется в облаках, состоящих только из водяных капель? В противоположность процессу улавливания переохлажденных капель ледяными кристаллами при температурах ниже точки замерзания, это довольно простой процесс. Он основан на факторе столкновения, или слияния. Несколько облачных капель падают и, сталкиваясь с другими каплями, сливаются с ними.

Это происходит в облаках, для которых характерно сильное внутреннее перемешивание воздуха и в которых водяные капли сильно различаются по размерам. Когда капли сталкиваются, большие водяные капли, соединяясь с меньшими, становятся еще больше. Когда же эти большие капли делаются достаточно крупными, они начинают падать по направлению к земле, увлекая за собой и встречающиеся на их пути менее крупные капли. При этом способе образования дождя, называемом коагуляцией, или слиянием, капель, водяные капли буквально насильно вовлекаются в процесс перемешивания и слияния. В водяных облаках, в которых вертикальных движений воздуха не происходит или же они очень слабы (слоистые облака), дождь не возникает, так как в них нет сколько-нибудь значительной силы, способной объединить капли.

153. Как велики дождевые капли? Дождевые капли обычно имеют меньше 0,05 см в диаметре. Их размеры колеблются от 0,025 до 0,6 см (это примерно в миллион раз больше размеров облачной капельки). Достигнув такой величины, дождевые капли устремляются вниз, чтобы подвергнуться действию неумолимых нивелирующих сил природы. Любая капля, превышающая 0,6 см, в результате трения о воздух, возникающего при ее падении, разбивается на несколько маленьких капель.

154. С какой скоростью падают дождевые капли? Дождевые капли падают (при условии, что воздух неподвижен) со скоростью, несколько большей 3 м/сек. Скорость падения капель зависит от их размеров, интенсивности и характера движения воздуха. Самые большие капли (около 0,6 см в диаметре) разбиваются о воздух, если скорость их падения достигает приблизительно 8 м/сек.

155. Какую форму имеют дождевые капли? По распространенному представлению, дождевая капля напоминает по форме миниатюрную грушу с симметрично округлым основанием и сужающуюся к вершине. Согласно другому, не менее распространенному представлению, дождевая капля имеет сферическую форму. В действительности же, как показывают моментальные фотографии дождевых капель, сделанные перед их «приземлением», они имеют более плоское основание и напоминают нечто вроде шляпки гриба. В этом нет ничего удивительного: ведь дождевая капля наталкивается на своем пути на сопротивление воздуха, которое, с силой действуя на поверхность капли, как бы сплющивает ее. Это сопротивление несколько выравнивает основание капли, а вершину делает более выпуклой. Чем меньше капля и чем менее она подвижна (например, когда она находится еще в облаке), тем более округлую форму она имеет.

156. С помощью каких приборов измеряют количество осадков? Для измерения количества осадков чаще всего используют прибор, называемый дождемером. Другой прибор — плювиограф — применяют в том случае, когда нужно получить непрерывную запись количества выпадающих осадков. В основу этих измерений положено определение высоты слоя воды, которая выпадает за определенный период на горизонтальную поверхность. Существуют также способы определения количества осадков, выпавших на некоторой площади, с помощью радиолокаторов, приспособленных измерять интенсивность выпадающих осадков.

157. В чем различие между следами осадков, слабым, умеренным и сильным дождями? Интенсивность дождя определяется количеством осадков, выпавших за данный отрезок времени. При следах осадков количество осадков слишком мало, чтобы его можно было измерить. Термин «слабый дождь» означает, что количество осадков колеблется от следов осадков в час до 0,25 см в час (0,025 см или меньше за 6 минут). При умеренном дожде количество осадков составляет от 0,25 до 0,75 см в час (т. е. от 0,025 до 0,075 см за 6 минут). Термин «сильный дождь» употребляется по отношению к осадкам, составляющим более 0,75 см в час (более 0,075 см за 6 минут). Все эти описания интенсивности дождя применимы при определении количества осадков, выпавших за тот отрезок времени, в течение которого фактически велось наблюдение. Но они не применимы для измерения высоты слоя аккумулировавшейся воды.

158. В чем состоит различие между моросью и дождем? Бесчисленные мельчайшие капельки воды, носящие название «морось», имеют в диаметре меньше 0,05 см. Размеры их могут варьировать от 1/200 до 1/20 см. Следовательно, эти капли гораздо меньше дождевых капель. Капли мороси рассеиваются довольно равномерно; по-видимому, они путешествуют вместе с воздушными потоками. Вероятно, когда эти капли скапливаются в большом количестве, морось становится похожа на густой туман, но, в отличие от него, морось падает на землю. В основном морось выпадает из низких слоистых облаков; обычно она вызывает ухудшение видимости и создает туман. Морось никогда не носит ливневого характера. Интенсивность мороси редко превышает 0,05 см в час, что соответствует интенсивности слабого дождя (см. предыдущий вопрос); но меньшие размеры капель мороси и ее сходство с туманом заставляют разграничивать дождь и морось. Отличие мороси от дождя состоит еще и в том, что ее интенсивность определяется по-иному, чем интенсивность дождя. Интенсивность дождя измеряется количеством его, выпавшим за какой-то период. Интенсивность же мороси определяется исходя из горизонтальной дальности видимости в условиях мороси.

159. Чем отличаются между собой слабая, умеренная и сильная морось? При слабой мороси дальность видимости составляет 1000 м или более, при умеренной — от 500 м до 1000 м (не включительно!), при сильной — меньше 500 м. В двух последних случаях, видимо, уже нужно говорить не о мороси, а о тумане с моросью.

160. В чем разница между ливнями и дождями? Ливневой дождь — тип осадков, являющийся полной противоположностью обложному дождю. Обычно ливни выпадают из мощных кучевых и кучево-дождевых облаков, для которых характерно сильное вертикальное перемешивание воздуха. Ливневой дождь является спорадическим по своей природе. Его интенсивность за короткое время может меняться от слабой до сильной. Обычно он выпадает на ограниченных пространствах. Например, ливень из изолированного движущегося облака может охватить несколько тысяч квадратных метров. При таком дожде небо нередко остается голубым, и благодаря этому в народе его называют солнечным ливнем.[2] Ливни могут быть и очень сильными, особенно в тропиках или когда они сопровождаются мощными грозами.

Отличительным же признаком обложного дождя является его равномерность и большая продолжительность; обычно он выпадает из мощных слоисто-дождевых облаков или из сплошного покрова высоко-слоистых облаков. В это время небо кажется затянутым беспросветной серой пеленой.

161. Как образуется снег? Снег образуется так же, как дождь: в мощных облаках, содержащих достаточное количество водяных капель и ледяных кристаллов. При низких температурах (от —15 до —25 °C) переохлажденные водяные капли сублимируются непосредственно на ледяных кристаллах. Кристаллы, становясь больше, а значит, и тяжелее, падают под действием силы тяжести и, объединяясь по пути с еще не замерзшими водяными каплями, в конце концов достигают земли. Если на протяжении всего своего пути к земной поверхности кристаллы остаются в замерзшем состоянии, то они падают на землю в виде снега. Если же снежинки во время своего падения встречаются со слоем воздуха с температурой выше точки замерзания, они могут просто растаять и тогда достигают земли в виде дождя.

162. Из чего состоит снег? Изящные перьевидные снежинки, которые, кажется, медленно плывут, а не падают, — фактически не что иное, как кусочки льда. Большинство из них имеет сложный рисунок и состоит из чрезвычайно разнообразных по виду гексагональных кристаллов. Увеличенные изображения снежинок, запечатленных на микрофотографиях, не уступают по своей красоте произведениям ювелирного искусства. Один американский фотограф, по имени Бентли, был настолько очарован красотой снежинок, что в течение многих лет собирал коллекцию фотографий снежных кристаллов, достигшую нескольких тысяч экземпляров. Он заявил, что ему ни разу не удалось обнаружить хотя бы два в точности одинаковых кристалла.

163. Почему снежинки имеют шестиугольную форму? Шестиугольная форма ледяного кристалла ведет свое начало от структуры молекулы воды — два атома водорода и один атом кислорода (Н_2О). Эта структура представляет собой равносторонний треугольник. При кристаллизации каждый вновь родившийся кристалл образует с вершиной треугольника угол в 60°. Когда, в ходе этого процесса, соединяются шесть таких молекулярных треугольников, образуется шестиугольник. Когда же кристаллы, падая, увеличиваются в результате дальнейшей сублимации и слияния, их шестисторонняя и шестиугольная структура сменяется на решетчатую; при дальнейшем их росте и удлинении кристаллы снова видоизменяются. Вот основные формы кристаллов: столбики, иглы, тарелки, запонки, звезды и асимметричные образования.

164. Почему одни снежинки маленькие и рассыпчатые, а другие — большие и влажные? Изучая снежинку, можно восстановить ее историю: по какой траектории она снижалась, как она реагировала на температуру и содержание воды в воздушных слоях, через которые проходила, сталкивалась ли она с другими снежинками.

Некоторые влажные снежинки, достигающие в диаметре около 3 см, в момент, когда они опускаются на землю, представляют собой скопление многих снежинок, слипшихся вместе во время прохождения через низкий влажный слой воздуха. С другой стороны, если снежные кристаллы достигают земли, оставаясь небольшими, это значит, что они падали через холодный и сухой воздушный слой.

165. Почему снег является столь хорошим изолятором звука и тепла? В снежных кристаллах имеется огромное количество крошечных пор, поэтому они такие изящные и пушистые. Воздух захватывается этими порами, или ячейками, что мешает полноценному переносу тепла. В этом отношении снежные кристаллы — миниатюрные кузены промышленных продуктов, таких, как шерстяная пряжа, стекловолокно или определенные виды пластиков, во множестве мельчайших пор которых заключен воздух.

Звук может быть заглушен таким же образом: звуковые волны, попадая в ловушки — пустоты в снежных кристаллах, в очень сильной степени гасятся. Слой снега толщиной в несколько сантиметров может поглотить весьма значительную часть звуковой энергии.

166. Как измеряется высота снежного покрова? Высота снежного покрова измеряется обыкновенной рейкой и линейкой; замер производится на трех или более репрезентативных участках, на которые выпал снег. Из нескольких таких показаний выводится среднее значение. Измерение глубины снега, нанесенного во время метели, представляет определенные трудности; иногда требуется сделать десятки измерений, чтобы получить достоверный результат.

Кроме реек и линеек, применяется и снегомер весового типа. Этот прибор взвешивает снег и автоматически регистрирует толщину слоя снега, соответствующую его весу.

167. Что такое водяной эквивалент снега? Снег может быть насыщенным влагой или, наоборот, очень сухим. Обычно водяной эквивалент снега равен 10:1, т. е. 10 см снега соответствует 1 см воды. Однако это отношение может значительно меняться в ту или другую сторону. Отношение очень мокрого снега к воде составляет 6:1. Десять сантиметров очень сухого рассыпчатого снега, растаяв, могут дать лишь около 1/3 см воды.

168. Каким прибором пользуются для определения водяного эквивалента снега? Это тот же самый прибор, который употребляется для измерения количества выпавшего дождя, т. е. стандартный дождемер. Отличие заключается в том, что, когда проводится измерение снега, ведро для сбора осадков и измерительный стакан вынимаются и используется наружная, или приемная, часть дождемера.

169. Что такое крупа? Как и туман, термин «крупа» имеет несколько различных значений. Наблюдатели на метеорологических станциях пользуются термином «крупа» в применении к так называемым зернам. Это маленькие твердые кусочки льда, прозрачные или полупрозрачные, неправильной формы. В среднем они имеют от 0,1 до 0,4 см в диаметре. Они образуются, когда дождевые капли или частично растаявшие снежинки замерзают, падая через приповерхностный слой холодного воздуха, температура которого почти всегда ниже точки замерзания. Так как эти зерна твердые, то, ударяясь о твердую землю, они отскакивают от нее. В Англии под крупой часто понимают смесь дождя и снега. В США некоторые люди представляют себе крупу точно таким же образом.

170. Что такое снежные зерна? Снежные зерна отличаются от ледяных тем, что они непрозрачные и белые. Диаметр их составляет от 0,05 до 0,5 см; они имеют форму зерна. Снежные зерна легко разбиваются при столкновении друг с другом или при ударе о землю. Их иногда называют крупой.

171. Что такое ледяной дождь? Дождь, состоящий из капель переохлажденной воды, которые, ударяясь о землю или различные наземные предметы, замерзают, называется ледяным дождем. Этот вид осадков особенно опасен для линий энергопередачи, аэродромов, самолетов и шоссе, так как вызывает их обледенение.

Обычно ледяной дождь образуется, когда переохлажденные ледяные капли, падая, сталкиваются с холодным предметом и непосредственно превращаются в лед. Он может возникнуть и в том случае, когда обычные дождевые капли попадают из слоев воздуха с температурой выше точки замерзания в приповерхностный слой с температурой ниже этой точки.

172. В чем различие между гололедом и изморозью? Гололед, или чистый лед, представляет собой прозрачный или полупрозрачный слой льда. По виду он напоминает стекло. Не будучи пористым, этот лед сравнительно плотен и тверд.

Лед же, откладывающийся при изморози, непрозрачный, белый и имеет зернистую структуру. В отличие от гололеда, который обычно образуется, когда водяные капли разбиваются и замерзают, изморозь возникает, когда мельчайшие капельки замерзают целиком. Поэтому она имеет пористое строение и не такая плотная и твердая, как лед гололеда. Изморозь часто можно видеть на стенках морозильной камеры домашнего холодильника или рефрижератора.

173. Отчего образуется иней? Условия образования инея сходны с условиями образования росы. Но, в отличие от росы, иней может образоваться лишь на тех поверхностях, температура которых равна точке замерзания или ниже ее. Иней состоит из маленьких тонких ледяных кристаллов, которые образуются в основном, когда слой воздуха охлаждается до конденсации в результате контакта с холодной поверхностью, имеющей температуру ниже точки замерзания. При этом водяной пар, сгущающийся в воздухе, конденсируясь, превращается непосредственно в ледяные кристаллы, минуя жидкую стадию, т. е. сублимируется. Эти кристаллы откладываются на поверхностях различных предметов. Иней образуется в ясные тихие ночи при условии, что приповерхностный слой воздуха сравнительно влажен. Если при этих основных условиях температура на поверхности предметов выше точки замерзания, может образоваться роса. Иней и роса не являются видами осадков. Они образуются, а не выпадают.

174. Как определяется интенсивность инея? Так как образование инея оказывает определенное влияние на сельское хозяйство, интенсивность инея определяется по степени его разрушающего воздействия на различные виды растений. В зависимости от этого воздействия иней называют слабым, сильным и губительным.

175. Что такое град? Град представляет собой небольшие ледяные шарики, состоящие из концентрических слоев, или осколки разбившихся ледяных шариков, в большинстве своем прозрачных; но иногда встречаются и такие градины, в которых прозрачные слои чередуются с непрозрачными. Град образуется при сильных ливнях, выпадающих из кучево-дождевых, или грозовых, облаков. Жидкие капли, проносясь через слои воздуха с температурами ниже точки замерзания, замерзают и превращаются в небольшие частицы льда. Затем они падают, только для того, чтобы вновь быть поднятыми другими восходящими воздушными потоками. Этот процесс переброски ледяных частиц туда и обратно — от слоя воздуха с температурой ниже точки замерзания к слою воздуха с температурой выше этой точки — приводит к образованию группировок ледяных частиц (напоминающих по своему строению луковицу), нарастающих на исходные частицы. Когда же эти группировки в конце концов становятся достаточно тяжелыми, чтобы преодолеть сопротивление вертикальных воздушных потоков, они падают на землю в виде градин.

176. Как велики градины? Частицы, или шарики, града имеют в диаметре от 0,5 до 5 см, а иногда и больше. Из особенно мощных грозовых облаков могут выпадать градины размером с мяч, для игры в гольф или апельсин. Самая большая из точно описанных и измеренных градин выпала на территории одной из ферм в штате Небраска летом 1928 года. Она была взвешена, обмерена и сфотографирована тотчас же после «приземления». Вес ее равнялся 680 г, диаметр приблизительно 13,7 см. Однако во многих сообщениях говорится о еще больших градинах, и вполне вероятно, что выпадали и еще более крупные. Но скорее всего в этих сообщениях идет речь о массах льда, которые образовались при смерзании двух или более отдельных градин, столкнувшихся друг с другом уже после падения на землю.

177. Что такое сухая мгла? Атмосфера содержит множество примесей, которые объединяются с частицами атмосферных газов. Некоторые из этих примесей, например частицы пыли и соли, сухи и настолько малы, что их нельзя взять в руки или разглядеть невооруженным глазом. Когда воздух устойчив (т. е. вертикальные воздушные потоки очень слабы или вообще отсутствуют), эти частицы нередко во множестве скапливаются в слое воздуха, прилегающем к земле. Они снижают видимость, и в воздухе повисает легкая дымка. На темном фоне сухая мгла приобретает голубоватый оттенок и напоминает дым. На светлом фоне сухая мгла сообщает атмосфере шафранный оттенок.

178. Что такое влажная мгла? Влажная мгла представляет собой нечто среднее между сухой мглой и дымкой. Она состоит из взвешенных в воздухе микроскопически малых водяных капель или частиц, которые притягивают воду (гигроскопические ядра). Она отличается от сухой мглы тем, что имеет серый оттенок и возникает при высокой относительной влажности. От дымки влажная мгла отличается тем, что капли, из которых она состоит, очень разбросаны и меньше по размерам, чем капли дымки. Влажная мгла часто наблюдается при ветреной погоде, например на морском берегу, где частицы соли уносятся в атмосферу довольно высоко. Дымка же обычно образуется в воздушном слое с очень слабым перемешиванием.

179. Что такое смог? Смог — это смесь тумана и дыма. Эти два фактора совершенно самостоятельны, но, совпадая во времени, они образуют смог. Дым характерен для тех районов, где в атмосферу выбрасывается большое количество индустриальных отходов. (Это первый фактор.) Дым может состоять из различных видов побочных химических продуктов, выбрасываемых в атмосферу очистительными заводами, домнами, фабриками, паровозами, пароходами, автомобилями и т. д.

При нормальных атмосферных условиях дым в большинстве случаев рассеивается в результате вертикального перемешивания воздуха (теплыми восходящими потоками) или смены воздушных масс в циклонах за атмосферными фронтами.

Иногда же над промышленными районами в течение нескольких дней происходит застаивание огромной массы воздуха, в которой восходящие потоки слабы или вовсе отсутствуют. (Это второй фактор.) Содержащийся в воздухе дым при этом может медленно опускаться, или оседать. Этот процесс часто сопровождается образованием тумана. Затем индустриальный дым захватывается нижними слоями воздуха и соединяется с туманом. При взаимодействии двух указанных факторов в их наихудших проявлениях возникают очень мощные и устойчивые загрязнения воздуха различной интенсивности, зависящей от величины территории, над которой господствует застоявшаяся воздушная масса, и от количества и природы химических продуктов, содержащихся в воздухе.

180. Что понимается под дальностью видимости? Под дальностью видимости нужно понимать максимальное горизонтальное расстояние, на котором можно различить, наблюдаемый предмет; дальность видимости определяется расстоянием, которое наблюдатель может охватить взглядом при существующих атмосферных условиях. В обычных сводках погоды указывается именно эта, горизонтальная дальность видимости. Другой тип видимости, очень важный для авиации, — это наклонная видимость, открывающаяся при взгляде с самолета на землю.

181. Как определяется дальность видимости? Сначала наблюдатель отмечает различные известные объекты, например деревья, дома, башни и т. п., на карте и обозначает расстояния, также известные, отделяющие эти объекты от точки наблюдения. Объекты выбираются так, чтобы они были привязаны к основным румбам компаса. Затем наблюдатель делит горизонтальный круг на несколько равных секторов и определяет визуальный радиус каждого сектора, привязанного к известным объектам, находящимся в них. Значения дальности видимости для каждого сектора располагаются в возрастающем порядке, и среднее из этих значений показывает преобладающую видимость. (В настоящее время горизонтальную видимость определяют также и инструментально, используя приборы — регистраторы прозрачности воздуха, которые основаны на принципе измерения величины светового потока, ослабленного слоем атмосферы. — Прим. ред.)

182. Что такое звук? Звук как физическое явление представляет собой возмущение, возникающее в воздухе или в некоторых других упругих средах и вызываемое колебанием или сотрясением.

Частицы воздуха или другого вещества колеблются и передают уху человека давление волн, которое оно способно воспринять. Все звуковые колебания должны пройти через упругую среду (твердую, жидкую или газообразную), прежде чем они могут быть услышаны. Вне частиц материи, способных колебаться и переносить звуковые волны, звук перестает существовать.

183. С какой скоростью распространяется звук в воздухе? Звук распространяется у поверхности земли со скоростью 332 м/сек., причем эта величина остается постоянной, в каком бы направлении от своего источника ни распространялся звук. Эта скорость зависит как от температуры и влажности воздуха, так и от высоты местности. Все эти факторы связаны с изменениями плотности воздуха. Итак, говоря другими словами, скорость звука меняется в зависимости от плотности воздуха.

184. Как температура и влажность влияют на скорость звука? В теплом воздухе у поверхности земли молекулы, прилегая друг к другу менее плотно, движутся более интенсивно и передают звук несколько быстрее, чем в холодном воздухе. Скорость звука постепенно возрастает, увеличиваясь на 60 см/сек. на каждый градус повышения температуры. При 0 °C скорость звука у поверхности составляет 330,2 м/сек. С увеличением влажности скорость звука также проявляет тенденцию к увеличению. Влажный воздух менее плотен, следовательно, звук проходит через него быстрее. Однако влажность — не слишком важный фактор.

185. Можно ли услышать звук в верхней атмосфере? На очень больших высотах воздух разрежается настолько, что воздушных частиц становится недостаточно для переноса звука. Установлено, что слышимый звук не передается уже на высоте 130 км и более над землей.

186. Каково предельное расстояние, на котором звук может быть услышан? Совокупность множества факторов, которые обычно присутствуют в атмосфере, редко позволяет звуковым волнам распространяться в полную силу. Ветер, например, является в этом смысле важным фактором. В зависимости от того, как дует ветер — сильно и устойчиво или порывами, — форма звуковой волны часто искажается; предел слышимости может сократиться до очень коротких расстояний от источника звука. Вертикальные и неупорядоченные (турбулентные) движения воздуха способны исказить или даже «разбить» звуковую волну. Эти вертикальные и горизонтальные движения воздуха нарушают единство энергии и направления звуковой волны, и тогда она становится беспорядочной и в конце концов затухает. Часть энергии звука теряется также в результате отражения, когда звуковая волна проходит через массы воздуха различной плотности.

187. При каких условиях звук распространяется дальше и может быть лучше услышан? В таких условиях погоды, при которых атмосфера находится в состоянии относительного покоя, не нарушаемом вертикальными воздушными течениями или сильными порывистыми ветрами. Эти условия обычно характерны для раннего утра, следующего за теплой и ясной ночью (поздней осенью и зимой), особенно на уровне земли. Слой воздуха, покоящийся на земле, в это время обычно холоднее, чем слой воздуха, располагающийся непосредственно над ним. Эти устойчивые условия, называемые инверсией, препятствуют разрушению (искажению) звуковых волн под действием вертикальных движений воздуха. Звук при таких обстоятельствах распространяется во всех направлениях в виде узкого горизонтально ориентированного диска на удивительно большие расстояния. Во влажные и туманные дни, при однородных, устойчивых атмосферных условиях звук также распространяется дальше обычного.

188. Отчего возникает эхо? Подобно волнам света, ударяющимся в зеркало и возвращающимся обратно так, что можно видеть какое-то изображение, звуковые волны также могут отражаться. Эти отражения звука известны под названием «эхо». Мы воспринимаем эхо как повторение звука, возвращающегося к нам от различных поверхностей, например от плоскостей скал, высоких речных берегов, стен и опушек леса. Одиночное эхо возникает в результате отражения звука от одиноко стоящей стены. Многократное эхо образуется в ущелье с параллельными стенами, когда звук мечется от одной стенки к другой. Частично перекрывающееся эхо вызывается разностью в расстояниях между отражающими поверхностями, которые не всегда удалены друг от друга одинаково, как, например, стенки ущелья.

189. Какое минимальное расстояние необходимо для возникновения эха? Человеческое ухо не может воспринимать отдельные звуки, если интервал между ними сокращается до 0,1 секунды. Так как за это время звук проходит около 33 м, то для того, чтобы можно было услышать эхо, вертикальная плоскость должна быть удалена от источника звука более чем на 16 м. В обычной комнате звук отскакивает от стены слишком быстро, чтобы он мог быть услышан как эхо. Он просто усиливает исходный звук.

190. Что такое эффект Допплера? Эффект Допплера основан на приближении или удалении источника звука. Вам, конечно, приходилось слышать пронзительный свист, издаваемый быстро приближающимся поездом. Когда поезд быстро приближается, в воздух поступает большее количество звуковых волн в секунду и, следовательно, частота колебаний оказывается более высокой. Когда же источник звука удаляется, уха достигает сравнительно меньшее число звуковых волн в секунду и частота звука становится более низкой. Принцип Допплера имеет огромное значение для астрономии, так как он позволяет определять расстояния до небесных тел, хотя при этом анализируется распространение света, а не звуковые волны.

191. В чем заключается основное назначение метеорологических шаров-пилотов? Использование шаров-пилотов — это удобный и эффективный способ получения информации о верхних слоях атмосферы. Шары, наполненные водородом или гелием — газами, более легкими, чем воздух, помогают разрешать множество важных проблем. Их подъем и траектория движения могут быть прослежены невооруженным глазом; с помощью телевизионных установок, радиолокаторов и радиосигналов можно получить данные о высоте облаков, направлении и скорости ветра на высотах. И, что самое важное, эти шары, проходящие через интересующую нас область атмосферы, могут нести на борту чувствительные приборы для измерения состояния метеорологических элементов, а также радиопередающие устройства для передачи на землю результатов этих измерений.

192. Что такое радиозонд? Радиозонд предназначен для зондирования верхних слоев атмосферы с помощью приборов, поднимаемых воздушным шаром и передающих данные наблюдения с помощью радиосигналов. Целью зондирования атмосферы является получение возможно более точных данных о температуре, давлении и влажности воздуха на возможно больших высотах.

193. Как работает радиозонд? Радиозонд представляет собой легкую коробку, в которой помещаются небольшие датчики, реагирующие на изменения атмосферного давления, температуры и влажности. В коробке также находится радиопередатчик, который посылает радиосигналы к приемной станции на земле. Прибор поднимает вверх большой шар, наполненный водородом или гелием. При подъеме датчики прибора реагируют на изменения давления, температуры и влажности. Эти изменения передаются с помощью радиоимпульсов на наземную приемную станцию, где они автоматически записываются. Когда шар лопается в результате расширения газа, наполняющего оболочку, прибор доставляется к земле на парашюте. Иногда прибор снова пускают в дело, хотя практически ремонт его обходится дороже, чем стоит сам прибор.

194. Что такое авиазонд? Авиазонд имеет некоторое сходство с радиозондом в том смысле, что он также посылает сигналы приемной станции, которая производит запись данных о температуре, давлении и влажности на высотах. Но этот прибор не поднимается вверх с помощью воздушного шара, а сбрасывается с высотного самолета и опускается вниз на парашюте. Он особенно ценен для получения информации о метеорологических элементах на высотах над обычно недоступными районами. Падает он со скоростью около 13 м/сек. Авиазонд известен также под названием сбрасываемого радиозонда.

195. Как атмосфера защищает нас? Наше воздушное одеяло защищает нас от множества потенциальных опасностей. Если бы не поглощающая способность озонсодержащего слоя, находящегося на высоте около 10–60 км над Землей, смертельные дозы ультрафиолетовой радиации испепелили бы нас. Загадочные космические лучи, исходящие из межпланетного пространства, пробивают границы нашей атмосферы с огромной энергией. Но эти лучи не достигают поверхности Земли в своем первоначальном виде. В верхней атмосфере происходит их преобразование, и к Земле проникает поток уже вторичных лучей. Всех нас пронизывают эти невидимые лучи, несомненно, безвредные. Но как воздействуют на человеческий организм первичные космические лучи — неизвестно.

Мы защищены и от ни на один день не прекращающейся бомбардировки мелких метеоритных осколков — они сгорают в верхней атмосфере. Когда эти осколки углубляются в атмосферу, они встречают увеличивающееся сопротивление молекул воздуха и в большинстве своем распыляются на расстоянии многих километров от поверхности Земли.

196. Есть ли атмосфера на других планетах? Большинство наших соседних планет имеют атмосферу, и у некоторых из них ее можно наблюдать с удивительной детальностью. По сравнению с атмосферой всех других планет наша атмосфера уникальна. По мнению некоторых ученых, это несомненно единственная атмосфера, способная поддерживать жизнь в той форме, которая нам известна.

Атмосфера Марса имеет самое большое сходство с атмосферой Земли в метеорологическом отношении. Но эта атмосфера, лишенная кислорода и водяного пара, не может поддерживать жизнь, подобную земной; она может быть благоприятной разве что для определенных микробов, которым не требуется кислород.

Рассмотрим некоторые из других членов солнечной системы: лишенную атмосферы холодную Луну, уникальный Меркурий, нагреваемый палящими солнечными лучами до температуры плавления с одной стороны и имеющий температуру, близкую к абсолютному нулю, — на другой; Венеру, атмосфера которой насыщена углекислым газом; или покрытые замерзшим метаном и аммонием поверхности внешних планет.

Если человек приземлится на поверхность какой-либо из других планет, атмосфера которой обладает опасными для жизни свойствами, он должен будет захватить с собой солидный запас воздуха со своей собственной планеты или производить его на какой-нибудь отдаленной межпланетной станции.

Что же касается атмосферы планет, лежащих вне нашей солнечной системы, то, судя по огромному количеству звезд, можно думать, что такие атмосферы существуют. Если это так, то математический закон вероятности может служить аргументом в пользу того, что в наиболее далеких частях нашей Вселенной существуют планеты с атмосферой, подобной нашей. Но пока мы можем лишь предполагать это.

III

Ветры и штормы — планетарная система кондиционирования воздуха

Введение. Наблюдателю, изучающему нашу планету из космического пространства, атмосфера Земли могла бы показаться просто газовой оболочкой. Наблюдатель мог бы также заметить, что вокруг Земли наблюдается перенос энергии в различных по размеру и чередующихся в определенном порядке образованиях. Он даже мог бы сказать: «Земляне обладают замечательными глобальными системами кондиционирования воздуха».

Мы находимся на дне воздушного океана. Поэтому у нас, к сожалению, нет возможности видеть подобную картину. Освежающие морские бризы, колючие холодные ветры зимой или разрушительные шквалы ураганов обычно рассматриваются как непосредственное проявление погоды у земной поверхности. Однако все ветры, начиная с легкого дуновения и кончая опоясывающими всю поверхность Земли пассатами, представляют собой составные части огромной атмосферной мозаики. Массы воздуха перемещаются, сталкиваются и перемешиваются над нами и вокруг нас. Мы называем их ветрами, штормами и погодой.

197. Что называется ветром? Ветром называют движение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении. Движение воздуха по вертикали принято называть вертикальными токами. Нагретый воздух вытесняется окружающим более плотным воздухом и поднимается. Такой восходящий поток воздуха (термический) понижает давление в данном месте. Окружающий более холодный и, следовательно, более плотный и более тяжелый воздух (высокое давление) начнет перемещаться в горизонтальном направлении, замещая поднимающийся более теплый и более легкий воздух (низкое давление). Этот процесс, вызванный разностью температур, и является причиной возникновения движения воздуха (ветра) между областями высокого и низкого давления.

198. Какие величины характеризуют ветер? Ветер характеризуется направлением и скоростью.

199. Каким образом определяется направление ветра? В метеорологии за направление ветра принимают направление, откуда дует ветер. Например, если ветер дует с юга на север, он называется южным ветром. Ветер, дующий с северо-запада на юго-восток, считают северо-западным. Чтобы определить направление ветра, используют флюгер. Стрелка флюгера указывает направление, откуда ветер дует. Если стрелка флюгера направлена на север, это значит, что ветер северный.

200. Как направление ветра выражается с помощью румбов? Шкалу компаса можно разделить на требуемое число характерных точек (румбов), например, на 4. 8, 16 или 32. Основными румбами являются север, восток, юг и запад. Такое деление соответствует четырехрумбовой шкале. Добавляя промежуточные румбы — северо-восточный, юго-восточный, юго-западный и северо-западный, получим восьмирумбовую шкалу. Если требуется еще большая точность, можно взять 16 румбов, которые образуются путем использования дополнительных промежуточных румбов — северо-северо-восточного, востоко-северо-восточного, востоко-юго-восточного и т. д. Для обозначения направления ветра в большинстве сводок погоды используются 8 или 16 румбов. Таким образом, северо-западный ветер — это ветер, дующий с направления, расположенного между севером и западом. Юго-юго-восточный ветер представляет собой ветер, который дует из точки горизонта, находящейся посредине между югом и юго-востоком.

201. Как обозначается направление ветра с помощью градусной шкалы? Круг содержит 360°. Север соответствует 0° или 360°, восток — 90°, юг — 180° и запад — 270°. Ветер, дующий с направления 45°, является северо-восточным ветром.

202. Что называют скоростью ветра и в каких единицах она выражается? Скорость ветра является характеристикой движения воздуха и представляет собой скорость, с которой воздух протекает через данную точку земной поверхности. Она выражается различным образом. В странах, где используется метрическая система мер, скорость ветра выражается в километрах в час или в метрах в секунду. Однако имеется тенденция выражать скорость ветра в узлах — единицах, применяющихся в морской навигации и аэронавигации. Один узел соответствует одной морской миле[3] в час. Таким образом, неверно употреблять для обозначения скорости выражение узел в час.

203. Какой прибор показывает направление ветра у земли? Направление ветра определяется с помощью анемоскопа или флюгера, который устанавливается в воздушном потоке. Флюгер указывает направление, откуда дует ветер. Чувствительность флюгера зависит от его массы и трения в опоре. Большинство флюгеров имеет оперение, достаточное для создания заметного сопротивления ветру. Оперение уравновешивается стрелкой-противовесом. Флюгер свободно вращается на вертикальной оси. Направление ветра определяется непосредственно по маркеру направлений флюгарки. Этот маркер содержит основные румбы и ориентируется относительно географического меридиана.

204. В чем заключается дистанционное измерение направления ветра? Если флюгер установить на крыше обсерватории, то его главный привод можно провести через опорную трубу в комнату и установить там индикатор со стрелкой, которой движение флюгера передается с помощью механического привода. Более практичным и эффективным методом является использование электрической цепи. Поворот флюгера приводит к замыканию электрической цепи, соединенной с системой электрических лампочек, расположенных на некотором расстоянии от флюгера. Лампочки соответствуют определенным румбам. Наиболее удобным типом электрической цепи для непосредственного отсчета направления ветра является цепь, в которой используется два электромотора. Один из них приводится в движение вращением флюгера и вызывает соответствующее движение другого мотора, который, в свою очередь, соединяется с указателем на циферблате, представляющем собой шкалу компаса.

205. Как производится автоматическая регистрация направления ветра? Электрические цепи, описанные выше, могут быть присоединены к прибору, называемому регистратором. При изменении направления ветра флюгер поворачивает электромагниты, которые связаны с его основными контактами. На каждом контакте, соответствующем определенному направлению, цепь замыкается. Электрический ток передается на перо, которое автоматически наносит серию штрихов на специальной ленте.

206. Какой прибор применяется для измерения скорости ветра у земли? Наиболее широко распространенными приборами для измерения скорости ветра являются анемометры. В метеорологической практике используется четыре основных типа этих приборов: чашечный, бриделевый (уздечковый), манометрический и анемометр в виде полусинхронного мотора, называемый анеморумбометром. Недавно в армии США был создан анемометр, который представляет собой ружье, выстреливающее в поток воздуха маленький стальной шар. Регистрируя место падения пули и направление ствола ружья, оператор может определить ветер на небольших высотах с точностью до 1 м/сек.

207. Как работает чашечный анемометр? Этот анемометр в настоящее время все еще широко применяется, хотя постепенно и уступает место более новым типам. Анемометр с робинзоновыми полушариями состоит из трех или четырех алюминиевых чашечек диаметром 27,7 см каждая, равномерно размещенных вокруг вертикальной оси. Ветер вращает чашечки. По мере того как через чашечки проходит определенный объем воздуха, замыкается контакт. Измерение скорости ветра может производиться на некотором расстоянии путем регистрации вспышек лампочек или сигналов зуммера, соответствующих прохождению воздушной частицей расстояния в 1/60 километра. Таким образом, число сигналов зуммера или вспышек лампочки за одну минуту показывает скорость ветра в километрах в час. Регистрация скорости ветра может быть также осуществлена автоматически путем передачи электрических импульсов на электромагнит регистрирующего пера, которое отмечает среднюю скорость ветра за короткий промежуток времени на барабане, вращающемся с помощью часового механизма.

208. Как работает бриделевый анемометр? Этот анемометр представляет собой модификацию чашечного анемометра, описанного в ответе на предыдущий вопрос. Различие между ними заключается в том, что в бриделевом анемометре имеется 32 или более не вращающихся полушария. Полушария с помощью пружинки удерживаются на вертикальном стержне, вокруг которого они размещены. Давление ветра приводит к некоторому перемещению чашек. Это перемещение против силы сжатия пружины пропорционально силе ветра. Сила ветра, в свою очередь, может быть выражена в единицах скорости на шкале индикатора или ленте самописца.

209. Как работает манометрический анемометр? Он сконструирован так, чтобы измерять изменения давления, возникающие при прохождении потока воздуха через приемник, размещенный на флюгере. Приемник присоединяется с помощью трубки к жидкостному манометру с поплавком. Уровень жидкости в манометре поднимается или опускается в соответствии с ростом или уменьшением давления в приемнике. Движение поплавка, в свою очередь, передается на стрелку пера, которое может записывать скорость ветра на вращающемся барабане. Анемометры, основанные на измерении давления, используются на самолетах для определения скорости воздушного потока, обтекающего самолет.

210. Что представляет собой анеморумбометр? Анеморумбометр представляет собой соединение анемометра с флюгером; он может указывать направление и скорость ветра и регистрировать эти элементы. Трехлопастный ротор, выполненный из пластмассы, приводит в движение электрогенератор, создающий напряжение, прямо пропорциональное скорости ветра. Двойной регистратор производит непрерывную запись каждого порыва и каждого ослабления, а также каждого изменения направления ветра на ленте.

211. Как измеряется ветер на высотах? Измерения ветра на высотах производятся обычно путем прослеживания трассы полета шара, наполненного водородом или гелием. Шар свободно поднимается и перемещается вместе с воздушным потоком. Положение шара в течение полета наблюдают через определенные промежутки времени. Нанося результаты этих наблюдений на соответствующий планшет, можно определить направление и скорость ветра. Для наблюдения за шарами применяются три метода: визуальный, или оптический, радио и радиолокационный.

212. Что представляет собой оптический метод? Оболочки шаров-пилотов обычно весят от 10 до 100 и выполняются из резины или неопрена; их наполняют водородом или гелием. Чтобы шар-пилот весом -30 г достиг необходимой плавучести, ему сообщают подъемную силу в несколько сот граммов. Шар-пилот выпускается в свободный полет, имея скорость подъема несколько сот метров в минуту. В точке выпуска его путь прослеживается с помощью телескопического прибора, подобного секстанту. Этот прибор называется теодолитом и дает возможность измерять угол места и азимут шара-пилота до тех пор, пока шар не исчезнет из виду из-за большого удаления или попадания в облако. Отсчеты этих двух углов снимаются через определенные промежутки времени и наносятся на специальный планшет (круг). Результаты графической обработки нанесенных данных позволяют получить направление и скорость ветра на высотах до прекращения наблюдений. Наблюдения прекращаются из-за исчезновения шара в облаке, разрыва оболочки или потери шара из поля зрения теодолита в результате большого удаления. Чтобы за шаром можно было следить ночью, к нему подвешивают маленькую батарейку с электрической лампочкой.

213. Как для измерения ветра на высотах используется радио? Ранее рассказывалось о радиозондировании как методе применения больших шаров для подъема чувствительных элементов, реагирующих на изменение давления, влажности и температуры. Сведения об этих измерениях подаются на наземную приемную станцию передатчиком, который входит в комплект приборов радиозонда. При этом можно применять радиопеленгатор, дающий возможность производить измерение ветра. Такая система носит название радиоветрового зонда.

214. Каким образом применяется радиолокатор для определения ветра в свободной атмосфере? К шару подвешивается мишень, которая прослеживается точным радиолокатором, установленным на земле, подобно тому как шар-пилот наблюдается с помощью теодолита. В то время как шар поднимается и переносится движущимся воздухом, радиоволны ультракоротковолнового диапазона, излучаемые радиолокационной станцией, достигают шара и отражаются от него. Скорость и направление ветра до высот 16–32 км рассчитываются по разности времени излучения и приема радиоволн.

Радио- и радиолокационные станции имеют преимущество по сравнению с оптическими приборами, которое заключается в том, что шар может наблюдаться до больших высот и практически при почти любом состоянии погоды.

215. Что такое шкала Бофорта? Это числовая шкала для обозначения скорости ветра, предложенная в 1805 году адмиралом Британского королевского флота сэром Фрэнсисом Бофортом. Первоначально шкала Бофорта содержала числа (баллы) от 0, соответствующего штилю, до 12, обозначающего ураганный ветер. Каждый балл соответствует двум значениям силы ветра. Однако его чаще всего относят к большему из них. В настоящее время число баллов увеличено до 17.

216. Какие значения скорости ветра соответствуют числам шкалы Бофорта? Удобнее всего воспользоваться таблицей перевода чисел Бофорта:

217. Каково различие между легким, слабым, умеренным, сильным и т. д. ветрами?

Легкий — 1–7 миль в час (0,5–3 м/сек.).

Слабый — 8—12 миль в час (4–6 м/сек.).

Умеренный — 13–18 миль в час (6–8 м/сек.).

Свежий — 19–24 мили в час (8-12 м/сек.).

Сильный — 25–38 миль в час (12–19 м/сек.).

Шторм — 39–54 мили в час (19–27 м/сек.).

218. Как можно оценить скорость ветра у земли по его действию на местные предметы?

Внимательный человек для оценки ветра не станет плевать на палец (в лучшем случае это сомнительный метод), а присмотрится, как ветер воздействует на местные предметы. Для этой цели может оказаться полезной приведенная ниже таблица.

Скорость ветра (мили в час) ∙ Действие ветра

Менее 1 ∙ Дым поднимается вертикально вверх. Ничто не колышется

1–3 ∙ Столб дыма склоняется в определенную сторону. Листья деревьев едва колеблются. Флюгер не реагирует на ветер

4–7 ∙ Листья слегка шелестят. Чувствуется дуновение ветра на лице. Обычный флюгер устанавливается против ветра

8-12 ∙ Листья и веточки колышутся. С земли поднимаются обрывки бумаги и пыль

25–31 ∙ Толстые ветки непрерывно качаются. Ветер начинает свистеть. Трудно удерживать зонтик

32–38 ∙ Все деревья раскачиваются. Ветер затрудняет движение

39–46 ∙ Ломаются небольшие ветви деревьев. Очень трудно идти против ветра

47–54 ∙ Легкие повреждения строений.

55–63 ∙ Стоящие отдельно деревья вырываются с корнем. Тяжелые повреждения строений

64–75 ∙ Многочисленные повреждения

Более 75 ∙ Сильные повреждения и разрушения

219. Как можно оценить скорость ветра по виду моря или большого озера?

Скорость ветра (мили в час) ∙ Волнение (в баллах) ∙ Состояние моря

Менее 1 ∙ Штиль ∙ Море как зеркало

1–3 ∙ 1 ∙ Мелкая рябь, имеющая вид чешуи, без пенистых гребней

4–7 ∙ 2 ∙  Небольшое волнение. Короткие, но резко выраженные гладкие гребни без разрывов

8—12 ∙ 3 ∙ Волны с гребнями, начинающими разбиваться. Пена кажется тусклой. Рассеивающиеся белые пенистые гребни

13–18 ∙ 4 ∙ Небольшие, но непрерывно растущие волны. Более быстро перемещающиеся белые пенистые гребни

19–24 ∙ 5 ∙ Умеренные волны. Много белых пенистых гребней. Возможна водяная пыль

25–31 ∙ 6 ∙ Начинают появляться большие волны. Всюду обширные пенистые гребни

32–38 ∙ 7 ∙  Море вспучивается. Полосами, ориентированными по направлению ветра, гонится ветром белая пена от разбивающихся волн

39–46 ∙ 8 ∙  Умеренно высокие волны. Ярко выраженные полосы пены, расположенные по направлению ветра

47–54 ∙ 9 ∙ Высокие волны. Плотные полосы пены по направлению ветра. Брызги могут ухудшить видимость

55–63 ∙ 10 ∙ Очень высокие волны с длинными нависающими гребнями. Большие хлопья пены, несущиеся густыми белыми полосами по направлению ветра. Поверхность моря кажется белой. Видимость ухудшена

64–72 ∙ 11 ∙  Исключительно высокие волны. Море полностью покрыто длинными белыми пятнами пены, в которую превращаются гребни волн. Видимость ухудшена

73 и более ∙ 2 ∙ Воздух наполнен брызгами и пеной. Море все белое. Видимость сильно ухудшена

220. Какую силу давления может создать ветер?

Воздух, движущийся перпендикулярно какой-либо поверхности, создает давление, пропорциональное квадрату его скорости. Следовательно, ветер, имеющий скорость 100 км/час, оказывает давление на объекты не в 10, а в 100 раз большее, чем бриз, дующий со скоростью 10 км/час.

Таким образом, при усилении ветра сила давления быстро возрастает. Именно это и является опасным во время ураганов.

221. Что такое преобладающий ветер? Преобладающий ветер — это направление и скорость ветра, имеющие в течение определенного времени (месяца, сезона или года) наибольшую повторяемость в каком-либо месте.

222. Что такое роза ветров? Роза ветров — это диаграмма, предназначенная для того, чтобы дать наглядное представление о распределении ветра. Она обычно имеет восемь линий, проведенных от центра через основные и промежуточные румбы. Длина каждой линии соответствует относительной частоте и (или) средней скорости ветра, дующего с различных направлений в заданном районе. Эти розы, или звезды, ветров часто наносят на навигационные карты, чтобы показать преобладающие направления ветра на различных маршрутах.

223. Что называется поворотом ветра? Поворот ветра — это изменение его направления обычно более чем на 90°. Он отличается от постепенной перемены направления и обращения ветра тем, что происходит чаще всего внезапно и, как правило, связан с изменением погоды. Обычно он наблюдается при прохождении атмосферных фронтов, т. е. когда происходит смена воздушных масс.

224. Что называется линией сдвига ветра? Линия сдвига — это граница между ветрами с различными скоростями на одной и той же высоте или на различных высотах. Различают линии вертикального и горизонтального сдвигов ветра.

225. Какая разница между действительным и кажущимся ветром? Действительный ветер — это ветер, дующий относительно неподвижной точки на земной поверхности. Кажущийся ветер дует относительно движущегося тела. Например, если бы в полный штиль судно плыло в северном направлении со скоростью 10 узлов, его движение приводило бы к появлению кажущегося ветра с севера, имеющего скорость 10 узлов. Эту скорость ветра показал бы анемометр, установленный на корабле, причем флюгарка установилась бы против ветра. Если бы при тех же условиях наблюдался действительный ветер, дующий с севера со скоростью 10 узлов, то на корабле отмечался бы результирующий кажущийся ветер 20 узлов. Таким образом, результирующий ветер представляет собой сумму вектора ветра и вектора, определяющего движение объекта.

226. Какова разница между наветренной и подветренной сторонами? Наветренная сторона — это сторона, обращенная туда, откуда дует ветер. Подветренной называется сторона, в направлении которой дует ветер. Во многих районах земного шара, особенно в горных, которые расположены на пути преобладающих влажных ветров (Гавайские острова, Цейлон, Аппалачские горы и т. д.), на наветренных и подветренных склонах наблюдаются различные погодные условия. Наветренные склоны покрыты плотными массами облаков, из которых выпадают осадки, в то время как на подветренных склонах сохраняется сухая и ясная погода.

227. Что такое ветровая волна? Колебательные движения поверхности жидкости называют волной. Ветровая волна образуется за счет трения между ветром и поверхностью жидкости. Под действием такого трения возникает большинство морских волн, однако в некоторых случаях они появляются благодаря разности атмосферного давления или различий в очертаниях дна океана. Под действием ветра образуются также некоторые песчаные дюны.

Волнистые дюны располагаются длинными линиями, более или менее параллельными между собой и перпендикулярными к направлению ветра. Высота и ширина каждой дюны определяется общими очертаниями берега и характером ветра, поскольку он переносит частицы песка вверх на наветренной и вниз на подветренной сторонах дюны.

228. В чем состоит главная причина появления ветра? Главной причиной появления ветра являются различия в температуре воздуха, который неодинаково нагревается в различных районах земной поверхности. Воздух с различной температурой имеет различную плотность и таким образом создает различия в распределении атмосферного давления, которые являются непосредственной причиной возникновения движения воздуха, т. е. появления ветра.

229. Как различия в температуре приводят к появлению ветра? Нагревание воздуха вызывает увеличение скорости движения молекул и, следовательно, его расширение. В связи с этим плотность нагретой части воздуха уменьшается. Подобно большому невидимому пузырю, объем нагретого воздуха начинает подниматься. Окружающий его более холодный воздух приходит в движение, стремясь заместить подымающийся воздух. Это движение воздуха из района, занятого холодным воздухом (что соответствует высокому атмосферному давлению), туда, где расположен теплый воздух (более низкое атмосферное давление), и называют ветром.

230. Что заставляет атмосферу перемещаться вокруг Земли? Первопричиной этого является неодинаковое нагревание различных частей земной поверхности, которое, в свою очередь, способствует появлению зон с разным давлением воздуха. Различия в атмосферном давлении заставляют воздух перемещаться из области высокого давления к области низкого давления. Этот процесс уже описан в ответах на два предыдущих вопроса и в полной мере может относиться к достаточно широкому приэкваториальному поясу, который принимает больше прямой солнечной радиации, чем любой другой район. Будучи относительно более теплым и легким, воздух над экватором поднимается к верхней границе тропосферы. Движение атмосферы в глобальном масштабе начинается с перемещения с обеих сторон к экватору более холодного воздуха, замещающего подымающийся теплый воздух. Этот процесс, подобный действию гигантской печи, преобразуется и видоизменяется под действием различных факторов.

231. Что такое первичная циркуляция атмосферы? Атмосферу можно представить себе в виде ряда постоянно наблюдающихся, хотя и меняющих свое положение, поясов ветра, которые длительное время размещаются над определенными районами вокруг Земли. Эта крупномасштабная первичная циркуляция масс воздуха является главным образом результатом определенного распределения энергии над поверхностью планеты, которое заставляет теплый воздух течь к северу, а холодный — к югу.

232. Что такое вторичная циркуляция? Вторичная, или локальная, циркуляция — это системы ветров, наложенные на пояса ветров первичной циркуляции, охватывающих весь земной шар. Системы ветров вторичной циркуляции могут иметь разные размеры, начиная от больших, сравнимых с размерами целых континентов, до сравнительно малых, таких как, например, горные ветры, долинные и морские береговые ветры.

233. Какие силы придают первичным поясам ветра на Земле такой вид, который они имеют? Как только возникает движение воздуха, стремящееся уравновесить различие в давлении атмосферы[4], вызванное различием в температуре, на перемещающиеся частицы воздуха начинают действовать три силы: отклоняющая сила вращения Земли, центробежная сила и сила трения. Кроме того, оказывают определенное влияние и вторичные циркуляции.

234. Какое действие на движение атмосферы оказывает вращение Земли? Атмосфера, являющаяся газовой оболочкой, не связана с Землей так тесно, как, скажем, здание или человек. Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток, и все твердые предметы, расположенные на ней, вращаются так же. Воздух, будучи относительно свободным (взаимодействие его с поверхностью Земли определяется силой трения, которая уменьшается с высотой), продолжает перемещаться в некотором направлении, в то время как Земля скользит под ним. Например, если масса воздуха в северном полушарии начала двигаться к югу, то она по отношению к какой-нибудь точке на небесной сфере будет продолжать перемещаться в этом направлении. Однако Земля под движущимся воздухом будет вращаться с запада на восток. Поэтому кажется, что по отношению к параллелям и меридианам воздух движется с северо-востока на юго-запад. Сила отклоняющего действия вращения Земли называется силой Кориолиса. Ее действие сводится к следующему: большая масса воздуха, перемещающаяся в данном направлении, в северном полушарии имеет тенденцию отклоняться вправо от направления первоначального движения.

235. Какие пояса ветров составляют первичную циркуляцию? Атмосфера, находящаяся под воздействием силы барического градиента, силы Кориолиса, центробежной силы и силы трения, перемещается вокруг Земли в виде поясов ветра большого масштаба, которые располагаются над определенными географическими районами. Этими поясами являются экваториальная зона затишья, зона пассатов, зона преобладающих западных ветров и зона полярных восточных ветров.

Общая циркуляция атмосферы:

1 — северо-восточные ветры; 2 преобладающие западные ветры; 3 — зона высокого давления; 4 — северо-восточные пассаты; 5 — зона низкого давления; 6 — юго-восточные пассаты; 7 — зона высокого давления; 8 — преобладающие западные ветры; 9 — юго-восточные ветры.

236. Что представляет собой экваториальная зона затишья? Как указывалось ранее, на экватор поступает наибольшее количество тепла. Там воздух подымается, создавая зону низкого давления, занимающую около 10° широты по обеим сторонам термического экватора. Эта зона называется экваториальной зоной затишья. Поднимающиеся огромные массы воздуха достигают верхней границы тропосферы, где растекаются к Северному и Южному полюсам. У поверхности Земли преобладают горячие, влажные и слабые ветры. Очень часто здесь бывает полный штиль. Воздух, поднимающийся вверх, охлаждается, расширяясь. Поскольку в этой зоне воздух очень влажный, для конденсации водяного пара требуется небольшое охлаждение. Таким образом, в экваториальной зоне затишья создаются благоприятные условия для развития больших массивов облаков вертикального развития, а также выпадения сильных дождей, часто сопровождающихся грозами.

237. Какие широты называют «конскими»? Выше уже говорилось, что над экваториальной зоной затишья происходит вертикальный подъем и, следовательно, охлаждение воздуха за счет расширения. Охлажденный воздух, достигший верхней границы тропосферы, расположенной над зоной затишья на высоте около 18 км, стремится опуститься вниз. Но опускание воздуха невозможно из-за непрерывного поступления новых порций воздуха снизу. В результате воздух вытесняется из приэкваториальной зоны и течет по направлению к полюсам до 35° северной и южной широт. Здесь он начинает опускаться, что приводит к образованию в этих широтах вокруг Земли пояса высокого давления. Оседающий воздух сжимается, нагревается, и облака поэтому рассеиваются. Потому в этих двух поясах высокого давления наблюдается тихая и малооблачная погода. Название «конские» широты применяется чаще всего только к части северного пояса высокого давления, расположенной над Северной Атлантикой, точнее у Бермудских островов.

238. Как возникло название «конские» широты? Это название, вероятно, появилось в те времена, когда в Атлантическом океане плавали парусные суда. Штиль и жара в этих широтах являлись причиной гибели лошадей, которых часто перевозили на кораблях. Потому эти районы океана и получили название «конских» широт. Пояс штиля и безоблачной погоды очень ярко описал Кольридж в «Поэме о старом моряке»[5]:

И так текут за днями дин;

Немая тишь кругом!

А мы все тут стоим одни

И тщетно ветра ждем!

239. Что такое пассаты? В связи с тем что в поясе высокого атмосферного давления, расположенном вблизи 35° северной и южной широт, воздух оседает, в нижнем слое тропосферы он вынужден растекаться, перемещаясь к полюсам и экватору. Действие вращения Земли способствует тому, что траектория воздушных частиц отклоняется вправо. Таким образом, между 30°широты и приэкваториальной зоной в обоих полушариях в направлении экватора дуют ветры с восточной составляющей. В северном полушарии дуют северо-восточные пассаты, а в южном полушарии — юго-восточные.

240. Что представляет собой зона преобладающих западных ветров? Мы уже говорили о том, что воздух из пояса высокого атмосферного давления, расположенного в «конских» широтах, течет не только к экватору, но и к полюсам. Сила Кориолиса заставляет его отклоняться вправо в северном и влево в южном полушарии. Поэтому между 35 и 55° широты в обоих полушариях образуется устойчивый поток воздуха с запада на восток. В южном полушарии, где океан занимает очень большую площадь, материки не ослабляют и не нарушают эту циркуляцию в такой мере, как в северном полушарии. В связи с этим западные ветры в южном полушарии имеют очень большие скорости. Особенно сильные западные ветры дуют у южной оконечности Южной Америки. Пояс западных ветров над южным полушарием часто называют «ревущими сороковыми».

Западные ветры преобладают в большей части зоны умеренных широт и являются своего рода барьером для теплого тропического воздуха «конских» широт и холодного воздуха высоких широт. Взаимодействие различных по своим свойствам воздушных масс способствует увеличению интенсивности западной циркуляции. В результате этого она часто распространяется далеко к югу. Летом, когда температурные контрасты уменьшаются, интенсивность циркуляции воздушных масс ослабевает, и зона западных ветров передвигается к северу.

241. Какие ветры называют полярными восточными ветрами? Некоторая часть воздуха, который поднимается в экваториальной зоне затишья, движется на больших высотах к полюсам. Сюда воздух приходит уже холодным и, следовательно, более плотным. Опускание этого воздуха создает так называемые «шапки» высокого давления над обоими полюсами.

От приполюсных зон высокого давления воздух перемещается к югу по направлению к преобладающим западным ветрам. Вращение Земли приводит к тому, что направление ветра по мере продвижения к югу все более и более отклоняется вправо. Таким образом, в северном полушарии в зоне между полюсом и 60° с. ш. формируется северо-восточный поток. В южном полушарии ветер на соответствующих широтах дует с юго-востока.

В обоих полушариях вблизи 60° широты, где полярный воздух встречается с воздухом, по своим свойствам близким к тропическому, вокруг Земли образуется пояс пониженного атмосферного давления. Зона слияния различных по своим свойствам воздушных масс, перемещающихся с запада и северо-востока, в северном полушарии называется умеренным или полярным фронтом, как его было принято называть раньше. Этот фронт является основной причиной резких изменений погоды в зоне умеренных широт.

242. Что такое центры действия атмосферы? Центры действия представляют собой системы высокого и низкого атмосферного давления. Эти своеобразные генераторы движения воздуха очень устойчивы. Они располагаются в различных районах вокруг земного шара, причем их положение обычно совпадает с соответствующими поясами высокого и низкого давления, о которых ранее велась речь. Центры действия видоизменяют описанную выше (довольно упрощенно) циркуляцию атмосферы. Названия их совпадают с названиями районов, над которыми они образуются.

243. Какие центры действия находятся в северном полушарии? В северном полушарии имеются следующие центры действия: алеутский и исландский циклоны, тихоокеанский, северо-американский, сибирский и азорский (или бермудский) антициклоны.

244. Что такое алеутский циклон? Алеутский циклон — это большая область пониженного давления, охватывающая северную часть Тихого океана, движение воздуха в которой происходит от периферии к центру против часовой стрелки. Северная его часть располагается у берегов Аляски. Такое положение алеутского циклона способствует переносу воздуха с северной части Тихого океана к северо-восточным берегам Сибири.

245. Что такое исландский циклон? Как и алеутский, исландский циклон наиболее развит зимой. Он образуется между Гренландией и побережьем Скандинавии и способствует вторжению холодных ветров из Северной Атлантики в Канаду, на Британские острова и северо-западную часть Европы.

246. Что такое азорский антициклон? Азорский антициклон— это гигантское барическое образование, центр которого располагается в «конских» широтах — примерно посредине между Испанией и Флоридой. Он перекачивает воздух Атлантики к восточным берегам Соединенных Штатов Америки, к Англии и западному побережью Европы, а также к северо-западным берегам Африки.

Интенсивность азорского антициклона летом увеличивается, благодаря чему на восточном побережье США в это время преобладают ветры южной четверти. Это обусловливает приток из Атлантики или Мексиканского залива теплого влажного воздуха, охватывающего все побережье и часто всю восточную часть США. С другой стороны, азорский антициклон препятствует проникновению в эти районы более холодного и более сухого воздуха с запада и северо-запада. Большое влияние он оказывает на движение атлантических тропических циклонов — ураганов. Тропические циклоны, которые возникают над Атлантическим океаном, по юго-восточной и восточной периферии азорского антициклона, перемещаются в западном направлении к берегам Вест-Индии и юго-восточной части Соединенных Штатов.

Азорский антициклон является причиной дрейфа по его западной периферии вод Гольфстрима и приносит теплые ветры к Англии и побережью Франции, препятствуя формированию в этих районах холодного климата.

247. Что такое тихоокеанский антициклон? Тихоокеанский антициклон также представляет собой огромную область повышенного давления, в которой воздух вращается по часовой стрелке. Восточная его часть находится на некотором расстоянии от берегов южной Калифорнии летом и захватывает ее зимой. Он перемещает воздух от берегов Японии через Тихий океан к побережью Калифорнии и определяет условия погоды над большей частью этого района.[6]

248. Что такое североамериканский антициклон? В зимние месяцы Северную Америку часто занимает антициклон, центр которого обычно располагается над северной частью центральной Канады. Он определяет преобладающие северо-западные ветры, наблюдающиеся над центральной и восточной частями Соединенных Штатов. Этот антициклон и принято называть североамериканским.

249. Что такое сибирский антициклон? Как и североамериканский, сибирский антициклон формируется зимой и захватывает обычно большую часть Сибири. Он приносит холодный сухой воздух на большую часть Азиатского материка.[7]

250. Что называют воздушной массой? Воздушная масса — это часть атмосферы[8] со сравнительно однородными свойствами. Однородные характеристики температуры и влажности она приобретает, формируясь над районами с однородной подстилающей поверхностью.

251. Что такое очаг формирования воздушных масс? Очагом формирования воздушных масс называют часть земной поверхности, над которой масса воздуха остается длительное время и приобретает определенные характеристики температуры и влажности.

252. Что понимают под анализом воздушных масс? Когда воздушные массы перемещаются далеко от очагов формирования, их можно распознать по характеристикам, которыми они обладают. Метеорологи умеют картографировать передвижение воздушных масс над большими районами земного шара. Они изучают пути перемещения этих масс воздуха, а также предсказывают погоду, которую приносят воздушные массы, и погоду, формирующуюся при взаимодействии различных по своим свойствам воздушных масс.

253. Какие факторы изменяют характеристики воздушных масс? Под действием общей циркуляции атмосферы большие массы воздуха, покрывающие многие сотни квадратных километров и имеющие вертикальную протяженность несколько километров, могут перемещаться на большие расстояния. Воздушные массы при перемещении в некоторой степени сохраняют свои первоначальные свойства. Однако с течением времени при передвижении воздушных масс над новыми районами эти свойства постепенно меняются. Величина изменений зависит от скорости движения воздушной массы, от расстояния, пройденного воздушной массой от очага формирования, и от характера подстилающей поверхности, над которой она перемещается. Характеристики воздушной массы меняются сначала у земли, затем на все более высоких уровнях.

254. Какими особенностями должны обладать очаги формирования воздушных масс? Важной особенностью воздушной массы является однообразие ее свойств. Поэтому считают, что основные очаги их формирования должны иметь однообразную подстилающую поверхность.

255. Где располагаются основные очаги формирования воздушных масс? В некоторых районах Земли с однообразной подстилающей поверхностью в определенные сезоны года воздух оседает, застаивается и находится в состоянии температурного равновесия по отношению к подстилающей поверхности. Такими районами, где формируются воздушные массы, является Атлантический океан у Бермудских островов, тропическая часть Тихого океана у Гавайских островов, пустыня Сахара, Сибирь и Канада, Средиземное море, Восточно-Европейская равнина, покрытые льдами моря Арктики, континент Антарктида и т. д.

256. Какие очаги формирования воздушных масс являются вторичными? На земном шаре есть очень большие районы с однообразной поверхностью, но в которых воздух не имеет тенденции застаиваться. Воздух, перемещающийся над такими районами, постепенно принимает характеристики подстилающей поверхности. Эти районы называют вторичными очагами формирования воздушных масс. Вторичными очагами являются засушливый юго-запад Соединенных Штатов, территория Западной Европы, Южной Америки, Мексики летом, северная часть Атлантики между Канадой и Северо-Западной Европой, а также северная часть Тихого океана между Дальним Востоком и Канадой и т. п.

257. Что называется равновесием воздушной массы? Под действием подстилающей поверхности воздушная масса подвергается процессам трансформации — нагревается или охлаждается, приобретает влагу или теряет ее, приближаясь по своим свойствам к подстилающей поверхности. Когда воздушная масса становится такой, что ее свойства меняются уже очень медленно, т. е. когда трансформация в этом районе закончена, то говорят, что она достигла состояния равновесия.

258. Какое время необходимо для того, чтобы воздушная масса пришла в состояние равновесия? Время, в течение которого воздушная масса приобретает характеристики, свойственные данному очагу формирования, в большинстве случаев определяется состоянием подстилающей поверхности. Воздушная масса достигает состояния равновесия в течение двух-трех дней, если подстилающая поверхность теплее, чем воздух над ней. В этом случае получающая тепло от земной поверхности воздушная масса меняет свои свойства быстро благодаря образованию в таком воздухе восходящих потоков, переносящих тепло и влагу вверх (неустойчивый воздух). В воздухе, который теплее подстилающей поверхности, вертикальное перемешивание затруднено. О таком воздухе говорят, что он устойчив. Он может достигнуть состояния температурного равновесия в течение только одной-двух недель.

259. Что подразумевают под устойчивой и неустойчивой воздушной массой? Устойчивость и неустойчивость характеризует зависимость между вертикальным распределением температуры в воздушной массе и вертикальными движениями частиц воздуха. Быстрое падение температуры с высотой является благоприятным условием для развития восходящих движений. В этом случае говорят, что воздушная масса имеет неустойчивый характер. Устойчивой воздушной массой будет та воздушная масса, которая холоднее у земной поверхности, чем на высоте. Вертикальные движения в лей очень слабы.

260. Что называется вертикальным градиентом температуры? Вертикальным градиентом температуры называют изменение температуры воздуха на единицу изменения высоты. Градиент большой, если температура с высотой падает быстро. В случае, когда температура с высотой не изменяется, атмосферу называют изотермической.

261. В каком случае воздушную массу считают устойчивой или неустойчивой? Устойчивость или неустойчивость воздушной массы определяется величиной ее вертикального градиента температуры. Воздух является неустойчивым, когда индивидуальный объем нагретого внизу воздуха, продолжая подыматься в свободной атмосфере, остается теплее окружающего воздуха и, следовательно, имеет меньшую, чем он, плотность. В этих условиях объем воздуха будет подниматься до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающего воздуха. Описанные выше условия наблюдаются в тех воздушных массах, которые обладают большими вертикальными градиентами температуры. Они называются неустойчивыми. С другой стороны, если объем воздуха под действием какой-либо силы подымается вверх и становится холоднее, чем окружающий воздух, он стремится опуститься на уровень, где его плотность окажется равной плотности окружающего воздуха. Это происходит в том случае, когда температура в воздушной массе с высотой падает медленно, не меняется или растет. Такую воздушную массу принято называть устойчивой.

262. Как классифицируют воздушные массы? Воздушные массы классифицируют в соответствии с характером очага их формирования и режимом температуры и влажности. В умеренных широтах в то или иное время можно обнаружить четыре основных типа воздушных масс. Известно, что воздух может быть влажным или сухим, холодным или теплым. Сочетая эти характеристики всевозможным образом, мы получим следующие типы воздушных масс: холодная и сухая, холодная и влажная, теплая и сухая, теплая и влажная.

263. Как называются эти типы воздушных масс? Для того чтобы метеорологи понимали друг друга, когда речь ведется о воздушных массах, а также для облегчения распознавания их на картах погоды, указанные выше воздушные массы принято называть следующим образом.[9]

Континентальный полярный воздух (символ сР) — холодный и сухой воздух.

Морской полярный воздух (символ mР) — холодный и влажный воздух.

Континентальный тропический воздух (символ сТ) — теплый и сухой воздух.

Морской тропический воздух (символ mТ) — теплый и влажный воздух.

Если приземная часть воздушной массы холоднее, чем подстилающая поверхность, над которой она перемещается, к символу, обозначающему воздушную массу, добавляется буква к. Наоборот, если эта часть воздушной массы теплее подстилающей поверхности, к символу воздушной массы присоединяют букву w.

264. В каких районах северного полушария формируется континентальный полярный воздух (сР)? Этот воздух формируется над арктическими районами земного шара, практически над всем — севером центральной части Канады и СССР, в том числе над Сибирью.

265. В каких районах северного полушария формируется морской полярный воздух (mР)? Морской полярный воздух формируется над Беринговым морем, а также над северной частью Тихого океана. Такой воздух называют полярным тихоокеанским (символ рР). Морской полярный воздух формируется также над холодной частью Атлантического океана. В этом случае он называется полярным атлантическим (символ аР).

266. В каких районах северного полушария формируется континентальный тропический воздух (сТ)? Летом континентальный тропический воздух формируется на юго-западе Соединенных Штатов и в Мексике. Идеальным очагом формирования этого воздуха является пустыня Сахара в Африке.[10]

267. В каком месте северного полушария формируется морской тропический воздух (mТ)? Влажный и теплый морской тропический воздух формируется над Мексиканским заливом, Карибским и Саргассовым морями, над Скандинавским морем и низкими широтами в Тихом океане. Воздух Карибского моря и Мексиканского залива называют тропическим залива (символ gT), а Атлантического океана — тропическим атлантическим (символ аТ). Морской тропический воздух, формирующийся над зоной пассатов, расположенной в северной половине Тихого океана северо-восточнее Гавайских островов, называют тропическим тихоокеанским (символ рТ).

268. Где располагаются очаги формирования воздушных масс в южном полушарии? В южном полушарии полярные воздушные массы поступают из Антарктики, морские тропические массы формируются в южной половине Тихого океана, вблизи центральной части Южной Америки, в южной половине Атлантического океана, между восточным побережьем Южной Америки и юго-западом Африки, а также над тропическими водами между центральной частью восточного побережья Африки и западным побережьем Австралии. Внутренняя часть Австралии является идеальным очагом формирования континентального тропического воздуха.

269. Что такое фронт? Две воздушные массы с различными свойствами отделяются друг от друга в пространстве поверхностью раздела, которую называют фронтальной поверхностью. Пересечение фронтальной поверхности с поверхностью земли дает границу раздела между холодным и теплым воздухом, называемую фронтом. Хорошо выраженный фронт — это обычно узкая зона, в которой происходит быстрый переход от одной воздушной массы к другой. Иногда эта переходная зона бывает более широкой и размытой. В таком случае ее называют фронтальной зоной.

270. Как на Земле образуются большие фронтальные зоны? Первичная циркуляция, как говорилось выше, способствует формированию в определенных очагах различных по своим свойствам масс воздуха. Она же приводит к образованию зон сходимости воздушных масс различных типов. Там, где взаимодействие воздушных масс происходит более или менее постоянно, формируется главная фронтальная зона.

271. Где располагается экваториальный фронт? Экваториальная фронтальная зона располагается в экваториальном поясе затишья. Она слабо выражена и не имеет большого значения, так как сходящиеся массы воздуха не очень различаются в температурном отношении. Взаимодействующими компонентами здесь являются экваториальные и субтропические воздушные массы, приносимые к экватору пассатами.

272. Где находится арктическая фронтальная зона? Эта зона отделяет морской умеренный (полярный) воздух от арктического воздуха северных широт.[11]

273. Где располагается полярный фронт? Наиболее важной фронтальной зоной с точки зрения формирования погоды над Северной Америкой является полярный фронт, называемый также еще и умеренным фронтом. Среднее положение этого фронта над северным полушарием ограничивается 50 и 60° северной широты. Зимой над континентальной частью Северной Америки и Евразией он смещается к югу, достигая иногда тропических широт.[12] Летом полярный (умеренный) фронт передвигается на север и часто может располагаться вблизи полярного круга и даже севернее его. Над океанами сезонная миграция умеренного (полярного) фронта менее выражена.

274. Какие воздушные массы разделяет полярный (умеренный) фронт? На север от этого фронта располагается холодный воздух. Он вторгается на юго-восток (полярные северо-восточные ветры). Южнее фронта наблюдается циркуляция другого рода. Потоки более теплого воздуха, представляющие собой часть пояса преобладающих западных ветров, направлены с юго-запада на северо-восток. Полярный (умеренный) фронт, таким образом, становится зоной столкновения имеющих большую протяженность воздушных масс с различными характеристиками.

275. Что происходит, когда на атмосферном фронте встречаются противоположные типы воздушных масс? Две воздушные массы могут иногда длительное время течь по обеим сторонам фронта, не подтекая и не натекая друг на друга. Через некоторое время, под действием различных причин, главным образом топографического эффекта или термических неоднородностей, на атмосферном фронте возникает волна. Холодный воздух распространяется к югу и востоку, вытесняя теплый воздух, который отступает к северу в сторону холодного воздуха. Волна углубляется. Движущиеся в противоположных направлениях воздушные массы в северном полушарии начинают вращаться против часовой стрелки. Возникает барическая система низкого давления, которая перемещается и создает различные типы погодных условий, соответствующие свойствам сходящихся и взаимодействующих воздушных масс. Центральная зона, вокруг которой происходит вращение ветра против часовой стрелки, называется вихрем, или центром области пониженного давления. Линии или поверхности в такой системе, которые разделяют взаимодействующие воздушные массы, называются активными фронтами.

276. Как называются эти системы сходящихся воздушных масс? Эти образования на атмосферных фронтах называются областями низкого давления. Метеорологи называют области низкого давления, возникающие на фронтах, фронтальными депрессиями или внетропическими циклонами. В циклонах южного полушария ветры дуют по часовой стрелке.

277. В чем состоит сходство между циклонами, внетропическими циклонами, тропическими циклонами, торнадо, ураганами, тайфунами и т. д.? Все они являются областями относительно низкого атмосферного давления, системами ветров, дующими вокруг центра низкого давления против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии.

278. Каково различие между ними? Различие между этими циклонами определяется районами их возникновения, размерами, характеристиками, а также наблюдающимися в них условиями погоды. Циклон можно определить как приблизительно круговую по форме область атмосферы, в которой ветры дуют против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. Внетропическим называют циклон, который наблюдается выше тропиков. Тропический циклон — это очень интенсивный циклон, возникающий в тропиках. В различных частях земного шара тропические циклоны называют по-разному: циклоны на Атлантическом океане — ураганами, на Тихом океане — тайфунами и т. д. Торнадо называются крайне интенсивные вихри относительно малого диаметра, которые перемещаются над сушей и причиняют на своем пути в узкой полосе большие разрушения.

279. Каковы характеристики циклонов умеренных широт? Диаметры внетропических циклонов бывают 160—3200 км. Средний их размер равен 1600 км. Часть циклона, в которой у земной поверхности располагается теплый воздух, называется теплым сектором. Теплый сектор бывает в южной или юго-восточной четверти циклона, и ветры в теплом секторе обычно дуют с юга. Северная, северо-восточная и западная части циклона являются холодными. С циклоном, особенно вблизи фронтальных зон, связана пасмурная погода с осадками.

280. Что такое холодный фронт? Холодным называется атмосферный фронт, перемещающийся в сторону теплого воздуха. Холодный воздух, имеющий большую скорость, подтекает под теплый воздух, так как он является относительно более плотным и более тяжелым. Теплый воздух при этом вытесняется вверх.

281. Какая погода бывает в зоне холодного фронта?

Характер погоды, наблюдающийся при прохождении холодного фронта, зависит в большой степени от скорости перемещения фронта и характеристик взаимодействующих воздушных масс. Когда холодный воздух за фронтом быстро замещает-влажный неустойчивый воздух, в зоне фронта обычно бывает шквалистая погода и сильные кратковременные осадки, летом часто сопровождающиеся грозами. Затем быстро наступает прояснение, ветер поворачивает и дует со стороны области холода, температура понижается, давление растет, а влажность уменьшается. Фронт, перемещающийся медленно за отступающим теплым воздухом, не сопровождается быстрыми прояснениями. Вообще, чем суше и холоднее воздух за холодным фронтом и чем теплее и влажнее воздух перед фронтом, тем более штормовой бывает погода при прохождении холодного фронта и тем более резким является переход от теплой и влажной погоды к сухой и холодной. Протяженность зоны штормовой погоды на холодном фронте обычно ограничена.

282. Что называется теплым фронтом? Теплым называют атмосферный фронт, перемещающийся в сторону холодного воздуха. Теплый воздух наступает и замещает холодный воздух. Он имеет большую скорость и меньшую плотность, чем холодный воздух и, следовательно, при движении натекает на клин холодного воздуха.

283. Какая погода бывает в зоне теплого фронта? Погода теплого фронта более устойчива и занимает более широкую зону. Так как теплый воздух охлаждается при медленном подъеме вверх по клину холодного воздуха, происходит конденсация водяного пара и образуется облачная система, которая распространяется от фронта на расстояние около 1600 км. Начало натекания этих облаков задолго предвещает приближение фронта и, таким образом, уплотнение и понижение облаков, выпадение дождя или образование тумана вблизи фронта. После прохождения теплого фронта повышается температура, наблюдается поворот ветра. Осадки, которые длительное время выпадали, прекращаются, и облачность уменьшается.

284. Что называется стационарным фронтом? Если атмосферный фронт с течением времени остается приблизительно в одном и том же положении, его называют стационарным.

285. Что такое фронт окклюзии? Когда холодный фронт, всегда перемещающийся быстрее теплого, догоняет теплый фронт, воздух в теплом секторе циклона вытесняется вверх. Таким образом, холодный воздух, расположенный за холодным фронтом, встречается с холодным воздухом, находящимся перед теплым фронтом. Температуры этих воздушных масс оказываются различными. Если воздушная масса за холодным фронтом оказывается холоднее, то она замещает относительно теплый воздух и вытесняет его вверх. Образуется фронт окклюзии по типу холодного фронта. Если же холодный воздух перед теплым фронтом окажется более холодным, воздух, расположенный в тылу циклона, натекает на него и подымается. Возникает фронт окклюзии по типу теплого фронта. Фронты окклюзий обычно характеризуют последнюю стадию жизни циклонов умеренных широт. Они сопровождаются устойчивой плохой погодой.

286. Какие известны области пониженного давления? Не все области пониженного давления образуются на главных атмосферных фронтах, как это характерно для внетропических циклонов. Некоторые области пониженного давления появляются в результате большого сезонного нагрева земной поверхности и, следовательно, воздуха в отдельных районах земного шара. Примером таких нефронтальных стационарных областей пониженного давления служат летние депрессии пустынных районов Соединенных Штатов или внутренней части полуострова Индостан. Другим примером нефронтальных областей пониженного давления является пояс пониженного давления у элеватора. Особенно хорошо проявляются его части, расположенные над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией, в результате образования там термических депрессий.

287. Какое различие между холодными и теплыми циклонами? С некоторых пор метеорологи стали различать холодные и теплые циклоны. Циклон называют холодным, если наиболее низкая температура наблюдается в его центре. В теплом циклоне в центральной части бывает самая высокая температура. Интенсивность холодного циклона с высотой увеличивается, а теплого — уменьшается.

288. Что такое область повышенного давления? Это приблизительно круговая по форме или эллипсовидная область атмосферы, имеющая в центре самое высокое давление. Ветры в таких образованиях дуют от центра к периферии по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки — в южном. Метеорологи называют их антициклонами.

289. Какими свойствами обладают антициклоны? Обычно антициклоны разделяют на подвижные и стационарные, холодные и теплые. Средний размер антициклонов примерно такой же, как циклонов, — около 1600 км. Но этим их сходство и ограничивается. Если в циклоне наблюдается сходимость ветров, то в антициклоне воздух оседает и растекается от центра. При опускании воздух нагревается за счет сжатия, что способствует рассеиванию облачности. Таким образом, особенностью антициклонов является ясная погода, тогда как в циклоне, где воздушные потоки сходятся и воздух поднимается, создаются благоприятные условия для формирования облачности. Правда, антициклон не всегда приносит хорошую погоду. Иногда фронтальная погода соседнего циклона может захватывать и область повышенного давления. Тем не менее хорошая погода в антициклоне, особенно в его центральной части, бывает гораздо чаще, чем плохая.[13]

290. Какая разница между подвижными и стационарными антициклонами? Неподвижный, или стационарный, антициклон бывает в районах, где воздух на больших высотах скапливается, оседает и растекается от центра к периферии. В северном полушарии имеется два основных района, благоприятных для этого: 30-е градусы северной широты («конские» широты) и полярная шапка. Таким образом, большие устойчивые области повышенного давления располагаются в поясе от 30 до 35° северной широты (это некоторые из центров действия, описанных в главе VI).[14] Подвижные антициклоны образуются в арктических и антарктических областях и вторгаются в умеренные широты, принося холодный воздух.

291. Какое различие между холодными и теплыми антициклонами? Холодные антициклоны формируются в массах холодного воздуха, они слабо развиты по вертикали, т. е. интенсивность их с высотой уменьшается. Теплые антициклоны (наиболее высокая температура наблюдается в центре) распространяются до гораздо больших высот, так как их интенсивность с высотой увеличивается.

292. Каковы пути движения циклонов и антициклонов? Циркуляция над Соединенными Штатами такова, что циклоны перемещаются к востоку и северу, а антициклоны— к востоку и югу. Около 60 % циклонов приходится на крайний северо-запад Соединенных Штатов, так как большая их часть движется в восточном направлении вдоль северной границы страны через Великие озера к побережью Северной Атлантики. Некоторые возмущения перемещаются к югу на центральную часть Соединенных Штатов, а затем поворачивают на северо-восток. Ряд циклонов возникает над южными равнинами или приходит в южные штаты с Мексиканского залива, затем переносится потоком к северо-востоку, к побережью Северной Атлантики. Антициклоны обычно проникают в Соединенные Штаты из Канады и проходят несколько восточнее Скалистых гор к юго-востоку на штаты, примыкающие к Центральной Атлантике.[15]

293. С какой скоростью перемещаются циклоны и антициклоны? В среднем циклоны и антициклоны передвигаются со скоростью от 400 до 800 км в сутки летом и около 1000 км в сутки зимой. Обычно циклоны движутся быстрее, чем антициклоны. Для оценки движения барических систем синоптики изучают воздушные течения в средней и верхней тропосфере, прежние скорость и направление перемещения этих систем (историю развития процессов, происходящих в атмосфере) и изменения давления в районах расположения барических систем (см. главу XII).

294. Как можно по направлению ветра определить положение центров высокого и низкого давления? В северном полушарии ветер дует по часовой стрелке вокруг центра высокого давления и против часовой стрелки вокруг центра низкого давления. Учитывая это, можно сформулировать следующее правило: если наблюдатель станет спиной к ветру, низкое давление будет располагаться слева, а высокое справа.

295. Какова величина изменений давления в циклоне и антициклоне? При прохождении циклона или антициклона давление постоянно меняется, и крайние пределы его изменения самые различные. Например, в Филадельфии, располагающейся на пути обычного перемещения циклонов и антициклонов, самое высокое давление за последние 66 лет было 1050,5 мб и самое низкое 966,5 мб. Таким образом, наибольшее изменение давления составило 84 мб. Это соответствует изменению давления, которое наблюдается, если подняться с уровня моря на высоту 720 м. В то же время изменение давления на уровне моря в Сан-Диего, штат Калифорния, составило всего 32 мб.

296. Почему ветер дует в циклоне против часовой, а в антициклоне по часовой стрелке? Воздушные течения в антициклоне и циклоне в зоне умеренных широт определяются силами, действующими на воздушные частицы при их движении. Первоначально воздух начинает перемещаться над земной поверхностью под действием разности давления от высокого давления к низкому. Изменение давления на единицу расстояния в горизонтальном направлении носит название барического градиента. Чем больше барический градиент (чем больше перепад давления между центрами высокого и низкого давления), тем сильнее ветер.

Когда воздух начинает двигаться в общем направлении от высокого давления к низкому, начинает действовать и другая сила. Ее действие состоит в том, что за счет вращения Земли движущийся воздух отклоняется вправо от первоначальной траектории, поскольку Земля как бы скользит под атмосферой. Отклонение воздушного потока вправо по отношению к земной поверхности происходит в северном полушарии, в то время как в южном полушарии воздух отклоняется влево. Следовательно, воздух, начавший двигаться от центра высокого давления к центру низкого давления, отклоняется от первоначального пути, стремясь вращаться по часовой стрелке вокруг центра высокого давления по круговой траектории. В связи с этим на воздушную частицу начинает действовать еще одна сила — центробежная, которая стремится перемещать воздух от центра движения. Ее направление совпадет с направлением барического градиента и противоположно направлению отклоняющей силы действия вращения Земли. Когда эти три силы[16] уравновешиваются, воздух приобретает движение в области высокого давления по часовой стрелке, а в области низкого давления — против часовой стрелки. Противоположные по направлению движения происходят в циклонах и антициклонах южного полушария.

297. Как называют тропические циклоны в различных районах мира? В западной части северной половины Тихого океана тропические циклоны известны как тайфуны, на Филиппинских островах — багуйо, в Бенгальском заливе и Индийском океане — циклоны, в Тиморском море и на северо-западе Австралии — вилли-вилли. Тропические циклоны, проходящие над районами, расположенными южнее и юго-западнее Мексики, иногда называют кордоназос. В южной части Тихого океана, на востоке северной части Тихого океана, в Северной Атлантике, Мексиканском заливе и Карибском море тропические циклоны называют ураганами (харикейнами). Слабо выраженные циклоны, наблюдающиеся в тропических широтах, называются тропическими депрессиями.

298. Каково происхождение слов «циклон», «торнадо», «ураган» и «тайфун»? Слово «циклон» произошло от греческого слова kyklon которое, как утверждают лингвисты, означает «кольцо змеи». Происхождение слова «ураган» (харикейн) не совсем ясно. Полагают, что оно произошло от слова языка аборигенов Вест-Индии или Центральной Америки «хуракан», означающего «сильный ветер». Согласно другой гипотезе, слово «ураган» произошло от имени бога штормовой погоды индейцев Гватемалы — Хунракана. Слово «тайфун» состоит из двух китайских слов — «тай» (сильный) и «фун» (ветер). Слово «торнадо», по-видимому, произошло от латинского слова tornare (вращаться) или испанских tornada (гроза, молния) и tornar (вращаться).

299. Где зарождаются тропические циклоны? Тропические циклоны возникают в ограниченных районах тропических широт всех океанов, исключая Южную Атлантику. Они встречаются в большинстве случаев в западных частях теплых вод океанов и оказывают действие, главным образом, на восточные побережья материков.

Большинство районов их зарождения находится в экваториальной зоне затишья от 10 до 20° широты. Эти циклоны не встречаются в районах, широта которых меньше 5°, и не образуются над материками.

300. Где располагаются пути движения тропических циклонов в северном полушарии? В северном полушарии тропические циклоны обычно перемещаются к западу и северо-западу. Достигнув примерно 25° северной широты, они начинают смещаться к северу и затем к северо-востоку. Точка, где тропические циклоны меняют направление движения с северо-западного на северо-восточное, называется точкой перегиба траектории. На рисунке показаны осредненные траектории движения. Следует заметить, что действительные их пути могут существенно отличаться от средних.

301. Каковы средние пути движения тропических циклонов в южном полушарии? В южном полушарии тропические циклоны из районов зарождения движутся в юго-западном направлении и начинают поворачивать к юго-востоку примерно у 25° южной широты.

302. Где зарождается большинство ураганов? Атлантические, или вест-индские, ураганы в большинстве случаев возникают в определенных районах. Одним из таких районов является юго-восточная часть Атлантики вблизи островов Зеленого Мыса. Другой район зарождения ураганов — это западная часть Карибского моря и Мексиканский залив.

303. Сколько вест-индских и атлантических ураганов бывает ежегодно? В среднем за период с 1885 по 1955 год было по 8 ураганов в год. За последние 20 лет среднее количество ураганов в год равно 10. В 1933 году был отмечен 21 ураган. В 1890 году наблюдался только один ураган. В 1893 и в 1950 годах над Мексиканским заливом, Карибским морем и Атлантическим океаном было обнаружено по 4 урагана. С появлением метеорологических спутников наблюдается рост среднегодового количества ураганов, что следует отнести на счет совершенствования техники их обнаружения. На прибрежные районы Соединенных Штатов в среднем ежегодно приходит два урагана с разрушительной силой ветра.

304. Когда наблюдается наибольшее количество ураганов? Наибольшее количество ураганов наблюдается в августе, сентябре и октябре, однако максимальное их число приходится на сентябрь. Ураганы, появляющиеся в мае, июне или иногда в июле, зарождаются в Мексиканском заливе. Почти все они, пересекая прибрежную линию, движутся к. северо-западу на Мексику или примыкающие к заливу штаты. В августе, сентябре и реже в июле и октябре большинство ураганов зарождается над восточной частью Северной Атлантики в районе островов Зеленого Мыса. Почти все они перемещаются к западу через Атлантику, достигая иногда прибрежных районов Соединенных Штатов, и поворачивают затем к северу или востоку.

В конце сентября, в октябре и ноябре ураганы вновь возникают в западной части Карибского моря, но в отличие от карибских ураганов начала лета большинство их поворачивает к северу и северо-востоку в низких широтах и вторгается во Флориду и на Антильские острова.

305. Почему ураганы атлантического происхождения стали называть женскими именами? Это началось после опубликования в 1941 году писателем-романистом Джорджем Р. Стьюартом книги «Шторм». В этой книге одним из персонажей является метеоролог Бюро погоды США, имевший обыкновение давать женские имена штормам, за движением которых через страну он следил.

В период второй мировой войны эта тенденция получила широкое распространение, особенно среди метеорологов военно-воздушных сил и военно-морского флота, которые отмечали на картах погоды траектории циклонов, движущихся над необъятными просторами Тихого океана. Очень скоро все поняли, что применение женских имен как в письменных, так и в устных сообщениях способствует их краткости, быстроте и не вносит путаницы.

306. Как выбираются имена для ураганов? На координационной конференции службы ураганов Бюро погоды США, военно-воздушных сил и военно-морского флота метеорологи приняли решение использовать для обозначения тропических циклонов женские имена в алфавитном порядке.

Первый ураган, появляющийся в Мексиканском заливе, Карибском море или Атлантическом океане, называют женским именем, которое начинается с буквы А, второй — с буквы Б и так далее. Для этой цели выбираются короткие имена, которые легко произносятся и легко запоминаются.

307. Используется ли такая система для обозначения тайфунов в Тихом океане? Для обозначения тайфунов в Тихом океане применяется своя собственная, несколько похожая на указанную выше, система. Поскольку над Тихим океаном бывает гораздо больше тропических циклонов, используется четыре группы женских имен безотносительно к календарным годам или сезонам. Первый тайфун каждого сезона получает имя, следующее за именем последнего тайфуна предыдущего сезона. Когда использовано последнее из применяющихся 84 имен, следующий тайфун называют первым именем списка.

308. Как возникают тропические циклоны? Причина появления тропического циклона в его первоначальном зачаточном состоянии окончательно еще не выяснена. Достаточно хорошо известны условия погоды в районе зарождающегося вихря. Кроме того, можно всегда проследить траекторию движения тропических циклонов, после того как они уже возникли. Однако точный комплекс факторов, которые приводят к возникновению тропических циклонов, должен быть еще тщательно изучен путем проведения широких исследований атмосферы до больших высот над районами их зарождения. К раскрытию секрета образования ураганов нас приближают данные, получаемые с помощью ракет, шаров-зондов, самолетов, радио и радиолокации.[17]

309. Что такое конвективная теория зарождения тропических циклонов? Основные положения этой теории сводятся к следующему. Когда в относительно большой зоне происходит нагревание воздуха над наиболее теплым участком поверхности океана, под действием окружающего более холодного воздуха теплый воздух поднимается. Образуется область низкого давления. Если эта крупномасштабная конвекция влажного воздуха наблюдается достаточно далеко от экватора, вступает в свои права сила Кориолиса, которая создает вращение воздушных потоков против часовой стрелки. Зародившийся вихрь начинает питаться энергией, высвобождающейся при конденсации водяного пара, и молодой ураган уносится пассатами, продолжая расти и развиваться.

310. Что представляет собой фронтологическая теория зарождения тропических циклонов? Многие метеорологи не поддерживают теории зарождения тропических циклонов в однородной воздушной массе. Они считают, что для образования циркуляции, необходимой для того, чтобы начал зарождаться тропический циклон, должно произойти вторжение воздушных масс из более высоких широт. Такие условия могут существовать на экваториальном фронте, который отделяет пассаты от экваториального воздуха, зоны затишья. Эта теория также не разделяется полностью некоторыми метеорологами, которые утверждают, что в зоне экваториального фронта нет значительных температурных контрастов, а также не бывает больших контрастов влажности.

311. В чем заключаются недавно появившиеся теории возникновения ураганов? Большого внимания заслуживает мысль о развитии так называемых восточных волн, которые по сути дела являются волновыми возмущениями, наблюдающимися в тропосферном восточном потоке экваториальной зоны. Они сопровождаются облачной и дождливой погодой, которая бывает вблизи границы пассатов и экваториального пояса затишья. Волна представляет собой зону сходимости линий тока.

Полагают, что волна образуется не в результате взаимодействия двух различных воздушных масс, а процесс образования вихря обусловлен появлением волны, нарушающей пассатное течение. Линия, разграничивающая более сильные ветры зоны пассатов и более слабые ветры экваториальной зоны затишья, является линией сдвига потока (увеличения циклонической циркуляции), которая под действием наблюдающихся на ней относительно противоположных движений может давать начало урагану. Однако каким образом устойчивая волна становится неустойчивой и превращается в ураган, еще точно и полностью не, известно. Возможно, эффект сдвига потока усиливается влиянием орографии, когда волна перемещается над сушей.

Другой интересной теорией является теория зарождения ураганов под воздействием низкого давления, расположенного на высотах, которое является остатком возмущений высоких широт, проникающих в тропики.

312. Что лежит в основе теорий образования тропических циклонов? Какой бы ни была действительная причина образования тропического циклона, первоначальный вихрь (циклоническая циркуляция) наблюдается только на достаточном расстоянии к северу или к югу от географического экватора. Если сходимость воздушных потоков происходит на самом экваторе, она приводит к появлению вертикального подъема воздуха наподобие того, какое наблюдается, например, в печной трубе. Вращение Земли (сила Кориолиса) на географическом экваторе не оказывает действия на движение воздуха. Оно начинает проявляться на широтах 6—15° к югу и северу от экватора. Таким образом, тропический циклон может возникнуть только там, где заметное действие оказывает сила Кориолиса.

313. Какова начальная стадия развития тропического циклона? В период зарождения урагана преобладают конвективные ливни. Неустойчивая шквалистая погода наблюдается над значительной площадью, превышающей тысячи квадратных километров. Сначала не удается заметить какого-нибудь центра низкого давления. Однако давление падает над очень большой зоной. В циклоническую циркуляцию постепенно включаются все более и более высокие потоки. Под действием вращения Земли ветры, которые на географическом экваторе дули бы прямо к центру циклона, отклоняются в северном полушарии вправо. Устанавливается циклоническая система с ветрами, дующими под небольшим углом от периферии к центру против часовой стрелки. Некоторые из этих возмущений развиваются в полностью сформировавшиеся ураганы, другие затухают или могут существовать в виде зон с неустойчивой погодой. Энергия, которая приводит к развитию и усилению описанной выше циркуляции воздуха, высвобождается при конденсации водяного пара.

314. Что такое «глаз бури»? В центре тропического циклона имеется зона, называемая «глазом бури». Ее диаметр составляет 10–30 км. В то время как в остальной части тропического циклона бушует ужасный ураган, в «глазу» наблюдается слабый ветер или ветра совсем нет, а иногда бывает так мало облаков, что светит солнце или могут быть видны звезды. В «глазу» бывает самое низкое давление, самая низкая температура и самая низкая влажность. Это указывает на то, что в центре урагана наблюдаются нисходящие потоки воздуха. Очевидцы рассказывают, что в «глазу» волны — огромные и беспорядочные.

Вокруг «глаза бури» наблюдается стена облачности и ураганных ветров. Иногда можно услышать рев ветра. Перед «глазом» ветры очень сильные, за ним — столь же сильные ветры противоположного направления. Ураган приносит большой ущерб хозяйству и гибель тем людям, которые покидают укрытия в зоне «глаза бури», полагая, что ураган уже прошел.

315. Каковы характеристики атмосферного давления в вест-индских ураганах? Нормальное атмосферное давление в районах с большой повторяемостью вест-индских ураганов составляет около 1015,4 мб на уровне моря. При приближении урагана давление сначала медленно падает. Чем ближе центр, тем быстрее происходит падение давления. В хорошо развитом урагане давление почти всегда падает ниже 981,6 мб, а во многих случаях — ниже 947,8 мб. Иногда в центре тропических циклонов отмечалось давление менее 914,0 мб. Однажды на борту корабля в тайфуне было зарегистрировано давление 886,8 мб. Самое низкое давление, когда-либо наблюдавшееся на метеорологических станциях Соединенных Штатов, было отмечено на станции Лонг-Ки, полуостров Флорида, в сентябре 1926 года во время прохождения урагана и составило 891 мб.

316. Какова скорость перемещения урагана? Несмотря на огромные скорости ветра, наблюдающиеся вокруг центра урагана, скорость движения самого вихря составляет в среднем около 20 км/час. Особенно мала скорость движения урагана на ранней стадии его развития, когда он перемещается над тропическими водами. Это явление можно сравнить с каруселью на платформе. Платформа может медленно двигаться вперед или оставаться неподвижной, в то время как карусель быстро вращается.

Когда ураган, перемещаясь к северу, покидает тропические воды, скорость его движения обычно возрастает. Очень часто вблизи точки перегиба траектории, располагающейся около 25° северной широты, скорость движения урагана уменьшается. Здесь он иногда может в течение небольшого промежутка времени оставаться неподвижным. Затем ураган начинает перемещаться все быстрее и быстрее, достигая скорости 40–60 км/час и нередко в более высоких широтах даже 80 км/час.

317. Какие факторы оказывают влияние на движение урагана? Вест-индские и атлантические ураганы после возникновения сначала перемещаются к западу под действием восточных пассатных течений, а затем к северо-западу. Достигнув примерно 25° северной широты, ураганы попадают под влияние преобладающих западных ветров, которые заставляют их поворачивать к северу и северо-востоку. Этот обычный путь ураганов может изменяться под действием барических систем, которые находятся севернее пассатного пояса. Например, если азорский антициклон хорошо развит, вращение воздушных течений по часовой стрелке в его области заставит ураган перемещаться вокруг гребня антициклона. Ураганы, очевидно, могут увлекаться к северу по направлению к областям низкого давления. Это является причиной петлеобразных траекторий ураганов, внезапных поворотов и необычных путей их движения.

318. Что является признаком приближения ураганов? Одним из верных признаков приближения урагана является волнение моря. Волны в этом случае длинные, неразрывные, причем временной интервал между гребнями волн оказывается значительно большим, чем при обычных волнениях. По мере приближения урагана море становится все более бурным и уровень его поднимается выше обычного. Для наблюдателя, находящегося на суше, первым признаком может быть появление перистых облаков, сходящихся к определенной точке горизонта. Эта облачность позволяет определить направление, в котором располагается центр вихря. Во время вечерней или утренней зари облака на периферии урагана ярко окрашиваются в красный цвет или цвет меди. Это также может являться признаком приближения урагана.

319. Что представляют собой приливы, вызванные ураганом? Прилив начинается вдоль побережья, к которому приближается ураган, еще тогда, когда центр вихря находится достаточно далеко от берега. По мере приближения шторма уровень моря растет сначала медленно, затем все быстрее и быстрее.

В некоторых районах Мексиканского залива и южной части Атлантического побережья Соединенных Штатов приливы, создаваемые ураганами, могут на 3–5 м превышать обычные гравитационные приливы. Океан как будто наваливается на берег, вызывая наводнения, приносящие большой материальный ущерб и уносящие больше жизней, чем ураганный ветер.

320. Как ураганы затухают? Когда ураганы движутся над большими участками суши, они лишаются источника своей энергии: энергия, высвобождающаяся при конденсации водяного пара и поддерживающая жизнь вихря, исчезает и ураган начинает ослабевать. Наоборот, тропические циклоны имеют большой активный период жизни, если их путь проходит только над водной поверхностью. Большинство ураганов заходит в умеренные широты, вовлекает в систему своей циркуляции атмосферные фронты и различные по свойствам воздушные массы и превращается во внетропические циклоны. В это время они уже теряют характерные свойства ураганов, но могут еще вызывать разрушительные ветры и сильные дожди. Среднее время жизни ураганов — 9 дней. Августовские ураганы существуют в среднем около 12 дней. Июльские и ноябрьские ураганы живут около 8 дней.

321. Что такое Служба предупреждения об ураганах? Бюро погоды Соединенных Штатов создало Службу предупреждения об ураганах, которая выполняет три основные задачи: собирает сведения об ураганах, составляет прогнозы и предупреждения и распространяет сообщения, прогнозы и предупреждения среди населения. Служба должна заблаговременно предупреждать заинтересованные учреждения и жителей всех областей, могущих оказаться в зоне урагана, с тем чтобы они приняли меры для предотвращения человеческих жертв и материальных потерь.

322. Какие тропические циклоны были наиболее разрушительными? В ноябре 1932 года на острове Куба в Санта-Крусдель-Сур из 4000 жителей погибло приблизительно 2500. Несмотря на то что в этом циклоне ветер достиг громадной скорости — 90 м/сек., разрушения и жертвы явились следствием наводнения, а не непосредственного действия ураганного ветра. Морские волны, хлынувшие в прибрежную зону, фактически смели все на своем пути.

Самое большое несчастье принесла морская волна тропического циклона 7 октября 1737 года в устье реки Хугли, впадающей в Бенгальский залив. Штормовая волна поднялась до 12 м и разрушила около 20 тысяч судов различного тоннажа. В это время в Нижней Бенгалии погибло свыше четверти миллиона чёловек. В Соединенных Штатах наибольшая из приливных волн была отмечена в Галвестоне, штат Техас, 8 сентября 1900 года. Внезапный подъем уровня моря примерно на 1,2 м за несколько секунд привел к тому, что морская вода хлынула на город и затопила его. Погибло шесть тысяч жителей.

323. Какие меры предосторожности могут быть приняты? Из низких и открытых частей побережья иногда эвакуируют все население и домашний скот на возвышенные участки. Дома должны иметь штормовые ставни или, в крайнем случае, окна на наветренной стороне следует обшить досками. Следует беречь питьевую воду, так как в результате наводнения или разбрызгивания морской воды она может стать непригодной для употребления.

Во время урагана может прекратиться подача электроэнергии, поэтому необходимо позаботиться об аварийных светильниках (керосиновые фонари, свечи, ручные электрические фонари). Кроме того, следует беречься от большого количества обломков разных предметов, включая и ветви деревьев, которые переносятся ветром. Совершенно ясно, что для того чтобы население имело возможность принять все эти меры предосторожности, оно должно быть предупреждено о приближении тропического циклона и его характеристиках с помощью всех имеющихся средств связи.

324. Каковы общие характеристики торнадо? Торнадо— самый сильный из всех штормов. По существу, это вихрь, обладающий крайне разрушительной силой. С ним связано воронкообразное облако. В этом облаке ветер с огромной скоростью вращается по спирали вокруг центра низкого атмосферного давления.

325. В каких районах Соединенных Штатов встречаются торнадо? Торнадо бывают в любой части Соединенных Штатов и в любое время года. Наиболее часто они наблюдаются с марта по сентябрь на Среднем Западе, в южных и центральных штатах. Семьдесят восемь процентов всех торнадо бывает с марта по июль. Только 21 процент их встречается в конце лета и ранней осенью, т. е. с июля по октябрь, и только 8 процентов — в зимние месяцы.

326. В каком районе земного шара наблюдается наибольшее количество торнадо? Во всем мире нет мест более благоприятных для образования торнадо, чем равнинный район Соединенных Штатов к востоку от Скалистых гор.

327. Почему наибольшее число торнадо наблюдается в этом районе? Орография центральной части равнинных районов Соединенных Штатов благоприятна для взаимодействия теплого влажного воздуха Мексиканского залива или Карибского моря и полярного воздуха Тихого океана. В этом районе Соединенных Штатов нет никаких горных барьеров, которые затрудняли бы поступление или способствовали бы изменению свойств морского тропического воздуха. Таким образом, и весной, и летом сюда с одной стороны поступает воздух очень теплый и влажный. С другой же стороны, из северной части Тихого океана на территорию США приходит воздух, который предварительно вынужден пересекать Скалистые горы. Опускаясь по восточным склонам гор, этот воздух нагревается за счет сжатия, становится очень сухим. При этом он обладает большими градиентами температуры (в нем температура резко падает с высотой) и, следовательно, бывает крайне неустойчивым. Взаимодействие над равнинными районами Соединенных Штатов этих двух различных по своим свойствам воздушных масс часто и приводит к возникновению торнадо.

328. Как зарождаются торнадо? Как и большинство сильных штормов в умеренной зоне, торнадо зарождаются там, где воздушные потоки, которые имеют различную температуру, влажность и плотность, взаимодействуют во фронтальной зоне. Более холодный воздух за холодным фронтом, подтекая под теплый воздух, бурно вытесняет последний вверх. Он перемещается так быстро, что его язык на высоте 300–600 м над поверхностью земли оказывается впереди фронта у земли, так как в приземном слое движение холодного воздуха задерживается под действием трения. Таким образом, создается необычная обстановка: большой объем холодного сухого воздуха располагается над теплым влажным воздухом на протяжении нескольких километров перед холодным фронтом. Это состояние крайней неустойчивости атмосферы. Если при этом на высотах наблюдается очень сильный ветер, то сходимость холодного воздуха и влажного теплого воздуха, усиливается, становится резкой, в результате чего возникает завихрение с низким давлением в центре. Вскоре оно углубляется и преобразуется в неистово вращающийся воронкообразный вихрь. Охлаждение поднимающегося в вихре воздуха приводит к образованию спиралеобразного облака, которое часто простирается до земной поверхности. Так как эти же особенности взаимодействия воздушных масс благоприятны и для развития гроз, то торнадо часто сопровождаются грозами.

329. Почему облако, с которым связано торнадо, такое темное? Вихревое облако, похожее на хобот слона, является своего рода пылесосом, который всасывает и поднимает вверх большое число твердых частиц и предметов— пыль, всякого рода обломки и т. д. В сочетании с дождем, частицами пыли и обломками это облако выглядит черным.

330. Какая погода предшествует торнадо? Перед появлением торнадо бывает изнуряюще жаркий день с южными ветрами, зловещее небо с грозовыми облаками. За час или два до появления торнадо можно увидеть, как основания темных облаков вытягиваются вниз, приобретая вид чечевицы или огромной виноградины. Облака часто окрашиваются в зеленовато-черный цвет. Торнадо предшествует дождь и очень часто — град. Сам вихрь обычно сопровождается очень сильным ливнем.

331. Как движутся торнадо? В большинстве случаев торнадо передвигаются с юго-запада на северо-восток параллельно линии холодного фронта. Их путь обычно имеет длину от 15 до 65 км, а средняя длина пути составляет 25 км. Изредка некоторые торнадо могут проходить около 500 км. Средняя ширина зоны, захватываемой торнадо, равна 400 м, но иногда их поперечное сечение превышает 1,5 км. В среднем скорость движения торнадо находится в пределах от 40 до 65 км/час, но бывают случаи, когда истинные их скорости намного отличаются от средней. Они могут быть очень малыми, около 8 км/час, или очень большими. Бывают случаи, когда торнадо проносятся над страной со скоростью более 200 км/час.

332. В какое время суток бывают торнадо? Торнадо могут наблюдаться в любое время суток, однако в большинстве случаев они образуются между тремя и семью часами пополудни, т. е. тогда, когда земная поверхность наиболее сильно нагревается солнцем.

333. Какие скорости ветра встречаются в торнадо? По сравнению с любыми другими штормами, встречающимися на земле, торнадо приносят самые сильные ветры. Вертикальные и горизонтальные составляющие скорости ветра в этом вихре до сих пор не удалось измерить. Однако произведенная оценка скорости потока воздуха свидетельствует, что горизонтальная составляющая скорости ветра достигает 220 м/сек. В этой своего рода «сучильной машине» слышится звук, напоминающий рев или стремительно нарастающий грохот, подобный шуму, который произвели бы несколько поездов, одновременно мчащихся через туннель. Этот грохот можно услышать на расстоянии нескольких километров от торнадо. Следует заметить, что шум становится таким сильным только тогда, когда торнадо достигает земной поверхности. В противном случае шум очень слабый.

334. В чем заключается разрушительная сила торнадо? Одной из причин разрушений является большая разность давлений, которая возникает при прохождении торнадо над данным местом. Когда при прохождении вихря торнадо давление резко уменьшается, воздух внутри зданий стремится вырваться наружу, чтобы уравновесить давление. В результате этого вылетают окна и даже рушатся дома. Второй причиной разрушений является сильный таранный эффект ветра. В результате этого эффекта большие деревья вырываются с корнем, кора сдирается. Люди, животные и даже автомобили поднимаются вихрем в воздух и затем низвергаются на землю. Мосты могут быть сорваны с фундаментов. Солома и щепки загоняются глубоко в доски, а столбы и большие обломки деревьев, как метательные копья, вонзаются в землю.

335. Сколько торнадо ежегодно наблюдается в Соединенных Штатах? По сведениям Бюро погоды США, за период с 1916 по 1954 год в Соединенных Штатах в среднем за год было 179 торнадо. В последние годы число их возросло. Это произошло не потому, что торнадо стали появляться чаще, а в результате усовершенствования техники обнаружения торнадо и слежения за ними, а также более полной передачи сообщений об их появлении.

Таким образом, если в 1919 году было зарегистрировано всего 65 торнадо, то в 1957 году их было обнаружено уже 690.

336. Сколько жертв от торнадо зарегистрировано в США? С 1916 по 1954 год торнадо унесли 8776 жителей, что в среднем составляет 225 человек в год. За тот же период времени материальный ущерб достиг 790 миллионов долларов или в среднем более 20 миллионов долларов в год. Некоторые торнадо выделяются по количеству вызванных ими жертв и разрушений. Это не значит, что они были особенно сильными по сравнению с другими торнадо. Наоборот, некоторые из них обладали меньшей силой, чем другие, но проходили через большие города и густо населенные районы.

337. Почему торнадо трудно прогнозировать? Очень опасные местные штормы, такие, как торнадо и сильные грозы, занимают ограниченные районы и образуются настолько внезапно, что точно прогнозировать их местоположение невозможно. Таким образом, прогнозирование торнадо заключается в установлении района, в котором наблюдаются благоприятные условия для возникновения торнадо.

338. Какая создана система предупреждения о торнадо? Самая лучшая система предупреждения — сеть добровольных общественных постов, число которых превышает несколько сотен и непрерывно возрастает. Наблюдателей, в большинстве случаев находящихся на окраинах больших и малых городов, ставят в известность о том, в каких районах, в соответствии с прогнозами Бюро погоды, ожидается возникновение торнадо. Наблюдательные посты устанавливаются на вершинах холмов или на крышах высоких зданий в южной и западной частях соответствующего района. Когда появляется торнадо, наблюдатель предупреждает Центральное бюро погоды, отмечая местоположение шторма, его интенсивность, направление и скорость движения.

Полученная информация тщательно картографируется. На основе этой информации составляются предупреждения, которые с помощью радио, телевидения и т. д. поступают к населению районов, которым угрожает опасность. В последнее время для обнаружения торнадо очень часто используются радиолокационные станции, которые применяются и для обнаружения линии шквалов.

339. Какие правила безопасности необходимо соблюдать при приближении торнадо?

1. Если позволяет время, необходимо спрятаться в погреб, пещеру или какое-нибудь подземное сооружение, имеющее отдушину для поступления воздуха. Это сооружение необходимо содержать пригодным для использования, т. е. сухим, проветренным и незахламленным. В нем должны быть кирка и лопата на случай, если придется откапывать себя.

2. Если вы находитесь на открытой местности, уходите от торнадо, двигаясь под прямым углом к его пути. Когда же уйти невозможно, необходимо лечь в ближайшее углубление, например в канаву или овраг.

3. Если вы находитесь в городе, укройтесь в прочном здании. Не стойте около окон! Если вы дома, стойте в юго-западном углу подвального этажа. Электрические и топливные системы должны быть отключены. Откройте двери и окна на северной и восточной сторонах дома. Если вы находитесь в учреждении, оставайтесь на нижнем этаже подальше от наружных стен.

4. Для получения сообщений о движении торнадо следите за радио- и телевизионными передачами. Не следует звонить в Бюро погоды по телефону, потому что линии нужны для других целей.

340. Что называется смерчем? Смерчи — это вихри, наблюдающиеся над морем. Они бывают двух видов: смерчи типа торнадо и смерчи хорошей погоды.

341. Какими свойствами обладает смерч типа торнадо? Этот смерч имеет те же характеристики, что и торнадо. Однако нижняя часть его состоит не из пыли и обломков, а из брызг воды. Торнадо может приходить с суши на воду или наоборот без существенного изменения его вида и интенсивности.

342. Каковы характеристики смерча хорошей погоды? Смерч хорошей погоды представляет собой крутящийся столб меньшей интенсивности, состоящий из капель воды. Он может появляться над морем, когда нет мощных облаков. Подобно пыльному вихрю над сушей, он зарождается у подстилающей поверхности и распространяется вверх часто при ясном небе. За счет поступления влаги над таким смерчем иногда образуется небольшое облако. Смерчи хорошей погоды редко развиваются в опасные вихри и быстро разрушаются, когда попадают на сушу.

343. Только ли в США бывают торнадо? Наиболее часто торнадо встречаются именно в США. Здесь же они бывают наиболее разрушительными. Однако торнадо возникают и во многих других частях земного шара, особенно в умеренных широтах. Известно, что торнадо отмечались в Англии, Канаде, Франции, Индии, Австралии, СССР, Китае и Японии, а также над Бермудскими островами и островами Фиджи.

344. Много ли торнадо наблюдается в Англии? Королевское метеорологическое общество Англии за период с 1868 по 1949 год отметило 50 торнадо. В большинстве случаев они наблюдались над низменностями и бассейнами рек во все месяцы года, исключая декабрь. Наибольшая повторяемость их приходится на октябрь. Если рассмотреть распределение торнадо по сезонам, то они наиболее часты в конце весны и лета. Наиболее разрушительные торнадо отмечались 19 октября 1870 года, 27 октября 1913 года и 21 мая 1950 года.

345. Что такое «пылевой дьявол»? «Пылевой дьявол» — это быстро вращающийся столб воздуха высотой 30–90 м, который захватывает и несет пыль, солому, листья или другие легкие предметы. Обычно он возникает в послеполуденные часы в тихую жаркую погоду при ясном небе и чаще всего в районах пустынь. Следует заметить, что этот вихрь не имеет никакого отношения к крупномасштабным пыльным бурям. В юго-западной части Соединенных Штатов его называют «танцующим чертом», в Индии — просто «чертом», а в Южной Африке — «чертом пустыни». В калифорнийской Долине смерти «пылевого дьявола» называют «песчаным чудовищем», а также «пыльным вихрем».

346. Какие причины приводят к возникновению пыльного вихря? Этот вихрь образуется в перегретом воздухе над лишенными растительности равнинными участками земной поверхности. Вихревое движение воздуха, направленное вверх, появляется вследствие неравномерного нагрева подстилающей поверхности. Вихри могут вращаться как по часовой, так и против часовой стрелки. Если приземный воздух особенно горяч, а воздух в расположенных выше слоях достаточно холоден, пыльные вихри могут подниматься до высоты 300 м и сохраняться в течение нескольких часов. Большинство же из них наблюдается очень непродолжительное время, ограничено по размерам и интенсивности. Обычно они причиняют лишь досадный материальный ущерб.

347. Какие условия благоприятствуют возникновению пыльной бури? Сильная пыльная буря может наблюдаться в конце зимы или в начале весны над пустынями или равнинами со скудной растительностью, где обычно дуют сильные ветры. В зоне сходимости двух быстро перемещающихся воздушных масс, которые являются относительно сухими, хотя и различными по температурным характеристикам, может появиться интенсивный вихрь с низким давлением в центре, который поднимает облака пыли, развивающиеся до большой высоты. Пыльная буря часто может возникать в области сильных ветров за холодным фронтом. Она также бывает в теплых и сухих, но очень неустойчивых воздушных массах (очень теплых внизу и очень холодных в верхних слоях). В этом случае пыль переносится вверх турбулентностью и сильными порывами ветра. Пыльные бури бывают наиболее часто и протекают наиболее интенсивно над районами, охваченными засухой.

348. Где в Соединенных Штатах бывает наибольшее количество пыльных бур? Пыльные бури часто захватывают юго-западные пустыни и равнинные районы Соединенных Штатов, когда после длительной засухи верхние слои почвы или песок сильно пересыхают. Кроме того, когда за холодным фронтом воздух, перемещающийся в северной части Тихого океана, пересекает Скалистые горы, он приходит в равнинные районы очень сухим, так как, переваливая горы, теряет большую часть влаги. Сильный поток сухого воздуха поднимает над указанными выше районами облака пыли, развивающиеся до большой высоты. Они распространяются на обширные площади, равные многим тысячам квадратных километров, превращая день в ночь и принося большие бедствия. Особенно страшными были эти, как их называют, «черные бури» на Среднем Западе Соединенных Штатов в 30-х годах. Очень сухие ветры уносили верхние слои почвы, обнажали прорастающие зерна. Злаки гибли, и многие фермеры разорялись.

349. Могут ли Соединенные Штаты снова подвергнуться таким бедствиям? Несмотря на то что сейчас осуществляются планы большого размаха, направленные на предотвращение таких бурь, нет никаких гарантий, что сильные пыльные бури не могут повториться. Таким образом, следует ожидать, что в особенно засушливые периоды пыльные бури будут возникать и впредь.

350. Насколько высоко и как далеко может быть занесена пыль? Пыль, поднятая во время бурь над штатами Техас, Оклахома и Канзас, может переноситься западным потоком до штатов Вермонт и Нью-Хэмпшир[18], поднимаясь до высоты 3–5 км над поверхностью земли.

351. Каковы главные причины наводнений в Соединенных Штатах? Много бед могут приносить наводнения в восточной части Соединенных Штатов. Благоприятные для таких наводнений условия создаются тогда, когда обширный циклон с очень влажным и неустойчивым воздухом в теплом секторе, перемещаясь с запада на восток, задерживается над востоком страны. В результате этого перед теплым фронтом длительное время выпадает сильный дождь. Если районы, где создаются такие условия, лишены лесов и зарослей, поглощающих воду, или их почва настолько переувлажнена, что не может больше поглощать выпадающий дождь, может возникнуть наводнение.

352. Когда наблюдается большинство таких наводнений в Соединенных Штатах? Чаще всего наводнения бывают зимой или ранней осенью. С декабря по март часто идут сильные дожди, способствующие быстрому таянию снега. Хотя летом дожди бывают более интенсивными, однако они кратковременны и имеют ливневый характер. Кроме того, летом почва лучше впитывает воду. Поэтому сколько-нибудь значительные наводнения летом могут быть тогда, когда месячная сумма осадков значительно превышает 25 см. Зимой оказывается достаточно половины этого количества осадков. Сильные летние наводнения могут образовываться при вторжении атлантических ураганов на сушу во всех районах побережья вплоть до северо-восточных штатов. Потоки дождя затопляют сушу, переполняя реки, озера ручьи.[19]

353. В каких районах США наводнения причиняют наибольший ущерб? Статистика показывает, что больше всего бед наводнения приносят долине реки Миссисипи, а также побережью Атлантического океана и Мексиканского залива. Наводнение является причиной человеческих жертв, потери недвижимого и движимого имущества, а также на первый взгляд неосязаемых потерь, таких как нарушение деловых связей и транспортных перевозок. Самый крупный ущерб наносится обычно большим зданиям, железным и шоссейным дорогам.

354. Что такое кратковременное наводнение? Это местные паводковые условия, особенно характерные для узких долин и лощин. Такие наводнения типичны для засушливой горной части Юго-Запада, где долины представляют собой узкие каньоны, а горные склоны бедны лесом или зарослями (например, после пожара). Над горами иногда формируются сильные грозы, внезапно низвергающие на землю потоки воды. Эти потоки устремляются в неприметные при обычных условиях сухие лощины и узкие долины, превращаясь в горные реки, сметающие все на своем пути. Эти кратковременные наводнения, конечно, не имеют таких тяжелых последствий, как крупномасштабные наводнения. Но в зависимости от размера они могут быть достаточно интенсивными и являются иногда причиной гибели неосторожных путешественников. Они также могут разрушать мосты и дороги, а иногда затопляют небольшие селения.[20]

355. Что такое муссоны? Так называются сезонные, очень устойчивые, дующие постоянно в определенном направлении, ветры. Муссоны дуют с материков на океаны зимой и в обратном направлении летом. Наиболее типичные муссоны — это индийский и южноазиатский. Менее выражены муссоны в Северной Австралии, Западной, Восточной и Южной Африке, Северной и Южной Америке. Слово «муссон» происходит от арабского слова, обозначающего «сезон».

356. Как образуется индийский муссон? Летом большая территория южной части Азиатского континента нагревается значительно быстрее и имеет более высокую температуру, чем располагающийся на юго-западе от нее Индийский океан. Следовательно, над Индией и прилегающими районами формируется область низкого атмосферного давления, а над более холодным Индийским океаном — область относительно высокого давления. Ветер начинает дуть от высокого давления к низкому, т. е. с юго-запада на северо-восток. Обогащенный влагой воздух перемещается над непрерывно повышающейся от побережья к горному Тибету сушей, т. е. поднимается. В результате этого он охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется, образуя мощную облачность. Таким образом, летний юго-западный муссон является причиной периода дождей, который длится с июня по октябрь. Зимний, или северо-восточный, муссон представляет собой противоположное воздушное течение, когда сухой холодный воздух с Азиатского континента перемещается на море, обусловливая преимущественно сухую погоду.

357. Почему образуется береговой и морской бриз? Хорошо известный всем бриз наблюдается летом на побережье днем и ночью. Он является примером муссона в миниатюре, т. е. образуется под действием тех же причин, которые описаны в ответе на предыдущий вопрос. Однако это уже не сезонный, а суточный эффект, и, кроме того, бризы не распространяются над большими территориями, а наблюдаются в ограниченной прибрежной полосе. Таким образом, главная причина бриза — температурные различия между сушей и морем, приводящие к различиям атмосферного давления. В результате этого днем, например, морской воздух, текущий со стороны более высокого давления, будучи более тяжелым, перемещается на сушу, замещая поднимающийся более теплый воздух, который располагается над побережьем.

358. Каковы характеристики морского бриза? В бризовую циркуляцию втягивается слой атмосферы толщиной до 600 м. По горизонтали морской бриз может распространяться на расстояние до 25–30 км от побережья как в сторону суши, так и в сторону моря. Чаще всего он начинает проявляться примерно в 3 км от береговой черты и захватывает прибрежный участок суши шириной примерно 5 км. Скорость бриза редко превышает 6–7 м/сек. Но в некоторых случаях он может усиливаться до 11 м/сек. и даже более. Наиболее интенсивным морской бриз бывает в конце мая или в июне, когда море остается еще достаточно холодным после зимы, а суша уже сильно прогревается. Максимальной скорости морской бриз достигает в два или три часа пополудни. К вечеру он стихает в связи с выхолаживанием суши и, следовательно, уменьшением барического градиента.

359. Каковы характеристики берегового бриза? Береговой бриз начинает дуть с берега на море, когда в результате радиационного охлаждения ночью суша оказывается холоднее моря — он как бы стремится уравновесить появившуюся разность давления между сушей и морем. Береговой бриз представляет собой явление, противоположное морскому бризу. Береговой бриз обычно не столь интенсивен, как морской, и менее развит по горизонтали и вертикали.

360. Что является причиной озерных или лесных бризов? С озер и лесов часто дуют ветры, принципиально ничем не отличающиеся от морских и береговых бризов. Они бывают только значительно слабее. Озеро выступает в роли миниатюрного океана. Следовательно, направленные к берегу бризы преобладают днем, а направленные к озеру — ночью. В дневные часы леса могут оказаться относительно более холодными, чем окружающие их открытые участки, а ночью — наоборот. Поэтому слабый бриз может дуть от леса днем и к лесу ночью.

361. Какие ветры являются характерными для гор и долин? Теплым ясным днем края долины и склоны гор нагреваются сильнее. Прилегающий воздух нагревается и распространяется в сторону гор, поднимаясь вдоль склонов. Это течение воздуха обычно бывает слабым и зависит от высоты гор и топографии местности. Восходящий поток воздуха, текущий со стороны долины, охлаждается за счет расширения и затем возвращается к центру долины в виде нисходящего потока. Ночью наблюдается противоположное явление. Края долины и склоны гор выхолаживаются быстрее и, следовательно, появляется нисходящий поток холодного воздуха вдоль склонов под действием силы тяжести. В центре долины формируется восходящий поток воздуха. Ветер, дующий к горам, называют долинным. Противоположный поток воздуха называется горным ветром.

362. Что такое воздушные вихри? Воздушные вихри — это характерные течения воздуха, наблюдающиеся в основном потоке и имеющие форму циркуляции. Вихри могут быть большими по размеру и очень интенсивными, как, например, ураганы. Однако термин «вихрь» в большинстве случаев употребляется применительно к малым по размеру течениям. Такие малые вихри возникают при прохождении потока воздуха над пересеченной поверхностью и переносятся этим потоком, в случае когда поток имеет умеренную или большую скорость. Диаметры таких вихрей могут колебаться. от нескольких метров до сотен метров.[21]

363. Что такое порывы ветра? Порывы ветра — это неравномерные колебания скорости ветра в основном потоке воздуха. Они проявляются как мгновенное резкое усиление ветра, за которым следует его ослабление.

Порывистость может быть вызвана движением воздуха над пересеченной местностью, в результате чего возникают вихри, которые переносятся воздушным потоком. Этот эффект слабо развит над равнинной местностью или над морем. Порывы ветра могут также создаваться восходящими термическими течениями воздуха в результате наложения их собственного движения на основной поток воздуха.

364. Какова разница между порывом и шквалом? Порыв — это кратковременное усиление ветра, длительностью обычно в несколько секунд.

Шквалом называют внезапное увеличение скорости ветра до значительной, причем оно наблюдается в течение уже нескольких минут. Шквал обычно не является следствием механических причин, таких, как, например, орографический эффект. Наиболее опасный тип шквала обычно связан с сильной грозовой деятельностью в зоне холодного фронта. Такой фронт иногда называют линией шквалов.

365. Что такое турбулентность? Турбулентностью называют возмущенное состояние воздушного потока, в котором непрерывно происходит перемешивание воздуха.

Турбулентность является следствием движения воздуха над неровной поверхностью или термических восходящих и нисходящих течений, возникающих над неравномерно нагретыми участками земной поверхности. Она также возникает под действием механических причин, например при подъеме воздуха на наветренных склонах холмов или гор. Сильная турбулентность наблюдается также в зонах холодных фронтов, когда холодный воздух вытесняет теплый воздух вверх, быстро подтекая под него.

366. Что такое струйное течение? Струйное течение — это пояс ветров большой скорости, наблюдающийся обычно в верхней тропосфере и имеющий небольшое сечение по сравнению со своей длиной. Во время второй мировой войны летчики, выполняя задания на большой высоте, докладывали, что скорость полета самолетов относительно земной поверхности значительно уменьшалась под действием фантастически сильных встречных ветров. Эти ветры дуют с огромной скоростью с запада на восток на высотах около 13 км над поверхностью земли, т. е. вблизи верхней границы тропосферы, и, очевидно, являются частью пояса преобладающих западных ветров. Лишь с 1946 года струйные течения стали рассматривать как метеорологический объект.

367. Каковы характеристики струйного течения? Эти узкие потоки воздуха обычно располагаются в слое 3—13 км над земной поверхностью. Воздух в них перемещается в общем с запада на восток с большой скоростью в виде отдельных струй, объединяющихся в большую воздушную реку, которая опоясывает Землю между полярным кругом и тропиком Рака.

Ветры в струйном течении дуют со скоростью 65—130 м/сек. Отмечены случаи, когда скорость ветра в струйном течении достигала около 180 м/сек.

Исследования показали, что скорость ветра в этом потоке резко возрастает к его оси, которая имеет змеевидную форму. Струйные течения занимают различное географическое положение в зависимости от сезонов года. Зимой в северном полушарии они отклоняются к югу, находясь вблизи 30–35° северной широты. Летом ось струйного течения лежит вблизи 40–45° северной широты. Соответствующие струйные течения наблюдаются и в южном полушарии.

368. Что является причиной образования струйного течения? Струйные течения формируются при слиянии на больших высотах потоков тропической и полярной воздушных масс. Когда эти теплые и холодные воздушные потоки находятся друг возле друга, образуются большие градиенты давления, которые создают интенсивную циркуляцию воздуха в виде струйных течений.

369. Почему струйные течения важны для авиации? Струйные течения значительно уменьшают путевую скорость самолетов и опасны для полета из-за зон турбулентности, которые связаны со струйными течениями.

Зоны турбулентности имеют ширину до 80—160 км и толщину около 1000 м. Если полет происходит против струйного течения, время, необходимое для преодоления намеченного расстояния, может оказаться значительно больше расчетного и для самолетов, имеющих ограниченный запас горючего, это может создать большие трудности, кроме того, в струйных течениях часто наблюдается опасная для самолетов сильная болтанка, усложняющая условия полета.

370. Можно ли точно прогнозировать струйные течения? В некоторых районах земного шара, особенно в Северной Америке, Северной Атлантике и Европе, сеть аэрологических станций, на которых производятся наблюдения за состоянием атмосферы на больших высотах, вполне достаточна для того, чтобы установить, имеется ли струйное течение, и предсказать его перемещение на день вперед. Но наличие струйных течений в других частях земного шара, таких, как Тихий океан, подчас установить трудно из-за недостаточно густой сети станций в этих районах.

371. Как струйные течения влияют на погоду? Струйные течения играют важную роль в образовании и изменении интенсивности таких атмосферных образований, как циклоны и антициклоны, они также связаны с перемещением и активностью атмосферных фронтов и, таким образом, оказывают влияние на погоду, особенно в умеренных широтах.

372. Как называются ветры в различных районах Земли? Многие сотни поколений использовали в своей практической деятельности ветер. В различных частях Земли ветры обладают определенными особенностями. В далеком прошлом люди не знали, что многие ветры опоясывают Землю или являются частью циркуляции воздуха большого масштаба, распространяющейся над обширными зонами континентов. Люди еще не знали о давлении атмосферы, силе тяжести, топографии и множестве факторов, которые приводят к возникновению движения воздуха. Но они понимали их полезность и превосходно умели практически использовать ветры. Ветрам тогда давали имена яркие и образные, что показывало, насколько важными были ветры для многих народов со времен глубокой древности. Некоторые на звания ветров определялись их направлением, другие зависели от того, теплыми или холодными, сухими или влажными, слабыми или бурными они являлись. Иные ветры были названы по звуку, который они издавали, или по их воздействию на предметы или людей. Кроме того, определенным ветрам присваивались имена богов.

373. Имеется ли упрощенная классификация ветров? В основном, все ветры могут быть сведены в несколько групп, которые определяются первичной или вторичной циркуляцией атмосферы или составляются местными ветрами, являющимися следствием эффектов, описанных выше. Наиболее общей классификацией может быть классификация, основанная на температурных свойствах воздуха. Ветры могут быть холодными или горячими.

Остановимся теперь на свойствах некоторых ветров.

∙ Аброхолос. Это шквалистый ветер, который дует на юго-восточном побережье Бразилии, чаще всего с мая по август.

∙ Аустру. Аустру — это западный ветер, наблюдающийся зимой над нижней частью Придунайской низменности и приносящий сухую, ясную и холодную погоду.

∙ Бад-и-сад-о-бистроз. Это очень сильный ветер, низвергающийся вниз по склону гор в Афганистане. Он дует с северо-запада с мая по сентябрь. Его иногда называют также ветром 120 дней.

∙ Байамо. Сильный порывистый ветер, связанный обычно с грозами, развивающимися на наветренных склонах гор Сьерра-Маэстра в южной части Кубы.

∙ Бали. Бали называют сильный восточный ветер, который дует над восточной частью Явы через Яванское море.

∙ Баллз-ай-скволл. Внезапный шквал, возникающий в сравнительно хорошую погоду. Такой шквал является характерной особенностью океана у мыса Доброй Надежды— южной оконечности Африканского континента. Своим названием — «бычий глаз» — он обязан небольшим изолированным облачкам, которые образуются в передней части невидимого вихря и обычно предшествуют шквалу.

∙ Барат. Барат — это шквалистый, внезапно налетающий очень сильный ветер, который дует через Целебесское море к северо-восточному берегу острова Целебес. Этот ветер наблюдается наиболее часто с декабря по февраль и нередко причиняет серьезный материальный ущерб.

∙ Барбер. Это название употребляется в некоторых районах Соединенных Штатов и Канады. Оно обозначает сильный ветер, сопровождающийся переохлажденным дождем, капли которого замерзают при соприкосновении с предметами, находящимися на поверхности земли.

∙ Барине. Редко наблюдающиеся ветры с запада, дующие над восточной частью Венесуэлы.

∙ Белот. Сильный северный и северо-западный ветер, который дует над юго-восточной прибрежной частью Аравийского полуострова с декабря по март. Он поднимает тучи песка и сильно ухудшает прозрачность атмосферы.

∙ Бенту. Восточный ветер, дующий в Средиземном море вдоль побережья Сардинии.

∙ Берг. Горячие ветры, несущие иногда много пыли. Они вторгаются с восточной части юго-западной Африки на южное побережье континента. Очень часто этот ветер наблюдается зимой и вызывает резкое повышение температуры. Высокие температуры могут удерживаться в течение нескольких дней.

∙ Бизе. Сильное вторжение холодного сухого воздуха с севера в горные районы Южной Франции и Швейцарии.

∙ Близзард. В Канаде и северной части США этим словом обозначают воющий холодный пронизывающий ветер штормовой силы. Он дует с севера или северо-запада. Эти ветры наблюдаются за холодным фронтом, перемещающимся с района, расположенного между Гудзоновым заливом и Аляской. Прохождение фронта обычно связано с сильными снегопадами и общими метелями. Это название часто дают и штормовым ветрам в Антарктике.

∙ Бора. Очень холодные ветры, вторгающиеся через перевалы Карста и Динарских гор на Адриатическое море. Бора наблюдается над всем побережьем Далмации от Триеста до Албании. Иногда скорость боры, покрывающей все льдом, превышает 40 м/сек., когда происходит сильный обвал холодного воздуха через перевалы Альп на побережье Адриатического моря.[22]

∙ Бораско. Ветры, связанные с сильными грозами над Средиземным морем.

∙ Борнан. Один из многих долинных ветров Швейцарских Альп. Борнан дует над центральной частью Женевского озера с долины Дранса.

∙ Бохорок. Сухой и теплый ветер, дующий с юго-запада к северо-восточному побережью Суматры по подветренному склону Берисонских гор. Этот ветер приходит с Индийского океана, но теряет большую часть влаги на наветренных склонах гор.

∙ Брева. Долинный ветер, который дует на озере Комо в северной Италии.

∙ Брейв-уэст. Сильные, часто штормовые, ветры с запада и северо-запада в зоне преобладающих западных ветров в умеренных широтах южного полушария.

∙ Бриза. Пассаты, которые дуют с северо-востока на побережье Южной Америки или с востока на Пуэрто-Рико.

∙ Бризоте. Более сильный, чем обычно, северо-восточный пассат, дующий над Кубой.

∙ Брик-филдер. Горячий, сухой, несущий пыль ветер, который дует летом на южную часть Австралии с внутренних пустынь. Название «разрушающий поля» ему дали в Сиднее из-за того, что этот ветер поднимал тучи пыли со вспаханных полей, расположенных к югу от города.

∙ Бробое. Сухой ветер, дующий с востока над юго-западной частью острова Целебес. Он возникает при переваливании воздуха через холмистый полуостров на юго-западе острова, когда воздух за счет сжатия нагревается и теряет влагу. Он наблюдается с июля по октябрь.

∙ Брубу. Шквал в Индонезии.

∙ Брюша. Северо-западный ветер в Безгеллской долине в Швейцарии.

∙ Бурга. Сильный штормовой ветер на Аляске, обычно сопровождающийся выпадением снега или мокрого снега.

∙ Бхоот. В Индии так называют мелкомасштабный вихрь, вращающийся против часовой стрелки и поднимающий пыль.

∙ Вайрли. Небольшой по размерам, но очень интенсивный вихрь в Антарктике. Он имеет диаметр 90 или более метров и наиболее часто наблюдается в периоды, близкие к равноденствиям.

∙ Вардарак. Холодные, бедные влагой ветры, которые зимой наблюдаются над северной частью Эгейского моря. На море они попадают через долину реки Вардар в юго-восточной части Югославии, от которой и получили свое название.

∙ Вафф. Слабый приятный бриз в Шотландии, подобный ветру кэтс-поу в Соединенных Штатах.

∙ Вендвейлс. Сильные, иногда штормовые ветры, которые часто вторгаются на побережье Испании с юго-запада. В это время погода обычно бывает дождливой, а море бурным.

∙ Вилливоу. Внезапный, очень сильный шквалистый ветер в Алеутских горах. Это название также дают ветрам в Магеллановом проливе.

∙ Виразон. Часто наблюдающийся и хорошо выраженный морской бриз, который дует на побережье Чили с Тихого океана. Особенно сильным он бывает в послеполуденные часы в Вальпараисо, где иногда заставляет приостанавливать портовые работы. Противоположный, береговой, бриз называется террал.

∙ Виспер. Хорошо развитый долинный ветер на Рейне.

∙ Вом-броу. Ветер, напоминающий фён. Он дует с юга над островом Шоутен, расположенным северо-восточнее Новой Гвинеи.

Воздух переваливает через горные хребты Нассау и Орандж, которые вытянуты по кривой, проходящей с запада на юго-восток. Некоторые из горных вершин достигают 4800 м. В период сезона юго-западного муссона воздух, натекая на южные склоны хребтов, теряет влагу и вторгается к северу в виде сухого и теплого ветра.

∙ Воющие пятидесятые. Это название, по-видимому, впервые стали употреблять китобои XIX века, промышлявшие в океане южного полушария. Там они обнаружили ветры, которые слишком сурово обращались с мореплавателями, держащими путь к югу. Эти ветры, относящиеся к поясу преобладающих западных ветров южного полушария, имеют очень большую силу и дуют в зоне между 40 и 50° южной широты с ревом и завываниями. Поэтому указанные широты и называют воющими пятидесятыми или ревущими сороковыми.

∙ Галвинд. Приятный долинный ветер в восточной и Западной Германии.

∙ Галлего. Холодный северный ветер в Испании.

∙ Григейлс. Сильное полярное вторжение на северо-восточные берега Средиземного моря с северо-востока. Оно происходит обычно весной и осенью и приносит очень изменчивую погоду.

∙ Гхарби. Иногда с пустыни Сахары ветры дуют в северном направлении через северную и восточную части Средиземного моря. По мере движения над морем горячий воздух все более и более обогащается влагой и приходит к северным берегам Средиземного моря, с одной стороны, чрезвычайно влажным и теплым, а с другой стороны, сильно запыленным.

Этот ветер в бассейнах Адриатического и Эгейского морей называют гхарби. Поступая на гористые берега Средиземноморья, воздух поднимается по склонам и охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется. Образуются мощные облака, из которых выпадает сильный дождь, называемый «красным дождем», поскольку содержащаяся в воздухе пыль Сахары осаждается на каплях и окрашивает их.

∙ Гхибли. Сухой горячий ветер в Триполи, дующий с пустынь Северной Африки и Аравии.

∙ Датоо. Западный морской бриз, который дует над Гибралтаром с прилегающих вод Атлантического океана.

∙ Доктор. Это название возникло в Англии. Оно обозначает освежающий морской бриз, который наблюдается в тропиках. На южном побережье Африки сильный юго-восточный ветер называют доктором мыса.

∙ Зонда. Сильный западный ветер, который дует над западной Аргентиной. Этот ветер — горячий, сухой и несет много пыли. Он наблюдается преимущественно весной. Зонда приобретает указанные выше характеристики за счет фёнового эффекта, возникающего при переваливании воздуха через Анды, расположенные на западе от Аргентины.

∙ Имбат. Морской бриз, который смягчает жару на северном побережье Африки.

∙ Капалилуа. Преобладающий тип морского бриза на Гавайских островах.

∙ Карабуран. С начала весны и до конца лета эти штормовые ветры каждый день образуются в пустыне Гоби и окружающих ее районах Центральной Азии. Они дуют с большой силой с востоко-северо-востока, принося облака пыли из пустыни. Тучи песка и пыли закрывают солнечный диск, наступает темнота. По этой причине ветер и носит название карабуран, что означает «черная буря». Воздух с меньшей концентрацией пыли распространяется далеко от зоны пустыни, создавая характерное летнее помутнение атмосферы. Карабуран обычно свирепствует только днем. Ночью он стихает, и небо быстро очищается. В этом отношении карабуран пустыни Гоби и харматтан пустыни Сахары похожи друг на друга.

∙ Касимбо. Прохладный морской бриз, который дует с юго-запада на порт Лобиту в Анголе. Он очень часто бывает в июле и августе. Бриз появляется обычно в 10 часов утра и дует в течение большей части дня. Охлаждается при перемещении над Бенгельским течением, проходящим в Южной Атлантике к западу от Лобиту.

∙ Кауз. Ветер, дующий зимой над Персидским заливом с юго-востока. Он связан с областями низкого давления, которые перемещаются через залив со Средиземного моря, и поэтому не имеет устойчивых характеристик. Во время кауза небо обычно покрыто облаками, идет небольшой дождь, температура воздуха растет.

∙ Кокид-боб. Шквалистый ветер на северо-восточном побережье Австралии, связанный с грозой. Наиболее часто он наблюдается с декабря по март.

∙ Колада. Сильные северные ветры, которые дуют над Калифорнийским заливом.

∙ Контрастес. Так называют ветры, дующие с противоположных направлений в точках, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Такие условия часто бывают над западной частью Средиземного моря весной и осенью, в случаях, когда воздушные массы движутся навстречу друг другу с Европейского континента и пустынных районов Африки.

∙ Коромелл. Коромелл — это ночной береговой бриз, регулярно наблюдающийся с ноября по май в районе Ла-Пасс (южная часть Нижней Калифорнии). В это время суша ночью быстро выхолаживается и воздух движется по направлению к относительно теплой водной поверхности.

∙ Короназо. Сильные южные ветры, дующие вдоль западного берега Мексики по западной периферии тропических циклонов, которые располагаются западнее побережья.

∙ Криадор. Западный ветер в Северной Испании, который наблюдается обычно при прохождении волновых возмущений, приносящих дождь.

∙ Криветц. Ветер, который дует над нижней частью Придунайской низменности с северо-востока, т. е. с территории СССР.

∙ Кэтс-поу. Легкое, едва заметное дуновение ветра, вызывающее рябь на воде. Кэтс-поу, по сути дела, представляет собой слабый бриз, возникающий в небольшой зоне. Наблюдается в Америке.

∙ Левантер. Сильный восточный ветер, который часто дует через Гибралтарский пролив со Средиземного моря.

∙ Леванто. Горячий ветер над Канарскими островами, дующий с юго-востока. Он подобен ветру лесте.

∙ Левече. Это один из многих горячих и сухих ветров, дующих с пустынь Северной Африки и Аравии на центральную и южную части Средиземного моря. Все эти ветры имеют одно общее название — сирокко. Но в различных географических районах их называют по-разному. Левече — это ветер, который дует с юга и юго-востока на Испанию.

∙ Лесте. Горячий и сухой ветер, дующий с южной и восточной частей Центральной Африканской пустыни на остров Мадейра и Канарские острова.

∙ Леунг. Холодный северный ветер, дующий над побережьем Китая.

∙ Марин. Это ветер типа сирокко, дующий с большой силой с юго-востока в Лионском заливе и над прилегающими берегами юго-восточной Франции. Он очень теплый и приносит неприятную облачную и дождливую погоду. Противоположным ему ветром является мистраль.

∙ Мистраль. Этот ветер хорошо известен. Он очень часто властвует над Лионским заливом. Мистраль наблюдается при вторжениях холодного воздуха из полярных районов и захватывает широкую зону северо-западного побережья Средиземного моря. Вторгающийся с севера воздух очень холодный и сухой. Зимой поток этого воздуха проникает к югу через нижнюю часть долины реки Роны с такой огромной скоростью (скорость ветра иногда достигает 160 км/час), что даже представляет опасность для железнодорожных поездов в дельте Роны. Мистраль может наблюдаться в течение всего года, однако наиболее часто он бывает зимой и весной. Марсель, например, подвергается воздействию этого ветра 100 дней в году. Иногда мистраль захватывает широкую полосу побережья между Барселоной и Генуей и часто пересекает все Средиземное море, достигая побережья Африки.

∙ Нагаи. Холодный ветер в Японии, дующий с северо-востока и из полярных районов Азиатского континента.

∙ Ник. Сильный юго-восточный ветер в окрестностях города Пальмера на Аляске, который расположен менее чем в 80 км к северо-востоку от Анкориджа.

∙ Носвестер. Умеренный или сильный холодный ветер с северо-запада, который дует над Северной Америкой к востоку от Скалистых гор. Кроме того, так называют и штормовой ветер, который обрушивается на район мыса Доброй Надежды в Южной Африке с северо-запада, принося зимой сплошную облачность и сильный дождь.

∙ Эль норте. Эль норте — это вторжение холодного воздуха с севера на Мексиканский залив и Центральную Америку. Вторжение является очень глубоким, так как воздух в эти районы проникает из очагов формирования, которыми являются северная часть Соединенных Штатов Америки и Канада. Так называют и северные ветры, дующие зимой над восточными районами Испании.

∙ Носер. Сильный холодный ветер с севера, который захватывает залив Штатов в Соединенных Штатах, Мексиканский залив и восточное побережье Мексики.

Как и эль норте Центральной Америки, он представляет собой зимнее вторжение далеко на юг холодного воздуха из полярных районов Канады.

∙ Носистер. Умеренный или сильный ветер, дующий с северо-востока над побережьем Новой Англии. По своим характеристикам это морской полярный воздух, очень влажный и прохладный, а иногда даже холодный. Вторжение этого воздуха часто сопровождается облачной и дождливой погодой, наблюдающейся при взаимодействии холодного морского воздуха с более теплым квазитропическим воздухом, который с юга или юго-запада натекает на более холодный воздух, располагающийся у Земли.

∙ Ое. Вихрь локализованного типа, который наблюдается на берегах Фарерских островов в северо-восточной Атлантике.

∙ Памперо. Очень сильный шквал, который сопровождает холодные фронты, вторгающиеся с юго-запада к северо-востоку в пампасы Аргентины и Уругвая. Он подобен носеру равнинной части Соединенных Штатов в том смысле, что так же представляет собой вторжение воздуха с полярных широт. Через некоторое время после начала фронтального шквала ветер ослабевает, становится умеренным и устойчивым. Небо проясняется, и температура понижается. В Буэнос-Айресе бывает около 12 памперо в год, в большинстве случаев весной и летом, в Монтевидео их около 16, а в долине реки Плейт — около 20.

∙ Папагайо. Очень сильный ветер, который дует с севера на залив Папагайо, расположенный на северо-западном побережье Коста-Рики. Это ветер, родственный носеру Соединенных Штатов и эль норте Мексики; он является следствием распространения холодного воздуха к югу с Североамериканского материка.

∙ Поненте. Западный ветер над Средиземным морем, в частности, освежающий морской бриз на побережье западной Италии.

∙ Пурга. Очень сильный ветер в Сибири зимой. Воздух вторгается с севера и протекает над Сибирью к югу с очень большой скоростью. Ветер несет тучи снега, поднятого с заснеженной равнины, в результате чего в двух шагах ничего не видно. Пурга очень похожа на близзард Северной Америки.

∙ Ревущие сороковые. Зона океана между 40 и 50° южной широты, где почт» ежедневно ветер дует с запада на восток со скоростью, превышающей 18–20 м/сек. Эти ветры представляют собой пояс преобладающих западных ветров, являющийся частью общей циркуляции атмосферы и опоясывающий Землю в южном полушарии.

∙ Санта Ана. Ветер типа фёна в прибрежной зоне южной Калифорнии, расположенной юго-восточнее Лос-Анжелеса. Зимой восточные и северные ветры, дующие с пустынь восточной Калифорнии, пересекают прибрежный хребет. Опускаясь через перевалы Кайон и Санта Ана, воздух нагревается и поступает на побережье сильно запыленным, обладая высокой температурой и малой влажностью.

∙ Саусерли-бэстер. Холодные ветры, которые дуют из полярных районов на Австралию. Они вторгаются на континент за холодными фронтами и часто достигают штормовой силы над возвышенностями долин Нового Южного Уэльса, расположенных на юго-восточном побережье. В течение года над южной и юго-восточной Австралией бывает около 30 бэстеров, и большинство их приходится на весну и лето.

∙ Саусистер. Сильные, иногда штормовые ветры, которые дуют с юго-востока вблизи юго-западной части мыса Доброй Надежды. Они обычно наблюдаются зимой перед холодным вторжением. Когда дует саусистер, небо над мысом ясное и солнце ярко светит, но в приземном слое воздух часто имеет белесоватый оттенок, который создается содержащимися в нем частицами соли и брызгами морской воды.

∙ Сейстан. Другое название ветра ста двадцати дней, или бад-и-сад-о-бистроза, который летом дует с большой скоростью с севера на Сейстанский бассейн в Восточном Иране. Иногда он наблюдается почти постоянно в течение четырех месяцев.

∙ Симмум. Горячий, сухой и запыленный ветер над средней и южной частями Средиземного моря, похожий на сирокко, однако более сильный. Его иногда называют также и симуном.

∙ Сирокко. Теплый ветер в бассейне Средиземного моря. Он дует из жарких и засушливых Аравийских пустынь и Сахары на север. Сирокко вторгается на северное побережье Средиземного моря весной, когда над морем перемещаются области пониженного атмосферного давления. По их восточной периферии с юга на север распространяется воздух, сформированный в зоне пустынь, запыленный и горячий. Проходя над Средиземным морем, воздух несколько охлаждается и обогащается влагой и поступает к южному побережью Европы теплым и влажным.

∙ Сно. Холодные и быстрые потоки воздуха, которые зимой, стекая с возвышенностей, заполняют долины Скандинавии, достигая значительных скоростей во фьордах.

∙ Солано. Изнуряющий горячий и запыленный восточный ветер, который дует над Гибралтаром и юго-востоком Испании.

∙ Стайкайн. Сильный порывистый ветер над южными прибрежными районами Аляски вблизи горы Врангеля. Этот ветер назван по имени реки Стайкайн или гор Стайкайн, которые находятся в Канаде, северо-восточнее горы Врангеля.

∙ Стэппенвинд. Холодный северо-восточный ветер, иногда наблюдающийся над Восточной и Западной Германией.

∙ Суматра. Сильные грозовые шквалы, которые в период юго-западного муссона налетают с юго-запада на Малаккский пролив. Шквалы, сопровождаемые сильными грозовыми разрядами, наступают фронтом, ориентированным с юго-запада на северо-восток и имеющим протяженность около 160 км. Буря продолжается несколько часов. Все эти явления наблюдаются ночью и, по-видимому, являются волнами в юго-западном муссоне, возбуждаемыми горными хребтами Суматры, которые располагаются параллельно Малаккскому проливу на протяжении около 320 км.

∙ Суразос. Холодные, иногда очень сильные полярные ветры в Перуанских Андах. Температура в это время опускается ниже нуля, и небо проясняется.

∙ Сухайли. Сильный юго-западный ветер над Персидским заливом, приносящий плотную облачность и дождь.

∙ Сюдэстадес (сюэстадо). Сильный юго-восточный ветер иногда штормовой силы в прибрежных районах Уругвая, Аргентины и Бразилии. Он появляется в результате быстрого перемещения через эти районы циклонических образований, сопровождаемых значительной облачностью и дождем.

∙ Таку. Сильный ветер с востока или северо-востока в окрестностях города Джуно на Аляске. Его назвали по имени реки Таку, устье которой находится на Аляске, хотя большая ее часть является естественной границей между Аляской и Канадой. В устье Таку вблизи Джуно ветер иногда достигает скорости 35 м/сек.

Теуантепесер. Очень сильный северный ветер в районе залива Теуантепек на южном побережье Мексики. Возникает он следующим образом. Иногда зимой полярный воздух с большой скоростью перемещается к югу с континента Северной Америки (носер или эль норте). Ветры устремляются через Мексиканский залив и достигают залива Кампече, который лежит несколько юго-восточнее Вера-Крус. Затем воздух входит в проход на перешейке Теуантепек, являющемся частью Центрально-Американских Кордильер. В результате известного гидродинамического эффекта скорость воздушного потока значительно возрастает, и он врывается на залив Теуантепек со штормовой силой. Этот ветер — настоящий бич моряков, так как его начало обычно ничто не предвещает.

Трамантана. Приятный прохладный ветер с севера или северо-востока, дующий зимой с умеренной скоростью над Средиземным морем. Чаще всего так называют ветер, дующий с западного побережья Италии.

∙ Фён. Ветер, который встречается во многих горных районах земного шара, хотя в разных странах он называется по-разному (чинук, Санта Ана и т. д.). Название фён наиболее часто употребляется в Центральной Европе в долинах Альп, особенно в верховьях Рейна, а также в районах Реуса и Аара. Это теплый сухой ветер, который дует с подветренных склонов холмов, гор или горных хребтов, переваливая через горы, на наветренных склонах которых он теряет влагу. Такие ветры могут создавать в зонах с прохладным климатом оазисы с теплой приятной погодой. В некоторых районах фён дует довольно часто. В Швейцарии в долине Реуса, например, он наблюдается в среднем в течение 48 дней в году, главным образом в марте, апреле и мае.

∙ Хабуб. Очень сильные бури, наблюдающиеся чаще всего летом на севере Судана. Стены пыли, поднятой шквалистым ветром, переносятся, поднимаясь в высоту на несколько тысяч метров, имеют размеры по фронту около 25 км и перемещаются со скоростью около 55 км/час.

∙ Хамсин. В холодную половину года в Египет вторгаются холодные и горячие ветры, не обладающие четко выраженной периодичностью. Хамсин — это горячий ветер, который иногда дует на Египет из районов Аравии, Аденского залива и иногда с Аравийского моря. Воздух, приходящий в Нижний Египет с востока и юго-востока, горяч, очень сух и настолько замутнен, что иногда в середине дня приходится зажигать свет. Он обычно сохраняется в течение двух или трех дней и затем замещается холодным воздухом, движущимся с северо-запада за холодным фронтом, прохождение которого сопровождается облачной погодой и иногда ливневыми дождями. Хамсин — это обычно умеренный ветер, изредка штормовой. Средняя его повторяемость в феврале, марте и апреле — около трех раз в месяц.

∙ Хариф. Сильный, часто штормовой ветер, который дует с юго-запада на Аденский залив. Его называют так на побережье Сомали, куда приходит запыленный и очень неприятный горячий воздух из Африки.

∙ Харматтан. Харматтан — это континентальная часть пассатного кольца. Формируясь над Сахарой, этот ветер является теплым и сухим и распространяется над громадной территорией северной и северо-западной Африки. Летом иссушающие ветры харматтан дуют со стороны Средиземного моря к югу, достигая 17° северной широты. Зимой теплый и сухой харматтан дует примерно с широты 30° к побережью Гвинеи, пересекая иногда африканскую часть экватора.

∙ Хелм. Сильный ветер, который дует в районе Пеннинской гряды на севере Центральной Англии. Часть горной цепи к востоку от Уэстморленда, имеющая среднюю высоту 600 м, простирается с северо-запада на юго-восток и на протяжении примерно 16 км имеет очень крутые юго-западные склоны. По этим склонам на район Уэстморленда — Камберленда, расположенный в центре западного побережья Англии, с севере-востока обрушивается очень сильный ветер — хелм. С ним иногда бывает связано появление чечевицеобразных облаков или систем волнистых облаков, которые возникают в орографических волнах на подветренном склоне холмов. Такие облака принято называть облаками хелма.

∙ Чаллихо. Сильный южный ветер, встречающийся в некоторых районах Индии весной. Он является предшественником юго-западного муссона, преобладающего в течение всего лета.

∙ Чергуи. Вторжение горячего воздуха в Марокко с восточной части пустыни Сахары.

∙ Чили. Горячий ветер с пустынь Северной Африки и Аравии, дующий в центральной и южной частях Средиземного моря. Это название употребляется в Тунисе. Чили приносит много пыли и чаще всего бывает весной, когда Средиземное море холоднее зоны пустынь, расположенной далеко к югу.

∙ Чинук. Сухой и теплый ветер, который дует с запада над восточными склонами Скалистых гор в Северной Америке. Этот ветер имеет ту же природу, что и фён, так как воздух при переваливании через горы теряет влагу и нагревается за счет сжатия при опускании по подветренным склонам. Чинук иногда поднимает температуру воздуха на 22° за четверть часа, вызывая зимой быстрое таяние снега на восточных склонах Скалистых гор в Соединенных Штатах и Канаде. За это его иногда называют «пожирателем снега».

∙ Чубаско. Сильный шквалистый ветер, сопровождающий интенсивные грозы, которые часто наблюдаются над западной прибрежной частью Центральной Америки и Мексики, в районе между Коста-Рикой и мысом Эухения (Нижняя Калифорния). Эти местные грозы развиваются наиболее часто в дождливый сезон с мая по ноябрь.

∙ Чурада. Сильный шквал с дождем на Марианских островах, встречающийся главным образом в январе, феврале и марте.

∙ Шарки. Ветер с юго-востока, дующий над Персидским заливом.

∙ Элефанта. Сильный ветер, который дует в сентябре и октябре с юга или юго-востока вдоль Малабарского побережья, на крайней юго-западной оконечности Индии. Он предшествует началу сухого сезона и означает окончание юго-западного муссона.

∙ Этезиан. Вторжение приятного прохладного воздуха на восточную часть Средиземного моря и особенно на Эгейское море наиболее часто бывает в июле и августе. Чаще всего это умеренный или сильный ветер, иногда штормовой силы, причем большие скорости бывают тогда, когда он дует с севера.

IV

Грозы

Введение. Грозы — чрезвычайно интересное явление природы. Их развитие и разрушительное действие настолько грандиозно, они настолько хорошо иллюстрируют многие метеорологические закономерности, что заслуживают самого тщательного изучения. По-видимому, из всех явлений погоды молния и гром производили на людей наиболее глубокое впечатление и вызывали у них страх перед силами природы начиная с самых древних времен. Зигзагообразные разветвленные полосы молний, падающие с небес, казались огненными пальцами разгневанного бога, а рокот грома — его голосом. Громовержцем считался древнегреческий бог Зевс, который распоряжался также дождем. Метать молнии с небес могли, кроме того, Юпитер и Тор. История утверждает, что места, куда ударяли молнии, древние греки ограждали и посвящали их Зевсу, который с ударом молнии якобы сходил на землю.

Многие люди и до сих пор в той или иной степени боятся гроз. Однако даже поверхностное знакомство с причинами образования и механизмом развития грозы способно рассеять вековой страх перед ней и дать возможность наслаждаться ужасной прелестью грозы, этим гигантским естественным экспериментом в области физики атмосферы.

374. С какими облаками связаны грозы? Грозы и сопутствующие им явления (ливневый дождь, град и шквал) приносят кучево-дождевые облака, называемые еще и грозовыми. Грозой называют явление, характеризующееся либо видимой молнией, либо слышимыми раскатами грома, либо тем и другим вместе.

375. Каковы общие характеристики кучево-дождевых облаков? Кучево-дождевые облака — это облака вертикального развития. Их вершины в виде башен и гор достигают очень больших высот. Верхние части этих облаков состоят из ледяных кристаллов и часто растекаются по горизонтали, приобретая форму наковален. Ледяная кристаллическая шапка кучево-дождевых облаков называется incus или cirrus nothus. Скопления кучевых. облаков, сколь бы многочисленными и развитыми по вертикали они ни были, не могут называться кучево-дождевыми облаками до тех пор, пока их вершины не оледенели и не трансформировались в перистую облачность.

376. Какие условия погоды обычно наблюдаются при грозах? Во время грозы некоторые явления погоды достигают большой интенсивности. Сильный ливневый дождь может иметь интенсивность, равную нескольким сантиметрам за несколько минут. Сильный порывистый ветер может достигать 35 м/сек. Шквалы обычно бывают в передней части грозового облака. В грозовом облаке и вблизи него развиваются очень сильные восходящие и нисходящие вертикальные движения. В течение секунды может наблюдаться несколько вспышек молнии. Интенсивные грозы иногда сопровождаются выпадением крупного града.

377. Какие метеорологические условия благоприятствуют образованию гроз? Зарождение грозы происходит при двух условиях. Первым из них является наличие неустойчивой теплой и влажной воздушной массы. Этому требованию в наибольшей мере удовлетворяет морской тропический воздух. Вторым условием является наличие процессов, приводящих к увеличению вертикального градиента температуры и, следовательно, к возрастанию неустойчивости воздушной массы. Грозовые облака образуются в результате вертикальных движений влажного воздуха, возникающих при сильном и быстром его нагревании от подстилающей поверхности, при подъеме воздуха по склонам холмов и гор (орографический подъем), при распространении холодного воздуха над слоем теплого воздуха, и, наконец, при подъеме воздуха по фронтальной поверхности.

378. Какие бывают разновидности гроз? Грозы делятся на внутримассовые и фронтальные.

379. Какие грозы называют внутримассовыми? Внутримассовые грозы образуются в пределах данной воздушной массы вне зоны атмосферных фронтов. Это локальные грозы, возникающие над районами с сильно развитой конвекцией.

380. Как возникает внутримассовая гроза? Первым необходимым условием для образования местных гроз является сильное нагревание поверхности суши или воды и последующее нагревание приземного слоя воздуха. Нагревание воздуха приводит к его расширению и вытеснению вверх окружающим более холодным воздухом. Быстро поднимающийся столб воздуха охлаждается, его температура достигает температуры точки росы, что влечет за собой конденсацию содержащегося в воздухе водяного пара и образование кучевого облака, которое непрерывно развивается вверх. Такое кучевое облако является первой стадией грозового облака. Кучевое облако продолжает расти и развиваться до тех пор, пока подымающийся воздух остается теплее окружающего воздуха. Капли воды, из которых состоит облако, начинают сливаться и увеличиваться. В результате конденсации водяного пара выделяется скрытая теплота конденсации, что еще больше усиливает восходящие движения в облаке. Таким образом, при благоприятных условиях кучевое облако быстро растет, достигая такого уровня, где температура равна точке замерзания. Выше этого уровня происходит перемешивание капель воды, переохлажденных капель воды и кристаллов льда. В результате этого в облаке создаются разности потенциалов, необходимые для возникновения электрических явлений. Полностью сформировавшееся грозовое облако имеет диаметр 6–8 км и достигает высоты 9—11 км над поверхностью земли.

381. Когда внутримассовые грозы образуются наиболее часто? В умеренной зоне условия их формирования являются общими только летом. Внутримассовые грозы наблюдаются над сушей, когда она наиболее нагрета, и, следовательно, конвекция достигает максимального развития. Такие условия обычно бывают от двух до четырех часов пополудни. Над океанами наиболее благоприятные условия для конвекции наблюдаются между полуночью и четырьмя часами утра. Таким образом, внутримассовые грозы над океанами образуются в ранние утренние часы. Затухание гроз над сушей и их прекращение происходит поздно вечером или после захода солнца, когда нагрев земной поверхности прекращается.

382. Где внутримассовые грозы возникают наиболее часто? Наиболее часто внутримассовые грозы развиваются в сезон дождей в" тропической зоне, где преобладает теплый, влажный и неустойчивый воздух. В это время в тропиках они наблюдаются ежедневно. Повторяемость гроз резко уменьшается выше 45° широты в результате ослабления нагрева и уменьшения неустойчивости воздуха.

В умеренных широтах внутримассовые грозы наиболее часто бывают в конце весны и летом.

383. Как возникают фронтальные грозы? Когда за холодным фронтом холодный воздух вторгается в районы, занятые теплым и влажным воздухом, он, как более тяжелый, подтекает под теплый воздух, образуя своего рода клин холодного воздуха. Этот клин механически вытесняет вверх теплый воздух, обусловливая охлаждение этого воздуха, конденсацию в нем водяного пара и, следовательно, формирование и рост облаков, приводящих, в конечном счете, к образованию гроз. Фронтальная гроза, или грозовой фронт, может иметь вид линии гроз, простирающейся на сотни километров. По основным характеристикам внутримассовые и фронтальные грозы похожи друг на друга. Однако фронтальные грозы не обязательно наблюдаются во время максимума термической конвекции, хотя нагрев земной поверхности является дополнительным стимулом грозообразования.

384. Какова природа ветров, наблюдающихся при грозах? Во время грозы обычно наблюдаются мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха, порывистые ветры. Скорость восходящих течений воздуха в грозовом облаке иногда достигает 25 м/сек. Наибольшие скорости бывают на высотах от 3 до 9 км. На высотах 15–18 км скорость воздушных течений уменьшается в среднем до 9 м/сек. Горизонтальная протяженность столба подымающегося воздуха колеблется от 300 до 7500 м. Естественно, следует ожидать, что в грозовом облаке должно иметь место и движение воздуха в противоположном направлении. Действительно, такое движение существует. Это быстрый нисходящий поток относительно холодного воздуха, вызванный эффектом трения о воздух падающих капель воды и частиц льда.

Добавочным источником охлаждения воздуха в облаке является испарение облачных элементов. Нисходящий поток воздуха достигает поверхности земли и с большой скоростью растекается. Поднимается порывистый ветер. Температура воздуха при этом понижается, что воспринимается как облегчение после летнего предгрозового зноя. Во время грозы очень опасной для авиации является турбулентность, которая возникает в результате перемешивания воздуха в сильных восходящих и нисходящих потоках.

385. Что такое грозовой шквал? Сильные восходящие потоки в передней части грозового облака и холодные нисходящие потоки при своем взаимодействии образуют перед грозовым облаком крутящийся облачный вал с горизонтальной осью, при прохождении которого ветер резко меняется. Когда гроза приближается, ветер дует к грозовому облаку. Как только крутящийся вал проходит, ветер меняет направление на противоположное и резко усиливается, причем скорость ветра при порывах нередко достигают 96 км/час. Резкое усиление ветра с изменением направления во время грозы и называют грозовым шквалом.

386. Что такое линия предфронтальных шквалов? Это линия порывистых, переменных по направлению ветров, сопровождающих сильные грозы и ливни, которые часто перемещаются довольно далеко от гроз на холодном фронте. Они могут быть вызваны вторжением на некоторой высоте от линии основного холодного фронта языка холодного воздуха и конвергенцией последнего с теплым предфронтальным воздухом. Таким образом, формируется так называемый «псевдохолодный фронт». Предфронтальные шквалы могут сохраняться от 12 до 24 часов, располагаясь приблизительно в 240 км впереди холодного фронта.

387. Каковы особенности грозовых дождей? Средняя продолжительность грозовых дождей составляет примерно 25 минут. Действительная же продолжительность может изменяться в широких пределах Наиболее интенсивный дождь выпадает под ядром главного грозового очага и продолжается в течение двух-трех минут. Как правило, сильный дождь продолжается 5—15 минут, затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.

Количество воды, выпадающей во время такого дождя, огромно. Во время грозы на площади около 15 кв. км при выпадении 2 см осадков общая масса выпавшей воды может составить более полумиллиона тонн.

388. Что такое выброс облака? Выброс облака — это внезапное очень сильное выпадение дождя. Оно наблюдается, когда сильное восходящее движение воздуха в грозовом облаке приводит к чрезмерно большой концентрации капель дождя и к последующему очень интенсивному их выпадению над ограниченной территорией. Подобные дождевые выбросы облака являются причиной местных наводнений.

389. Как образуется молния? Механизм образования молнии является крайне сложным и многогранным и до сих пор окончательно не изучен. Тем не менее можно определенно утверждать, что молния возникает под действием процессов, которые приводят к разделению положительных и отрицательных зарядов. К ним относятся трение, дробление дождевых капель, а также замерзание капель и таяние ледяных кристаллов. Под действием воздушных потоков разные по знаку заряды концентрируются в различных частях грозового облака, создавая разности потенциала. Когда разности потенциала достигают определенной величины, между этими частями облака происходит электрический разряд — молния.

390. Какова сила электрического тока в канале молнии? Сила тока в канале молнии очень велика. Наибольшее значение силы тока, отмеченное при грозе, составляет 2 -10^5 ампер.

Ученые Питсбургского университета зафиксировали случай еще более сильной молнии, состоявшей из пяти отдельных разрядов, один из которых обладал силой тока в 3,45–10® ампер. Этой силы тока достаточно для снабжения электрической энергией 20 тысяч домов. Электрическая энергия, реализующаяся при грозах, огромна. Она составляет миллионы киловатт. Теперь ученые могут создавать молнии в своих лабораториях. По электрическому напряжению они сравнимы с молниями, наблюдающимися в природе.

391. Как изучают грозовые разряды? Механизм грозового разряда изучают с помощью фотокамер, которые имеют большую скорость фотографирования и сконструированы так, чтобы можно было в мгновение ока сфотографировать молнию в момент удара ее в землю. Особенно остроумным прибором является вращающаяся камера, названная «камерой Бойса» по имени ее изобретателя — С. В. Бойса. Для измерения мощности удара молнии используют прибор, называемый фулхронографом, основой которого служит электромагнит.

392. Как происходит грозовой разряд? Молния, как было отмечено выше, возникает при образовании в грозовом облаке больших электрических напряжений, достигающих пробойного значения. Она состоит из нескольких отдельных разрядов, предшествуемых слабо светящимися длинными узкими лентами (стриммерами), которые называются лидерами[23]. От некоторого отрицательно заряженного объема нижней части облака лидер проделывает канал, направленный к земле, диаметром до нескольких сантиметров. Этот лидер первого разряда устремляется к земле, проделывая ход вниз импульсами наподобие прыжков со ступеньки на ступеньку, каждая из которых имеет длину около 50 м. Паузы между импульсами составляют 50 микросекунд. Такие лидеры называют ступенчатыми.

В воздухе образуется ионизированный путь толщиной с карандаш. Когда лидер достигает земли, от нее к облаку по каналу проходит основной разряд, который мы видим как яркую вспышку молнии. Он называется обратным ударом, т. е. направлен от положительного заряда к отрицательному. Этот разряд протекает настолько быстро, что у человека создается иллюзия движения разряда от облака к земле. Грозовые разряды от облака к облаку и между различными частями облака, по-видимому, не имеют обратных ударов.

393. Какова скорость молнии? Как было отмечено выше, слабо светящиеся лидеры перемещаются к земле. Путь, равный примерно 600 м, лидеры проходят за 0,01 секунды. Яркий разряд, который проходит обратно по ионизированному каналу, созданному лидером, движется со скоростью около 3∙10^4 км/сек., т. е. примерно в сто тысяч раз быстрее звука.

394. Какое расстояние может пройти грозовой разряд? Грозовые разряды пронизывают слой толщиной около 1 км и длятся обычно несколько миллионных долей секунды в виде нескольких импульсов, следующих друг за другом настолько быстро, что глаз не всегда успевает их разделить.

Эти импульсы делают вспышку молнии мерцающей. В Соединенных Штатах в течение каждого года на 2,5 км^2 приходится в среднем 10 ударов молнии. Но это лишь небольшая часть того количества разрядов, которые происходят между различными частями облака.

395. Может ли молния дважды ударить по одному и тому же месту? Старая поговорка, гласящая, что молния не ударяет дважды в одно и то же место, неверна. Вспышки молнии часто представляют собой сложные системы каналов и могут ударять в землю повторно в течение нескольких секунд.

В одном из составных разрядов было зарегистрировано 22 следующих друг за другом удара. В верхушку башни Эмпайр Стейт Билдинг[24] в Нью-Йорке во время сильной грозы обычно ударяет несколько молний.

396. Какие встречаются разновидности молний? В природе встречаются следующие формы молний: линейная, четочная, разветвленная, плоская, шаровая и зарница.

397. Что такое линейная молния? Это наиболее общий тип молнии, т. е. молния с обычным каналом, о котором подробно говорилось выше. Он имеет форму синусоиды или вычерчивается в виде зигзага. Такой вид имеет река на неровной местности. Линейная молния может наблюдаться в виде единственного ствола, но в большинстве случаев разъединяется на более мелкие ветви. Создается впечатление, что они исчезают где-то между небом и землей.

398. Что такое четочная молния? Четочной называют молнию в том случае, если по каналу разряда линейной молнии располагается ряд шариков. Расстояния между шариками около 1 м, а их диаметр — несколько сантиметров. Появление шариков может быть вызвано различиями в светимости различных частей канала молнии.

399. Что такое ленточная молния? Разветвленная молния, которая представляется наблюдателю в виде ярко светящегося изломанного канала со многими ответвлениями.

400. Что такое плоская молния? Плоская молния — бесшумное беловатое свечение значительной части грозового облака. Оно относительно устойчиво и этим отличается от зарницы.

401. Что такое шаровая молния? Шаровая молния — это светящаяся сфера, красноватого цвета, которая, по утверждению очевидцев, появляется из облаков и перемещается со скоростью нескольких десятков метров в секунду вдоль поверхности земли или на некоторой высоте. Средний ее диаметр равен 10–15 см. Шаровая молния сохраняется недолго и исчезает либо бесшумно, либо со взрывом. О природе шаровой молнии высказываются противоречивые суждения. Некоторые полагают, что она представляет собой оптическую иллюзию, которая создается в результате сохранения на сетчатке глаза в течение некоторого времени изображения сильных молний. Другие, достаточно квалифицированные наблюдатели утверждают, что шаровая молния — реальность. Фотографических подтверждений реальности шаровой молнии до сих пор не получено. (Согласно теории академика И. Л. Капицы, шаровая молния представляет собой ионизированное облако плазмы, обладающее собственным периодом электромагнитных колебаний, благодаря чему оно способно поглощать ультракоротковолновые электромагнитные излучения той же частоты, возникающие во время грозы. Образуется оно под воздействием мощных электрических разрядов, излучающих огромное количество энергии различных длин волн, в том числе и тех, которые способны поглощаться облаком плазмы. — Прим. ред.)

402. Что такое зарница? Зарницей называют грозовой разряд, который происходит настолько далеко, что раскаты грома до наблюдателя не доходят.

403. Какого цвета молния? Молния имеет беловатый цвет, представляющий собой сочетание спектров кислорода и азота. Иногда ее окраска приобретает разные оттенки, в зависимости от характера подстилающей поверхности и окружающих объектов. На фоне желтоватого искусственного освещения молния может казаться голубоватой. Наоборот, если свет имеет голубоватый оттенок, молния может выглядеть желтоватой.

Когда же очень влажный воздух настолько ионизован, что создает спектр водорода, вспышка молнии может казаться красноватой.

404. Много ли бедствий причиняют грозовые разряды? Ежегодно в Соединенных Штатах молния поражает в среднем около 2000 человек, причем 500 из них гибнет. Вероятность поражения и смертельного исхода гораздо больше в сельской местности, чем в городской. Девять из десяти смертельных исходов наблюдается в поселках, население которых не превышает 2500 человек.

Столь неравномерное распределение числа жертв между городом и деревней — результат того, что в городах преобладают стальные конструкции, которые являются хорошими проводниками и естественными громоотводами. Следовательно, городским жителям не надо долго искать укрытие во время грозы. Наиболее часто жертвами молнии бывают мужчины и дети. Статистика показывает, что в Соединенных Штатах от поражения молнией мужчин погибает в 5 раз больше, чем женщин. Это явление можно объяснить тем, что мужчины по роду своей деятельности больше находятся на открытом воздухе.

Самое большое число жертв наблюдается в горных штатах Айдахо, Монтана, Дакота, Вайоминг, Колорадо и Нью-Мексико. Оно изменяется от 14,6 на миллион жителей в Нью-Мексико до 6,5 — в Северной Дакоте и Колорадо. Арканзас, Миссисипи, Алабама, Южная Каролина и Флорида тоже являются штатами, где число жертв грозовых разрядов выше, чем среднее по стране.[25]

405. Какую помощь нужно оказывать пострадавшим от удара молнии? Если человек пострадал от непрямого удара, ему необходимо сделать искусственное дыхание. Дыхание во время удара прекращается из-за того, что диафрагма и мышцы легких оказываются временно парализованными. Ожоги, если они есть, можно обработать после того, как восстановится дыхание.

406. Почему опасно укрываться под деревом? Во время грозы деревья, особенно изолированные, — очень опасный приют. Дело в том, что дерево не может проводить ток большой силы, но, с другой стороны, возвышаясь над поверхностью земли, оно «притягивает» разряды. Попав на дерево, разряд молнии может мгновенно переместиться на любой другой объект, обладающий лучшей проводимостью, или, достигнув основания дерева, растечься по поверхности земли. Как в том, так и в другом случае, человек, ищущий убежища от грозы под деревом, будет поражен молнией. Дополнительную опасность представляют падающие ветви и обломки разбитого молнией дерева. Около трети всех пострадавших, как показывает статистика, было поражено, когда они прятались под деревьями.

407. Опасно ли находиться во время грозы в воде или на небольших лодках? Вероятность поражения купальщика, находящегося в воде, прямым ударом молнии, конечно, невелика. Однако электрический ток может распространяться в воде на некотором расстоянии от места удара молнии. Таким образом, если купальщик окажется недалеко от этого места, он может быть поражен током. Люди же, находящиеся на небольших деревянных лодках, являются великолепной мишенью.

408. Какие другие условия, в которых может оказаться человек во время грозы, представляют опасность? Нельзя использовать для укрытия небольшие изолированные навесы, которые расположены на возвышенных местах, а также небольшие амбары, деревянные купальни на пляжах, билетные павильоны, телефонные будки и прочие подобные сооружения, если они стоят совсем в стороне от других строений и высоких деревьев. Во время грозы на открытом поле опасно переносить клюшки для игры в гольф и длинные предметы с металлическим» деталями. Следует также избегать проводов и телеграфных столбов. Однако в каких бы условиях человек ни оказался, он должен опасаться молнии, но ни в коем случае не раскатов грома, приводящих некоторых в ужас. Известный специалист по грозам доктор К. В. Макихрон очень образно выразил эту мысль: «Если вы услышали гром, — говорит он, — молния вас уже не ударит; если вы увидели молнию, она уже не попадет в вас, а если она в вас ударит, вы об этом не узнаете».

409. Какие общие правила безопасности необходимо соблюдать, находясь в доме, на улице, в автомобиле, автобусе или трамвае?

1. Находясь в доме, держитесь подальше от печи, камина, дверей и окон. Не взбирайтесь на чердак. Во время грозы не принимайте ванну или душ. Проверьте, заземлены ли радио- и телевизионная антенны. В больших зданиях и современных домах поражение человека молнией почти исключено.

2. Если гроза застала вас на улице, спешите укрыться в большой дом, причем чем дом больше, тем лучше. Крыши и стены зданий всегда являются лучшим проводником по сравнению с телом человека. Но когда имеющееся укрытие мало по размерам или когда укрытий нет вовсе, ложитесь на землю, несмотря на проливной дождь. Избегайте изолированных деревьев, водонапорных башен, а также выступающих хребтов и пиков в горной местности. Держитесь вдали от металлических оград, всякого рода проводов и металлических труб. Уходите со спортивных площадок и открытых пляжей, прекращайте игры на воздухе. Во время грозы не рекомендуется ездить на велосипеде или лошади, работать на открытых машинах, таких, например, как трактор.

3. В случае когда гроза застала пассажиров в автомобиле, автобусе или трамвае, им следует оставаться на своих местах и не покидать указанные средства транспорта по крайней мере до тех пор, пока они не приедут туда, куда направляются. Необходимо лишь при выходе избегать одновременного соприкосновения с корпусом вагона и землей. Городские средства передвижения безопасны потому, что металлический каркас вагона является, в принципе, клеткой Фарадея. Клетка Фарадея представляет собой заземленную оболочку из металла, толщиной не менее 1.2 мм, полностью окружающую объект и отстоящую от него со всех сторон на несколько десятков сантиметров. Она является самым лучшим из возможных средств защиты от молнии.

410. Какое действие оказывает молния на различные материалы? Надломленные или неровные металлические стержни и проволока могут быть ударом молнии отброшены на другое место, изогнуты, сожжены или расплавлены. Недостаточно большие проводники, как, например, радиоантенны, под действием прямых ударов обычно испаряются или оплавляются. Изоляционные материалы, как, например, дерево или камень, раскалываются или взрываются. Особенно разрушительными бывают удары молнии в большие проводящие массы, разделенные изоляционными материалами. Примером такого сооружения может служить незаземленная металлическая крыша на деревянном доме. По-видимому, хорошая проводимость железа крыши способствует разрушению расположенного под ней непроводящего материала.

Ежегодный ущерб, причиняемый молнией строениям ферм в США, составляет примерно 12 миллионов долларов. Удары молний являются главной причиной возгорания баков с горючим и приносят неисчислимый вред ценным породам леса.

411. Каковы устройство и принцип действия громоотвода? Главным принципом грозозащиты строений является создание средств, с помощью которых заряд отводится в землю или уходит из земли, минуя непроводящие части строений, как, например, детали из дерева, кирпича, черепицы или бетона. Эти детали в случае попадания в них молнии разрушаются в результате выделения большого количества тепла. Грозовые разряды, как известно, имеют тенденцию переходить в металлические части, расположение которых совпадает с общим направлением разряда. Следовательно, создав металлические конструкции в необходимой пропорции и должным образом распределив их и хорошо заземлив, можно в значительной мере избежать разрушений строений. Таким образом, громоотвод представляет собой систему, которая принимает удар молнии и разряжает его в землю. Вот уже почти 200 лет, после знаменитого эксперимента с молнией Бенджамена Франклина, громоотводом является металлический стержень, устанавливаемый над защищаемым объектом. Этот стержень либо имеет набалдашник, либо заострен. Он соединен с землей проволокой. Другой формой защиты от грозы служит металлический каркас современных домов, который отводит удар молнии, попадающий в дом, в землю.

Силовые линии электропередачи защищаются заземленными экранирующими проводами — разрядниками. Последние, кроме того, защищают железнодорожные сигнальные линии и системы огней предупреждения, а также генераторы гидроэлектростанций. В зависимости от назначения разрядники могут иметь различную высоту.

412. Приносит ли молния какую-нибудь пользу? В действительности грозовые разряды приносят больше пользы, чем вреда. Ежегодно над всей Землей наблюдается около 16 миллионов грозовых разрядов. Они образуют в воздухе около 100 млн. т связанных соединений азота, которые состоят приблизительно из четырех частей азота и одной части кислорода. Азот отлагается на почве и растениях, поступая на землю с дождем, и служит ценным удобрением.

При искусственном производстве этих веществ на промышленных предприятиях применяются электрические разряды длиной 4,5–6 м. Естественная установка— молния — распространяется на несколько километров. Если бы молнии не были так кратковременны, они производили бы значительно большее количество важных сельскохозяйственных химикатов.

413. Как возникают раскаты грома? Выше уже говорилось, что во время грозового разряда создается канал, имеющий длину от нескольких сотен метров до нескольких километров и толщину от нескольких сантиметров и менее до полуметра. По мере развития этого канала выделяется тепло, которое приводит к сильной диссоциации молекул воздуха на пути разряда. Эта мгновенная ионизация порождает резкое увеличение давления на пути разряда, которое в виде звуковых волн передается в атмосфере. Звуковые волны и воспринимаются ухом человека. Мы слышим гром.

414. Почему мы слышим раскаты грома? Если молния ударяет совсем близко, мы слышим сильный треск. Ухо временно настолько оглушается этим близким взрывом, что не может воспринимать звук от более удаленных частей канала молнии. В большинстве случаев ухо улавливает не единичный треск, а раскаты. Такое впечатление создается потому, что звук, распространяясь в атмосфере, доходит до уха человека от различных частей канала молнии в различное время. Например, если звук от участка молнии, находящегося в облаке, доходит через шесть секунд, то от части ее, соприкасающейся с землей, — через секунду. Поэтому мы слышим продолжительный грохот. Очень сложные и очень продолжительные раскаты грома бывают в горах, которые в результате многократного отражения увеличивают интенсивность звуковой волны.

415. На какое расстояние может распространяться гром? Гром редко слышится дальше чем за 25–30 км от разряда. Если разряд происходит на большой высоте, звук его может не дойти до земли. Расстояние, на котором может быть слышен гром, определяется многими факторами. Оно зависит от того, происходит ли разряд между облаком и землей, между соседними облаками или различными частями облака, от силы разряда, от высоты начала разряда от поверхности земли (чем больше высота, тем меньше плотность воздуха и тем меньше интенсивность звуковой волны), от распределения ветра и температуры в атмосфере.

416. Как можно оценить расстояние до грозового разряда? Свет вспышки молнии достигает глаза наблюдателя практически мгновенно. Звук разряда перемещается со скоростью только около 330 м/сек. Для определения расстояния до разряда надо, увидев вспышку молнии, начать отсчет времени, который необходимо прекратить. услышав первый раскат грома. Полученное время нужно умножить на скорость звука. Результат умножения и дает приближенное расстояние в метрах до грозового разряда. Путем последовательных засечек времени между вспышками и звуком грозовых разрядов можно оценить направление и скорость перемещения грозового облака.

V

Цвет неба

Введение. Вся жизнь человека протекает в воздушном океане. Поэтому многие атмосферные процессы издавна известны людям. Но человек чаще всего обращает внимание на те явления, которые непосредственна воздействуют на него. К ним, например, относится ветер, дождь или снег, резко изменяющиеся температура и влажность. Имеется, однако, более тонкая область метеорологии, в которой не используются привычные нам метеорологические категории и понятия, но без которой представление о метеорологии не было бы полным. Она включает в себя многие красочные оптические явления — многоцветные, иногда поразительные и причудливые видения, проявляющиеся в виде свечений, гало и дуг, бликов и столбов полярного сияния. Особенно великолепное зрелище представляют собой полярные сияния. Они создают на небе своего рода воздушный гобелен, который природа украшает постоянно меняющимися цветными узорами. Эту часть метеорологии принято называть атмосферной оптикой, поскольку все перечисленные выше явления есть результат оптического взаимодействия лучей света с атмосферой. Взвешенные в воздухе частицы пыли, дыма, соли, льда и воды, вихревые течения воздуха различной плотности искривляют лучи Солнца, отражают их, преломляют, поглощают и рассеивают. Возникают удивительные картины — результат оптического волшебства, которое заставляет нас иногда видеть предметы там, где их нет, и даже дает возможность увидеть то, чего нет в действительности.

417. Что такое видимый свет? Видимый свет — это определенная часть спектра длин волн в общем спектре электромагнитных колебаний. Глаз человека способен видеть лишь небольшую часть волн солнечного спектра, но только она способна возбуждать наши органы зрения и воспроизводить изображения предметов.

418. Как распространяется свет? Свет распространяется в виде волн. Эти волны называются поперечными. Перемещение их подобно перемещению волн на колеблющемся флаге: волны пробегают от одного конца флага к другому, в то время как само колебание происходит в поперечном направлении. Поперечные волны можно легко получить с помощью веревки, если один конец ее привязать к стойке, а свободный конец приводить в колебательное движение. Несмотря на то что сама веревка колеблется только вверх и вниз, волна пробегает от руки к стойке.

419. Какой диапазон длин волн охватывает видимая часть спектра? Световые волны являются результатом колебаний многих миллионов электронов, совершающих быстрое движение вокруг ядер атомов. Число волн в секунду, или частота колебания, определяется путем деления скорости света (300 000 км/сек.) на длину волны. Самая большая длина волны видимого участка спектра — около 8-10-4 мм, а самая малая — около 4-10-4 мм. Это означает, что световые волны имеют частоту от 400 до 750 триллионов колебаний в секунду.

Таким образом, способность глаза воспринимать электромагнитные волны крайне ограничена. Большая часть энергии остается невидимой. Сюда относятся самые короткие волны — гамма, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, а также самые длинные волны — тепловые и радиоизлучение.

420. Что такое цвет? Световые волны всех длин перемещаются с одной и той же скоростью. Поэтому, как было показано выше, более короткие волны будут иметь большую частоту, чем более длинные. Цвет представляет собой физиологическое восприятие определенной частоты видимой части спектра электромагнитных колебаний.

Белый свет — результат восприятия всего видимого участка спектра длин волн, самая длинная из которых вызывает ощущение красного цвета, а самая короткая — фиолетового.

Спектр электромагнитных колебаний является не прерывным, но глаз способен разделять его на семь определенных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета плавно переходят друг в друга. Белый свет, представляющий по существу все цвета видимого спектра, может быть разложен на составляющие путем пропускания его через трехгранную стеклянную призму или любое тело из прозрачного вещества, имеющее непараллельные стороны. Разложение света на составные цвета называется дисперсией света. Дисперсия наблюдается при некоторых явлениях погоды и объясняется присутствием в это время в атмосфере многочисленных частиц, которые вызывают дисперсию света, поступающего от солнца.

421. Обладает ли в действительности цветом тот или иной предмет? Цвет — это не нечто такое, что существует в предмете, а ощущение, создаваемое в мозгу светом, поступающим в глаз от объекта.

Предметы обязаны своим цветом тому, что они поглощают из белого света определенные длины волн и отражают или рассеивают другие волны. Последние и создают в нашем мозгу ощущение цвета. Следовательно, цвет определяется длиной волны, которая отражается телом в направлении глаза. Некоторые тела обладают способностью отражать волны различной длины. Если предмет имеет красный цвет, то он поглощает все волны падающего на него белого света за исключением волн, которые относятся к красному участку спектра. Если такой предмет облучить светом, не содержащим красного света, например, зеленым, то предмет будет казаться черным. Прозрачные тела обладают свойством пропускать некоторые волны и поглощать другие. Их цвет определяется волнами, которые пропускаются телом.

422. Что такое отражение света? Луч света, который попадает на поверхность плотного, но прозрачного вещества, как, например, стекло, вода или чистый лед, частично отражается, а частично проходит через него. Первая часть этого процесса носит название отражения. От отражающей поверхности свет отражается под тем же углом, под которым он падает, наподобие того, как отскакивает шар от борта бильярдного стола.

423. Что такое преломление, или рефракция, света? В среде, которая имеет одинаковую плотность и состоит из одного и того же вещества, свет распространяется прямолинейно. Когда же луч света переходит из одной среды в другую, он на поверхности раздела этих сред преломляется.

В атмосфере свет может преломляться, когда он проходит через слои с различной температурой и плотностью. Он может также искривляться под действием тончайших ледяных кристаллов в перистых облаках Эти кристаллы действуют на белый свет как призмы, разлагая его на различные цвета спектра и изменяя его путь. Преломление белого света происходит также и на водяных каплях. При этом наибольшему преломлению подвергается фиолетовый, а наименьшему — красный свет. Разложение белого света на составляющие за счет неодинакового преломления волн различной длины происходит под действием рефракции света. Именно рефракция является причиной образования радуги, а также солнечного и лунного гало.

Рефракция лежит в основе многих оптических явлений, возникающих в атмосфере. Атмосфера всегда находится в движении и состоит из слоев воздуха с различной плотностью, которые являются как бы большими естественными линзами, преломляющими поступающий солнечный свет.

424. Что называют дифракцией света? Дифракция — это разложение лучей света на темные и светлые кольца или на цвета спектра, когда луч изгибается на краю непрозрачного предмета. Это интересное явление приводит к тому, что освещается некоторая часть затененной области вокруг предмета и по его контуру появляется цветное или беловатое сияние. Интенсивность преломленного света зависит от угла отклонения луча. Чем он больше, тем меньше интенсивность света. Дифракция света способствует образованию в определенных облаках вокруг солнца и луны свечения, называемого короной.

425. Почему небо голубое? Лучи видимой части солнечного света, проходя через атмосферу, рассеиваются мельчайшими частицами примесей и молекулами воздуха. В идеально чистой атмосфере, когда рассеяние можно считать чисто молекулярным, в рассеянном дневном свете преобладают цвета голубых оттенков. Поэтому наблюдатель видит небо голубым.[26]

426. На каких высотах дневное небо перестает казаться голубым? Концентрация молекул воздуха очень быстро уменьшается с высотой. Следовательно, интенсивность рассеянного света с увеличением высоты падает. На некоторой высоте молекул становится настолько мало, что они не могут вызвать заметного рассеяния даже самых коротких волн. Поэтому цвет неба меняется следующим образом. Днем на высоте приблизительно 20 км небо над горизонтом имеет беловатый цвет из-за дымки. На высоте около 25° над горизонтом оно становится небесно-голубым. С увеличением угловой высоты цвет неба постепенно становится темно-фиолетовым, почти черным. Ветеран аэронавтики майор Стефенс, достигший в 1935 году на стратостате высоты около 22 км, описал потемнение неба выше тропосферы следующим образом: «… На самой большой угловой высоте, которая еще позволяла производить наблюдения, небо становилось очень темным. Я не сказал бы, что оно совсем черное. В нем можно обнаружить темно-голубой оттенок». Один из аэронавтов военно-морского флота США, поднявшийся на высоту более 23 км, сообщил, что «было темно, как ночью»[27].

427. Что является причиной сумерек? Сумерками называется период времени от захода солнца до полной темноты (вечерние сумерки) или от ночной темноты до восхода солнца (утренние сумерки). После захода или перед восходом солнца лучи его света отражаются молекулами воздуха и примесями и слабо освещают Землю. Бывают сумерки гражданские, навигационные и астрономические. Гражданские сумерки оканчиваются, когда солнце садится за горизонт более чем на 6°. Конец навигационных и астрономических сумерек наступает тогда, когда солнце опускается ниже соответственно 12 и 18°.[28] Иногда в западной части неба вовремя сумерек бывает видно зарево или сияние, которое называется зарей. Заря появляется благодаря рассеянию солнечного света очень мелкими частицами пыли, взвешенными в верхней атмосфере.

428. Что такое граница сумерек? Границей сумерек называют наибольшую высоту, на которой плотность воздуха такова, что он рассеивает еще ощутимое количество солнечного света. Она располагается на высоте приблизительно 65 км над поверхностью Земли.

429. Почему во время сумерек, восхода и захода солнца небо окрашивается? Когда солнце стоит низко, его лучи проходят через большую толщу нижней замутненной части атмосферы и, следовательно, теряют самые короткие волны, соответствующие голубому, синему и фиолетовому цветам. В этот период преобладают цвета, которые относятся к более длинным волнам видимой части солнечного спектра. В чистом сумеречном небе появляются полосы бледно-зеленого цвета, переходящего постепенно в более низких слоях атмосферы в желтоватый и розовый оттенки. Слои атмосферы, соприкасающиеся с земной поверхностью, приобретают иногда ярко-красную окраску, особенно там, где солнце село или где оно скоро взойдет.[29] Красноватый или розоватый тона рассеянного света часто отражаются к земле облаками, особенно находящимися сравнительно высоко ледяными облаками, что придает земному ландшафту темно-красный оттенок.

430. Почему солнце бывает красным? Оранжевый или красный цвет опускающееся за горизонт или восходящее солнце приобретает потому, что лучи его света, попадающие в наш глаз, проходят большое расстояние в плотных замутненных слоях атмосферы, которые рассеивают свет болee коротких длин волн. Остаются лучи только красного цвета. Как только солнце поднимается выше, лучи света проходят на пути к наблюдателю через меньшую толщу плотной атмосферы, и красные тона ослабевают.

431. Почему луна у горизонта часто имеет оранжевый цвет? Причина такой окраски луны та же. Когда луна располагается низко, ее свет проникает через нижние плотные слои атмосферы, где дым, пыль и другие частицы ослабляют волны, соответствующие голубым оттенкам. Когда луна поднимается выше, красноватые тона блекнут, и поверхность луны, усеянная кратерами, окрашивается в серебристый цвет.

432. Почему солнце и луна кажутся у горизонта намного больше? Когда солнце или луна поднимаются в небе, то кажется, что их диаметр все время уменьшается. Это кажущееся уменьшение размеров небесных тел представляет собой замечательную оптическую иллюзию. Она чрезвычайно сильна и трудно поверить, что измерения солнца и луны приборами показывают неизменность их угловых размеров. Ощущение, что их диаметр изменяется, появляется оттого, что, например, солнце проектируется наблюдателем на сплюснутый[30] небесный свод. Чем ближе к наблюдателю небесный свод, тем меньше проекция солнца на его поверхности, и наоборот.

433. Действительно ли солнце появляется над горизонтом, когда фактически оно еще не взошло? Да, это так. Когда солнце еще или уже находится за горизонтом, мы видим его полное изображение. Это явление — результат атмосферной рефракции. Луч света при прохождении из менее плотных слоев атмосферы в более плотные искривляется в результате преломления. Таким образом, лучи, идущие от солнца, попадают в глаз наблюдателя еще до того, как солнце взошло над горизонтом. Наблюдатель видит светило не на том месте, где оно находится, а в некоторой другой точке небесной сферы по направлению касательной к траектории луча, т. е. выше его действительного положения. Из-за этого на несколько минут увеличивается продолжительность дня.[31]

434. Что такое зеленый луч? Зеленый луч — это внезапная яркая вспышка зеленого света во время захода солнца. Она наблюдается при безоблачном небе, когда воздух очень чист и горизонт резко очерчен. Как только солнце скрылось за горизонтом, его лучи разлагаются на отдельные цвета. В результате неодинакового преломления световых волн различных длин горизонт быстро (в течение нескольких секунд) как бы последовательно отрезает лучи разных цветов: сначала красный, затем желтый, зеленый и голубой. Создается впечатление внезапного перехода света от белого к зеленому или иногда зелено-голубому.

435. Что является причиной появления гало? Очень красивые кольца вокруг солнца (солнечное гало) или луны (лунное гало) всегда указывают на присутствие в верхней тропосфере некоторых форм перистых облаков. Эти облака располагаются на высоте около 9— 11 км над поверхностью земли, где наблюдается очень низкая температура воздуха, и состоят из мириадов микроскопических кристаллов льда. По отношению к лучам, идущим от солнца или луны, эти кристаллы являются миниатюрными призмами, изгибающими или преломляющими лучи света и разлагающими его на различные цвета.

436. Что представляет собой гало? Наиболее часто в перистых облаках наблюдается гало, радиус которого имеет угловые размеры 22°. Оно представляет собой круг, который симметрично расположен вокруг солнца и имеет радужную окраску. Внутренняя сторона его окрашена в красный цвет, который постепенно сменяется желтым, зеленым и, наконец, голубым на внешней стороне круга. Гало образуется следующим образом. Многочисленные крошечные ледяные кристаллики представляют собой разнообразные шестигранники. Когда свет солнца или луны попадает на одну из граней, он проходит через кристалл к противоположной грани по кратчайшему расстоянию, причем направление луча меняется на 22°. Наименьший угол отклонения имеет красный луч, а наибольший — голубой. Часто разделение цветов не столь ярко. Это характерно для лунного гало, которое в результате диффузного смешения цветов имеет вид бледного беловатого кольца.

437. Почему гало бывают различных размеров? Особенности и размеры гало определяются структурой ледяных кристаллов в перистых облаках. Они могут иметь форму шестигранных призм, пирамид, пластинок и т. д. Следовательно, проходящие через них лучи могут отклоняться под различными углами. Так, например, вокруг солнца и луны иногда образуется гало с радиусом 46°.

438. Что такое паргелийный круг (горизонтальный круг)? Это гало, имеющее вид едва заметного белого круга, проходящего через солнце и параллельного горизонту. Он называется паргелийным кругом (от греческого para helios — рядом с солнцем). Этот круг образуется в результате отражения, а не преломления лучей, когда имеется достаточное количество кристаллов, обладающих зеркальной отражающей поверхностью.

439. Что такое ложные солнца и луны? Иногда на паргелийном круге появляются два ярких пятна, напоминающие отражения солнца или луны. Одно из них находится справа, а другое слева от солнца или луны, на пересечении паргелийного круга с 22-градусным гало. Эти своего рода призраки солнца называются паргелией (побочными солнцами) или ложными солнцами.

Подобное явление у луны носит название параселены или ложных лун. Ложные солнца могут иметь окраску: красную на стороне, ближайшей к солнцу, и голубую — на противоположной стороне. Окраска появляется потому, что кристаллы, образующие паргелийные круги, преломляют свет.

440. Что такое солнечные столбы? Солнечные столбы — это блестящие столбы света белого или красноватого цвета, располагающиеся ниже и выше солнца. Наиболее часто их можно увидеть во время захода или восхода солнца. По-видимому, они появляются в результате отражения лучей солнца от верхних и нижних поверхностей быстро вращающихся небольших плоских ледяных кристаллов. Если солнце стоит низко, столбы имеют такую же, как и оно, окраску, т. е. окрашены в красный цвет. Особенно интересное оптическое явление можно увидеть, когда вместе со столбами образуются и паргелийные круги. Тогда возникает редко наблюдаемое замечательное явление — солнечные кресты. Они имеют вид блестящих световых крестов, в центре которых располагается солнце. Столбы, связанные с луной, называют лунными столбами.

441. Что такое корона? Не все облака состоят из кристаллов льда. Большинство из них представляют собой скопление мельчайших капелек воды. Капельки таких облаков могут являться причиной дифракции света. Когда в облаке происходит дифракция света, он как бы разливается вокруг капли и освещает некоторую часть теневой области в ней. В сочетании с дифракцией рефракция света образует серию концентрических разноцветных колец вокруг солнца или луны, называемую короной. Кольца расположены очень близко к источнику света и обычно имеют диаметр всего несколько градусов.

Размеры короны обратно пропорциональны величине капель чем мельче капельки, тем больше корона, и наоборот. Окраска короны противоположна окраске гало: на ее внешней стороне располагается красный цвет, а на внутренней — голубой. Если капли исключительно мелкие, могут образоваться две серии колец.

Корону часто путают с гало, хотя разница между ними очевидна. Следует помнить, что у гало между солнцем и кругом располагается сравнительно большое неокрашенное пространство. Корона тесно охватывает солнце или луну. Наиболее яркой является солнечная корона. Она очень хорошо видна, если смотреть через светофильтр. Когда лунная корона развита слабо, виден ореол — бледно-голубой диск с тусклым коричневым обводом.

442. Каковы условия образования радуги? Для появления этой красивой многоцветной дуги необходимы следующие условия:

1) в воздухе должно быть много водяных капель, главным образом из облаков, дающих ливневый дождь;

2) должно светить солнце;

3) наблюдатель должен находиться между солнцем и дождевым облаком.

443. Каковы цветовые характеристики радуги? При описанных выше условиях на фоне ливневых облаков можно увидеть две радуги — внутреннюю (главную) и наружную (побочную). Каждая из них имеет вид примыкающих друг к другу дуг, которые содержат основные цвета видимого спектра. Дуги имеют общий центр, располагающийся на прямой, соединяющей солнце и глаз наблюдателя, т. е. находящийся в противоположной от солнца точке[32]. Внутренняя радуга является более яркой. Внешний край ее окрашен в красный цвет, который плавно переходит в оранжевый, желтый и т. д. по порядку цветов спектра. Окраска побочной радуги обратная: красный цвет располагается внутри, а голубой на внешнем краю.

444. Что такое вторичная радуга? К фиолетовому краю главной радуги иногда примыкают дуги вторичной радуги. Эти дуги окрашены чаще всего в зеленые и красные цвета. По мере удаления of главной радуги вторичные дуги становятся ближе друг к другу. Их интенсивность уменьшается. Обычно наблюдается от одной до четырех вторичных дуг. Вторичные дуги могут быть обнаружены и с внешней стороны побочной радуги.

445. Каковы размеры радуги? Число дуг радуги, видимых наблюдателем, определяется высотой солнца над горизонтом. Если солнце низко, т. е. если оно за спиной наблюдателя только что взошло или вскоре зайдет, можно увидеть только полкруга радуги. Радиус главной радуги составляет 42°, а побочной — 51°. Отсюда следует, что главная радуга будет видна до тех пор, пока угловая высота солнца меньше 42°. Если солнце поднимается на высоту 42°, то можно увидеть лишь верхушку главной радуги. Аналогично, когда угловая высота солнца составляет 51°, наблюдатель сможет увидеть лишь самый верхний край побочной радуги. Вот почему неопытный наблюдатель в умеренных и тропических широтах тщетно ищет радугу на фоне ливневых облаков, когда солнце находится в небе выше 51°.[33]

446. Можно ли увидеть круговую радугу? Радугу в виде полного круга, но в малом масштабе можно увидеть в горизонтальной плоскости, например, на травяной лужайке, покрытой росой. Такая радуга называется росяной.

Такую же радугу можно увидеть с самолета на фоне находящихся под ним облаков.[34]

447. Почему образуется радуга? Радуга образуется в результате преломления и отражения лучей солнечного света каплями воды. Главная радуга появляется тогда, когда лучи света преломляются и отражаются, входя в каплю, а затем вновь преломляются, выходя из капли. При этом они отклоняются на 42°, разлагаясь в спектр. Побочная радуга возникает в случае двойного отражения солнечного света в капле, что дает отклонение выходящего луча, равное 51°. Вследствие этого уменьшается интенсивность света и побочная радуга выглядит бледнее. Чем больше капли воды, тем отчетливее и ярче радуга.

Если крупные капли, имеющие радиус около 1 мм, образуют очень хорошо выраженные радуги, то во время тумана, когда капли в 20 раз меньше, радуга вырождается в бледную бесцветную дугу.

448. Можно ли увидеть радугу ночью? Радуга может появляться и ночью, когда источником света становится луна. Такая радуга называется лунной. Она представляет собой сочетание нежных бледных оттенков. Вследствие сравнительно небольшой интенсивности лунного света лунная радуга видна не так отчетливо, как дневная. В ясную ночь во время полнолуния у Ниагарского водопада можно увидеть дуги лунной радуги, появляющиеся на фоне туманной завесы брызг, которая образуется у водопада.

449. Каково расстояние до радуги? Задать такой вопрос — это все равно, что спросить, далеко ли созвездие Орион или Стрелец. Звезды, входящие в созвездие Орион, расположены на огромном расстоянии друг от друга и от наблюдателя находятся на различных удалениях. Так и радуга. Она так далека и так близка, как капли воды, в которых происходит преломление и отражение света. Небольшая радуга может образовываться в брызгах фонтана, находящегося в нескольких метрах от нас, а величественная и яркая — на фоне грозового облака, которое темнеет на расстоянии нескольких километров.

450. Можно ли пройти под аркой радуги? Этот вопрос может возникнуть потому, что радуга похожа на мост. Ответ на него должен быть отрицательным, так как само явление предполагает, что наблюдатель всегда находится между радугой и солнцем, расположенным за его спиной. Другое положение наблюдателя по отношению к этим двум объектам невозможно. Если приблизиться к зоне дождя, в котором образуется радуга, она исчезнет.

451. Могут ли два человека видеть одну и ту же радугу? Два человека могут видеть радугу в одно и то же время, но радуга, которую они видят, не будет одной и той же. Радуга рождается из лучей света, отраженных и преломленных в различных каплях. Она не является каким-то объектом, расположенным в трехмерном пространстве. Как только фокус или луч зрения глаза изменит положение, радуга также переместится.

Так как положение глаз двух наблюдателей не совпадает, они не могут видеть одну и ту же радугу.

452. Что такое «брокенское видение»? Это странное и впечатляющее явление впервые было замечено на горе Брокен в Германии. С высоких пиков гор Гартц оно может наблюдаться несколько раз в году. «Брокенское видение» отмечается также во многих других горных районах.

Если стоять на вершине холма или пика ранним утром или в конце дня, когда солнце всходит или заходит, т. е. находится за возвышенностью, то тень стоящего на вершине горы наблюдателя при известных условиях разрастается в колоссальную фигуру на фоне гряд облаков, дымки или тумана. Теневые фигуры повторяют все жесты и движения человека, могут быть окружены концентрическими кольцами радужного ореола, которые называются глориями, или ложными радугами. В Западном Китае набожные буддисты совершают паломничества на гору Гин-Дин (Золотой пик), чтобы увидеть так называемое «великолепие Будды» — особо яркую разновидность «брокенского видения». Подобное явление могут наблюдать пассажиры самолета. На верхней кромке облачности иногда можно увидеть мчащуюся тень самолета, окруженную радужными кольцами.

453. Что такое мираж? Мираж — это такое оптическое явление, при котором благодаря атмосферной рефракции света предметы кажутся искаженными, передвинутыми (поднятыми или опущенными), увеличенными или уменьшенными, отраженными или перевернутыми. Мираж может возникнуть, если плотность и температура приземных слоев воздуха значительно отличаются от температуры и плотности окружающего воздуха.

454. Какие бывают миражи? Миражи бывают двух типов: верхние и нижние.[35] При верхнем мираже над удаленным предметом наблюдается одно или несколько его изображений. При нижнем мираже наблюдатель видит предметы ландшафта, а под ними — их изображение, как будто предмет отражается в воде.[36]

455. Какое состояние атмосферы благоприятствует образованию миражей? В течение жаркого дня земная поверхность сильно нагревается, особенно сильно — в зоне пустынь.

Горячая почва, в свою очередь, нагревает прилегающий к ней слой воздуха. Таким образом, создается существенная разница между температурой (и плотностью) воздуха приземного слоя и лежащих выше слоев атмосферы. Ночью создаются обратные условия. Над пустынными районами, где почти всегда бывает безоблачное небо, в результате радиационного излучения земная поверхность сильно охлаждается и охлаждает прилегающий слой воздуха. Температура в этом слое становится ниже по сравнению с температурой слоя, расположенного выше. Такое распределение температуры по вертикали называется инверсией. В обоих случаях разности плотностей различных слоев воздуха образуют своего рода воздушную линзу, способную преломлять и отражать световые волны подобно стеклянным линзам и зеркалам.

Нижний мираж возникает во время интенсивного нагрева располагающегося у земли слоя воздуха. Верхний мираж может появиться при резкой инверсии температуры.

456. Почему в пустыне появляется «озерный» мираж? Наиболее характерным примером нижнего миража является «озерный» мираж, который возникает в очень жаркий день в пустыне. Лучи света при характерном для нижнего миража распределении температуры искривляются вверх. Поэтому, распространяясь от отдаленных предметов, они не попадают в глаз наблюдателя. Горизонт кажется удивительно суженным. У наблюдателя создается впечатление, что перед ним находится небольшой участок пустыни, а дальше, там, где должны быть еще пески, — похожее на небо белесоватое мерцающее пространство. Человек не привык видеть небо, располагающееся ниже уровня глаз, за исключением случая, когда оно отражается в воде. Следовательно, он будет воспринимать мерцающее пространство как озеро. Это впечатление усиливает дрожание перегретого воздуха над пустыней.

457. Какие еще видения возникают при нижнем мираже? Нижний мираж создает у человека ложное впечатление, будто идущий впереди него спутник погружается в мерцающее пространство. Вследствие резкого сокращения горизонта, описанного выше, спутник наблюдателя, идущий впереди по направлению к «озерному» миражу, начинает постепенно исчезать. Сначала пропадают его ступни, затем ноги, затем остальные части тела, и так до тех пор, пока он совсем не перестает быть видимым. Создается иллюзия погружения человека в воду открывающегося перед наблюдателем «озера».

При определенных условиях можно увидеть перевернутое изображение находящегося впереди ландшафта. Так как лучи света всегда искривляются от теплых слоев в сторону более холодных, в глаз наблюдателя они приходят наклонно — снизу, как будто отражаются от глади воды. Поэтому наблюдатель может видеть наряду с изображением предмета его перевернутое изображение. Так путник в пустыне иногда видит отраженные в воде отдаленные пики гор, вершины холмов и пальмовые рощи на островах иллюзорного озера.

458. Как образуется верхний мираж? Верхний мираж обычно наблюдается при резко выраженной инверсии температуры, когда над относительно холодным приземным воздухом располагается более теплый воздух. В этом случае лучи, идущие вверх из-за горизонта, изгибаются книзу и попадают в глаз наблюдателя. Горизонт расширяется и поднимается, и над ним появляется изображение очень удаленных объектов.

Если объект расположен на таком расстоянии, что наблюдатель отчетливо видит его, то над этим объектом появляется его перевернутое изображение, иногда сильно увеличенное. Этот вид миража можно увидеть над поверхностью моря весной, в теплые дни, когда температура воды оказывается значительно ниже, чем температура воздуха. В результате охлаждения слоя воздуха, примыкающего к водной поверхности, образуется инверсионное распределение температуры по высоте. При таких атмосферных условиях в воздушном «море» наблюдатель подчас видит плывущие мачтами вниз корабли.

459. Что такое фата моргана? Фата моргана — это верхний мираж, во время которого в районе Мессинского пролива над горизонтом появляются перевернутые корабли. Название произошло от имени Морган ле Фэй — мифической личности, придуманной норманскими поселенцами в Англии. По-видимому, выражение «воздушные замки» также обязано своим происхождением явлению верхних миражей.

460. Что такое сумеречные лучи? Так называют лучи солнечного света, проходящие через окна в облаках. Лучи становятся отчетливо видимыми из-за наличия в атмосфере пыли. Сумеречные лучи кажутся сходящимися в одну точку, хотя в действительности они параллельны. Иллюзия сходимости создается перспективой, как и впечатление сходимости параллельных линий на некотором удалении от наблюдателя. Название «сумеречный» присвоено этим лучам потому, что они видны во время захода и восхода солнца. “Наиболее часто эти лучи появляются тихим летним вечером, когда растекается кучевая облачность и образуются слоисто-кучевые вечерние облака, называемые в соответствии с метеорологической классификацией Stratocumulus vesperalis.

Моряки иногда называют сумеречные лучи баксибагами (оттяжками) солнца, а полинезийские аборигены — веревками Мауи. В некоторых частях Англии они известны как лестница Иакова. К сумеречным лучам, возможно, относится выражение Гомера «розовоперстное утро».

461. Какие облака называются перламутровыми? Перламутровыми называют облака, которые иногда бывают видны в сумерки в стратосфере в слое от 22 до 30 км, когда наблюдатель находится на теневой стороне Земли, а облака освещаются солнцем. Благодаря отраженному солнечному свету они начинают светиться и красиво окрашиваться.

Прекрасная расцветка этих облаков — розовый, голубой, зеленый и фиолетово-голубой с преобладанием красных оттенков — послужила причиной того, что их назвали перламутровыми. Состав этих облаков еще точно не установлен, хотя есть основания полагать, что они состоят из капелек переохлажденной воды. Если стать на эту точку зрения, то нужно решить вопрос, каким образом водяной пар проникает на такую высоту и почему продукты его конденсации находятся в жидкой фазе.

462. Что такое серебристые облака? Серебристые облака являются самыми высокими из всех наблюдаемых в атмосфере облаков. Они обладают слабым свечением, которое создается благодаря освещению этих облаков солнцем, скрывшимся за горизонтом. Серебристые облака появляются на высоте около 80 км и редко видны выше 10° над горизонтом. Эти облака, очевидно, состоят из очень мелких частичек пыли. Раньше считали, что они представляют собой скопления вулканической пыли, забрасываемой на эти высоты во время сильных извержений вулканов. В настоящее время общепринятой является теория, согласно которой они образуются из мельчайших пылинок метеорного происхождения.

463. Что такое огни Святого Эльма? Такое название дали светящемуся электрическому разряду, который наблюдается на поверхности тел, заряженных до такого высокого потенциала, что происходит пробой электрического сопротивления воздуха. Это кольцевидное или пучкообразное свечение часто можно видеть во время грозы на концах заостренных предметов, таких, как мачты кораблей, громоотводы, шпили, горные пики, ветви деревьев, верхушки дымовых труб и т. д. Название этому свечению дали моряки, которые были первыми свидетелями этого интересного явления, возникавшего на верхушках рей и мачт их кораблей (Святой Эльм — покровитель моряков).

464. Что такое свечение ночного неба? Измерения освещенности в безлунные ночи показали, что степень освещенности больше той, которую дают звезды. Это означает, что кроме звезд имеются другие источники света. Такими источниками служат: собственное свечение газов, входящих в состав воздуха в высоких слоях атмосферы, полярные сияния, радиация от частиц космической пыли, зодиакальный свет, рассеянный свет звезд и туманностей. Изучение свечения ночного неба имеет большое значение для метеорологов, поскольку оно позволяет получить сведения о составе и строении верхней атмосферы. Эти сведения включают характеристики движений, происходящих в верхней атмосфере, температуру и плотность воздуха. В настоящее время с этой целью проводится широкий круг исследований, включая выброс в атмосферу из ракет ночью на больших высотах химических веществ, таких, например, как пары натрия.

465. Что такое зодиакальный свет? Зодиакальный свет — это слабо светящийся конус, который расположен в пределах пояса зодиака (пояс на небесной сфере, по которому проходят траектории движения Солнца, Луны и планет). Зодиакальный свет появляется в безлунную ночь над западной частью горизонта сразу после окончания вечерних сумерек и над восточной частью горизонта перед началом утренних сумерек. В средних широтах он наблюдается с января по март после захода Солнца и осенью перед его восходом. В тропиках зодиакальный свет бывает виден во все сезоны. Он обычно слабее, чем свет Млечного Пути.

Зодиакальный свет все еще остается загадкой. Существует теория, согласно которой он представляет собой солнечный свет, рассеянный скоплением частиц пыли, находящихся далеко за орбитой Земли. Более современная теория утверждает, что это солнечный свет, поглощенный и переизлученный разреженными ионизированными слоями верхней атмосферы.

466. Что представляют собой «падающие звезды»? «Падающие звезды», во-первых, не падают, а во-вторых, это вообще не звезды. Верхние слои атмосферы Земли непрерывно бомбардируются метеорным веществом — частицами, которые обычно не больше песчинки. Эти частицы входят в атмосферу со скоростями от 16 до 32 км/сек. По мере вторжения частиц во все более плотные слои атмосферы их поверхность все более и более нагревается за счет трения, достигая, наконец, температуры испарения. Испаряющееся вещество оставляет в атмосфере тонкий светящийся след, образующийся на пути движения частицы до полного ее испарения. На безоблачном небе в безлунную ночь наблюдатель может увидеть от 5 до 10 «падающих звезд». Несколько большие метеорные частицы дают яркую вспышку. Их называют метеорами. Взрывающиеся «падающие звезды» называются болидами. Некоторые большие болиды достигают поверхности Земли. Падение их на земную поверхность сопровождается сильным взрывом. Такие болиды называют метеоритами.

467. Каковы причины образования полярного сияния? Полярные сияния возникают благодаря колоссальным взрывам на Солнце и другим формам солнечной деятельности. Их называют северными сияниями в северном и южными сияниями — в южном полушарии. Во время солнечных бурь извергаются потоки электрически заряженных частиц высоких энергий, которые бомбардируют ионизированные сильно разреженные газы верхней атмосферы. Последние возбуждаются и испускают сияние. Этот эффект напоминает в некоторой степени процесс, который происходит во флюоресцентных лампах. Например, красные неоновые лампы испускают свет, когда через газ, заключенный в цилиндре, пропускают пучок электронов, которые сталкиваются с атомами неона с силой, достаточной для того, чтобы вызвать свечение газа. В полярных сияниях, возникающих в верхней атмосфере, под действием заряженных солнечных частиц сияние испускают молекулы кислорода и азота.

468. Часто ли наблюдаются полярные сияния? Полярные сияния встречаются наиболее часто и бывают наиболее яркими тогда, когда на обращенной к Земле стороне Солнца появляются большие пятна. В это время на Земле наблюдаются сильные магнитные бури, во время которых нарушается и подчас полностью прекращается радио- и телеграфная связь. Эти явления подчеркивают электромагнитную природу полярных сияний.

469. На каких высотах бывают полярные сияния? Многие годы изучением полярных сияний занимался норвежский ученый доктор Карл Штормер. С помощью группы наблюдателей, фотографировавших полярные сияния с различных точек, ему удалось определить высоты, на которых они образуются. Оказалось, что полярные сияния возникают в двух основных зонах: нижняя зона располагается между высотами 80 и 320 км, верхняя — между высотами 560 и 1040 км. Нижняя зона примерно совпадает с отражающими радиоволны слоями ионосферы. Полярные сияния в верхней зоне редко могут наблюдаться в очень низких широтах.

470. Почему северные сияния бывают наиболее часто в высоких широтах? Корпускулярные потоки Солнца, двигаясь по направлению к Земле, попадают в ее сильное магнитное поле, захватываются им и стекают вдоль магнитных силовых линий к магнитным полюсам.

В северном полушарии магнитный полюс удален от географического на 20° широты. Поэтому северные сияния концентрируются в большом эллипсе вокруг магнитного полюса, границы которого захватывают полярные районы вплоть до 60–70° северной широты. К ним относятся Исландия, Гренландия, Гудзонов залив, Аляска, Берингов пролив, северная часть Советского Союза и Скандинавские страны. В этих районах северные сияния могут наблюдаться очень часто (в каждые две из трех ночей). С уменьшением широты частота сияний резко уменьшается. Над южной частью США и странами Южной Европы северные сияния бывают редко, а в тропиках встречаются чрезвычайно редко.

471. Какие существуют формы полярных сияний? Полярные сияния поразительно разнообразны по форме. Это окрашенные полосы и свечения, дуги и кольца, лучи и драпри. По внешнему виду все эти формы можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся подвижные сияния лучевой структуры. Вторая группа объединяет неподвижные, значительно менее яркие виды сияний.

472. Какие формы полярных сияний встречаются наиболее часто? Чаще всего можно увидеть полярные сияния второй группы. Она включает в себя диффузные дуги, кольца, а также сияния, не имеющие определенной формы.

473. Какой вид имеют полярные сияния лучевой структуры? Полярные сияния лучевой структуры более привлекательны и имеют более яркие цвета. Разноцветные лучи свечения веерообразно распространяются от арок на горизонте к зениту. Они то вспыхивают, то затухают, образуя на небе пульсирующее многоцветное сияние.

474. Какого цвета полярные сияния? В образовании этого изумительного явления участвуют все цвета спектра. Слабое сияние обычно бывает белого цвета. По мере того как яркость сияния увеличивается, начинают преобладать желто-золотистые тона. Нежные пастельные оттенки — вишневый, коралловый и бирюзовый — вспыхивают иногда в сияниях, имеющих вид драпри. В самых ярких полярных сияниях преобладают малиновые тона.

475. Производит ли полярное сияние какой-нибудь шум? Некоторые утверждают, что в арктических и антарктических районах во время полярного сияния слышен треск и свист. Крайне сомнительно, чтобы это было правдой, так как едва ли полярные сияния могут создавать звуковые волны на высотах, где воздух настолько разрежен, что в нем звуковая волна не способна ни возникать, ни распространяться. Другие полагают, что подобные звуки образуются во время кистевидных разрядов, возникающих в период полярного сияния недалеко от наблюдателя в некоторых частях земного шара, если воздух холодный и сухой. Третьи считают, что слышать шелестящий звук наблюдателю помогает его воображение, которое особенно разыгрывается, когда полярные сияния имеют вид красочных занавесей. Этот спор до сих пор остается нерешенным.

476. В чем причина мерцания звезд? Структура атмосферы очень неоднородна. Неоднородность эта заключается в том, что атмосфера содержит большой спектр вихрей всевозможного размера от самых больших — циклонов и антициклонов — до микровихрей — турбулентных вихрей. Последние представляют собой образования различной плотности, переносимые потоком воздуха. Эти образования оказывают на свет такое же действие, как выпуклые и вогнутые линзы, т. е. усиливают, рассеивают, отражают и искривляют лучи света. Свет звезд, пройдя через космическое пространство, попадает на эти неоднородности, и за счет указанных выше искажений световых волн происходит то усиление, то ослабление их сияния. Это явление называется мерцанием звезд. Из-за отрицательного действия неоднородных плотных слоев атмосферы астрономы устраивают обсерватории на горных вершинах, имеющих такую высоту, что искажающих свет неоднородностей там очень мало.

Меньше всего звезды мерцают в зените. Чем ближе к горизонту находятся звезды, тем больше они мерцают, поскольку свет вынужден проходить через большое число плотных слоев с разнородными свойствами. По этой же причине ввиду сильной рефракции яркие звезды, располагающиеся низко над горизонтом, меняют даже свой цвет.

Теннисон, восхищенный красочным мерцанием звезды Сириус, стоящей в Англии всегда низко, писал: «… Огненный Сириус меняет свой цвет и излучает то красный, то изумрудный свет».

VI

Климат мира

Введение. Из всех ответвлений метеорологии, пожалуй, наука о климате вызывает наибольшее равнодушие у любителей-метеорологов и начинающих специалистов. Слишком часто эту науку представляют как скучный перечень статистических данных. Однако стоит только проявить немного любознательности, терпения и воображения — и вы поймете, что климат— это ключ к истории человечества.

Влияние климата на Землю как место обитания человека, животных и растений трудно преувеличить. Историки, антропологи и археологи неизменно обнаруживают связь умственного и духовного развития человечества, смены периодов подъема и упадка цивилизации с изменением климата. Существует даже мнение, что некоторые изменения звучания определенных языков, происшедшие в течение какого-то исторического периода, были вызваны также климатическими влияниями. Некоторые фонологи считают, что в условиях современного холодного климата при артикуляции требуется значительная затрата энергии, и по той же причине человек старается открывать рот как можно меньше, в то время как теплый климат приводит к ослаблению речевых органов! Хотя все это, конечно, не бесспорно, тем не менее эти теории приобщают нас к увлекательному процессу познания климата. Ключом к познанию климата является не только перечень статистических данных; важно то, каким именно образом эти данные позволяют нам наглядно представить, как приспосабливался и развивался человек в удивительно разнообразных условиях погоды, господствующей на Земле.

477. В чем состоит различие между погодой и климатом? Это различие главным образом связано со временем. Под погодой обычно подразумевают совокупность различных элементов, таких, как температура, осадки, влажность, ветер, давление, облачность и т. д., существующую в какой-то определенный момент. Климат же (от греческого слова «klima», означающего «район», или «зона») можно рассматривать как историю развития этих элементов, отражающую преобладание определенных погодных характеристик на протяжении длительного отрезка времени. Иначе говоря, климат— это синтез элементов погоды, которые определяют общую картину погоды, характерную для данного района в течение долгого периода.

478. На основании чего определяется тип климата? Представление о климате определенного района складывается в результате стандартных, точных и регулярных наблюдений и регистрации явлений погоды на протяжении длительного промежутка времени. Статистики обрабатывают совокупность всех этих данных и выполняют описания, таблицы, графики, карты и схемы, в которых представлены различные значения каждого из элементов погоды — экстремальные, средние и суммарные — и метеорологический режим, или колебания погодных характеристик в целом.

479. Как используется климатическая информация? Климатические данные сами по себе не приносят особой пользы, если их не анализируют, не обрабатывают для практических целей или для того, чтобы употребить их как руководство в какой-то специфической области деятельности. Например, инженеров-проектировщиков больше всего заботят крайние, экстремальные значения погодных характеристик, которые могут повлиять на безопасность или эффективность проектируемого сооружения. При строительстве перемычки для водохранилища инженера интересуют не столько средние данные о сумме осадков, сколько основанные на имеющихся сведениях данные о том, какое максимальное количество осадков предположительно может выпасть за короткий отрезок времени. Если инженер проектирует мост, его волнуют те погодные экстремумы, которые могут оказать максимальную нагрузку на конструкцию. Климатические данные, например, подскажут ему, какой силы может достигать ветер в данной местности. Фермеры проявляют к климату свой, специфический интерес: знание того, какой промежуток времени отделяет последние весенние заморозки от первых осенних или какие температуры характерны для данного района, весьма важно при выращивании урожая.

480. Что такое элементы климата? Элементами климата, из которых складывается климат того или иного района, являются: температура, количество осадков, влажность, ветры, давление и облачность. Когда мы говорим о погоде, нас интересует взаимодействие этих элементов в данный, текущий момент. Когда же речь идет о климате, нам важно знать их средние значения за определенный период и то, как они формируют окружающую среду.

481. Какие из элементов климата наиболее важны? Наиболее важными элементами, которые определяют климат, являются температура и количество осадков. За ними наблюдают более тщательно и часто, чем за другими элементами, такими, как солнечное сияние, облачность, ветер, туманы или влажность. Конечно, ни в коем случае нельзя забывать о роли множества других элементов в формировании климата, но они важны не в такой степени, как температура и количество осадков.

482. Чем определяется характер климата данного района? Климат того или иного района определяется средними значениями элементов погоды за год и их распределением в течение года.

483. Как выражаются значения местных климатических элементов? Элементы погоды всегда и везде непрерывно изменяются. Если мы возьмем погодные условия какого-то одного дня как показатель климата за целый год, это будет совершенно бессмысленно. Поэтому в климатических описаниях обычно фигурируют средние величины, или средние значения, температуры и осадков. Средние величины могут выводиться за год, за месяц или за день и используются в зависимости от цели, для которой они требуются.

484. Что такое средняя величина? Это среднее арифметическое, полученное путем сложения имеющихся величин и деления суммы этих величин на их число.

485. Как подсчитывается средняя суточная температура? Средняя суточная температура обычно представляет собой среднее между максимальной и минимальной температурами, зарегистрированными за 24-часовой период, причем, в целях однородности наблюдений, показания снимаются с термометра, установленного в тени, и при определенных стандартных условиях. Иногда среднюю суточную температуру устанавливают, выводя среднее из показаний за каждый час суток. Существуют еще и другие способы ее определения — путем комбинации показаний за различные сроки, в зависимости от частоты наблюдений. Нужно сказать, что при сравнении значений, полученных каждым из этих методов, может не получиться точного совпадения разультатов.

486. Как определяется средняя месячная температура? Чтобы подсчитать эту величину, нужно сложить значения средних температур за каждые сутки и разделить эту сумму на число дней месяца.

487. Как выводится средняя годовая температура? Чтобы определить среднюю годовую величину, нужно сложить значения средних месячных температур и сумму разделить на 12. Для того чтобы получить достаточно верное представление о любой средней температуре — за какие-либо сутки, месяц или год, — нужно располагать данными наблюдений за длительный период, желательно не меньше чем за 35 лет.

488. Что такое годовой ход температуры? Знать годовой ход температуры в данном районе — значит иметь ключ к пониманию его климата. Годовой ход — это различие между средними температурами за самый холодный и за самый теплый месяцы года.

Суточный ход температуры — это различие между максимальными и минимальными температурами каждых суток какого-то периода (обычно месяца), прослеженное за ряд лет.

489. Как выражаются крайние значения температур? В климатических таблицах обычно указываются высшая и низшая температуры, характерные для каждого месяца. Эти значения носят названия среднего максимума за месяц и среднего минимума за месяц и представляют собой средние от максимальной или минимальной суточных температур, наблюдающихся в течение месяца. Экстремумы отражают и реальную минимальную или максимальную температуры, которые были зафиксированы в данном районе за месяц. Эти экстремумы называются абсолютным максимумом и абсолютным минимумом.

490. Как характеризуются осадки в климатических описаниях? В климатических описаниях обычно приводится среднее годовое количество осадков, выпавших над данной территорией. Этот метод не всегда точен и может вводить в заблуждение. Например, в двух разных городах за год может выпасть по 800 мм осадков, однако в одном из них наибольшее количество осадков выпадает, допустим, за двухмесячный период, в то время как для другого города характерно равномерное выпадение осадков на протяжении всего года. Годовые значения осадков — это еще не полный показатель условий увлажнения, особенно когда речь идет, скажем, о влиянии осадков на урожай, на величину паводков и т. д. Необходимо знать распределение осадков по сезонам, т. е. выпадают ли осадки именно в те времена года, когда они считаются наиболее благоприятными для урожая, и интенсивность осадков, от которой зависит, куда уйдет влага — впитается ли она преимущественно в почву, пойдет ли в основном на пополнение ручьев и рек или, что возможно, вызовет наводнение; не менее важно знать, насколько часто бывают засухи; и наконец, существует множество других характеристик осадков, которые не могут быть выявлены из годовых или даже месячных описаний.

Таблицы и карты осадков обычно отражают эти требования, т. е. содержат средние годовые, средние месячные и средние сезонные значения осадков. Кроме того, на многочисленных вспомогательных картах показывают различные типы изменений количества и интенсивности осадков от района к району в средних условиях.

491. Какие еще элементы погоды отражаются в климатических справочниках? Точно так же как регистрируются средние суточные, месячные, годовые и экстремальные значения температуры и осадков, регистрируются и соответствующие значения атмосферного давления, влажности, продолжительности солнечного сияния, количества облачности, направление и сила ветра — для различных районов. Когда средние значения этих элементов за многолетний ряд наблюдений сводятся в систему, вырисовывается тот или иной тип климата.

492. Какие факторы определяют климат? Климат какой-либо обширной территории формируется, или определяется, воздушными массами, перемещающимися над ней, и характером циркуляции, в которой они участвуют. Местные топографические и географические особенности также играют важную роль в формировании климата. Близость к большим водным пространствам, характер местности — горный или равнинный — все эти факторы приводят к многочисленным местным вариациям климатических и погодных условий.

493. По какому принципу классифицируют климатические районы земного шара? Климатологами предложено множество классификаций климата, основанных на распределении (в среднем) различных элементов погоды на поверхности Земли. Некоторые классификации ставят во главу угла типы флоры, характерные для различных климатических зон. Однако подавляющее большинство классификаций базируется только на значениях температуры и количества осадков. Пожалуй, наиболее широко употребляемой и известной классификацией климатических районов является система, предложенная В. Кёппеном и основанная на учете режима температуры и осадков.

494. Что такое классификация климатов по Кёппену? Согласно Кёппену, существует несколько различных типов климата (конечно, с некоторыми отклонениями):

A. Влажные тропические климаты (жарко-влажные).

1. Климат тропических лесов.

2. Климат саванны (с сухой зимой).

B. Сухие климаты.

1. Климат степей.

2. Климат пустынь.

C. Влажные умеренно-теплые климаты.

1. Средиземноморский (теплый, с сухим летом).

2. Влажный субтропический (умеренный).

3. Климат западных побережий.

D. Влажные умеренно-холодные климаты.

1. Влажный холодный.

2. Холодный (с сухой зимой).

E. Полярные климаты.

1. Климат тундры.

2. Климат ледяного покрова.

Распределение температуры на Земле по Кёппену:

1 — холодная зима, прохладное, лето; 2 — холодная зима, мягкое лето; 3 — всегда жарко; 4 — жаркое лето, прохладная зима; 5 — жаркое лето, холодная зима; 6 — прохладная зима, мягкое лето; 7 — жаркое лето, мягкая зима.

Сумма осадков за год по Кёппену:

1 — более 2000 мм; 2 — 1500–2000 мм; 3 — 1000–1500 мм; 4 — 500-1000 мм; 5 — 250–500 мм; 6 — меньше 250 мм.

495. Чем характеризуется климат тропических лесов (А1)? Для этого климата характерны высокие температуры, избыточная влажность и обильные дожди, выпадающие на протяжении всего года; все эти признаки типичны для экваториальных районов, таких, как Амазонка и долина Конго, определенные территории Центральной Америки и Юго-Восточной Азии. Средняя температура за самый холодный месяц составляет 18 °C. Осадки обильны, обычно выпадают ежедневно, в виде ливней и гроз; в среднем за год выпадает 150 см; даже в самый сухой месяц количество осадков не опускается ниже 6 см.

Гигантские деревья (многие из которых весьма ценны в коммерческом отношении) возвышаются над подлеском, самим по себе достаточно внушительным. Растительность обычно чрезвычайно богатая.

496. Климат саванны (А2). Слово «саванна» имеет испанское или карибское происхождение; саванна — это безлесная равнина, или сравнительно ровное, покрытое травяной растительностью пространство. Это ландшафт, типичный для так называемых «сезонных» районов, лежащих близ тропиков. Климат саванн господствует в районах, расположенных между экваториальной полосой и зонами пассатов к югу и к северу от экватора. Во время сезона дождей выпадают обильные осадки; в сухой же период всегда бывает по меньшей мере один месяц, в течение которого выпадает менее 6 см осадков. Годовой ход температуры составляет меньше 5 °C. Жаркий влажный сезон пробуждает к жизни травы, которые вырастают здесь чрезвычайно высокими; слоновая трава, например, вымахивает иногда до 3 м и даже более. Типичная область саванн является переходной, или пограничной, зоной между жаркими пустынями и экваториальными лесами. Разбросанные по саванне зонтичные деревья, хорошо приспособленные к жизни в засушливых условиях, придают ей вид парка. Вельды на юге Центральной Африки и на севере Австралии, равнины центральной и восточной Индии, южной Флориды и кампос Бразилии — вот места земного шара с типичным климатом саванны.

497. Климат степей (В1). Это полуаридный тип климата, господствующий в районах, расположенных между саваннами и пустынями низких широт. Сумма осадков за год обычно не превышает 50 см, причем основное количество осадков приходится на влажный сезон, который резко отличается от сухого сезона. Степная растительность разбросана редкими островками, травы низкорослые и неприхотливые; для степи в гораздо большей степени характерны колючие кусты, чем деревья. Весной степи покрываются пышными травами, которые за лето совершенно высыхают. Для степного климата характерны резкие различия в температурах. В тропических и субтропических степных районах Юго-Восточной Азии, Северо-Западной Африки и Центральной Мексики температура каждого месяца превышает 0 °C. В степных же районах средних широт, таких, как огромные безлесные пространства Юго-Восточной Европы, западная часть Центральной Азии, узкая полоса побережья Соединенных Штатов и Канады к востоку от Скалистых гор, температура довольно часто опускается очень низко.

498. Климат пустынь (В2). Зоны климата пустынь располагаются в субтропических районах и средних широтах; климат этих мест определяется лишенными влаги воздушными массами, поступающими из «конских» широт (30° широты к югу и к северу от экватора), где располагаются субтропические антициклоны. Для этих зон, как правило, граничащих со степными районами, характерны высокие летние температуры, резкие колебания температуры в течение суток и чрезвычайно скудные осадки. Растительность редкая, представлена чаще всего кактусовыми или полынными травами, которые могут существовать в условиях жаркого сухого климата.

Наиболее характерными зонами климата пустынь являются юго-западные пустыни Соединенных Штатов, огромная пустыня Сахара в Северной Африке, Аравийская пустыня и пустыни внутренней Австралии.

499. Средиземноморский (теплый) климат с сухим летом (С1). Это весьма благоприятный мягкий климат; средняя температура самого холодного месяца составляет от —3 до 18 °C. Средняя температура самого теплого месяца превышает 10 °C. В течение лета стоит ясная сухая погода. В самый влажный месяц дождей выпадает по крайней мере в три раза больше, чем в самый сухой. В самый сухой месяц выпадает менее 3 см осадков. Средиземноморские побережья, западное побережье Калифорнии, прибрежная полоса Чили и некоторые места юго-восточного и юго-западного прибрежных районов Австралии славятся ровным климатом (который, между прочим, очень благоприятен для произрастания цитрусовых). (В Советском Союзе климатические условия, близкие к средиземноморским, наблюдаются на Южном берегу Крыма. — Прим. ред.)

500. Влажный субтропический (умеренный) климат (С2). Этот климат, для которого характерны умеренные температуры, весьма напоминает средиземноморский климат. В местах, где преобладает такой климат, нет ярко выраженного сухого сезона — осадки выпадают в течение всего года. Различные виды хвойных деревьев и кустарники, некоторые виды деревьев с твердой древесиной и густые травы — растительность, типичная для этой зоны. Обилие осадков и благоприятные температурные условия чрезвычайно способствуют развитию сельского хозяйства в этих районах.

Климат этого типа преобладает почти во всей восточной половине США, включая богатые штаты, производящие кукурузу, пшеницу и хлопок, и на значительной части территории Уругвая, Парагвая и Южной Бразилии. (Типичным районом с влажным субтропическим климатом в Советском Союзе является Черноморское побережье Кавказа к югу от Туапсе. — Прим. ред.)

501. Климат западных побережий (СЗ). Для этого климата, как и для климатов, описанных в двух предыдущих вопросах, характерны средние, умеренные температуры (средняя температура самого холодного месяца колеблется между -3 и 18 °C, а средняя температура самого теплого месяца равняется примерно 10 °C).

Большинство районов, в которых господствует этот климат, представляют собой прибрежные территории, расположенные у северной границы умеренной зоны. Близость этих районов к океану обусловливает сравнительно прохладное и влажное лето и мягкую зиму.

Наиболее ярко прохладный морской климат проявляется на Британских островах, западном побережье Франции, прибрежных районах Британской Колумбии (Канада), на некоторых участках южного побережья Чили, на юго-восточном побережье Южной Африки и Австралии и в Новой Зеландии.

502. Холодный влажный климат (D1). В этой климатической зоне средняя температура самого холодного месяца составляет менее -3 °C, а самого теплого — более 10 °C. Осадки могут выпадать на протяжении всего года; явно выраженный сухой сезон отсутствует. Растительность этой климатической зоны представлена хвойными шишконосными и лиственными (периодически, в определенные сезоны сбрасывающими листву) деревьями и высоким травяным покровом. Для этой зоны характерны плодородные культивируемые земли; они располагаются главным образом в центральных районах Северной Америки, Европы и Азии. Наиболее характерными из них являются северная часть центральных штатов США, центральная и юго-восточная Канада, юго-восточные районы скандинавских стран и обширные пространства Восточной Европы и центральной части Советского Союза.

503. Холодный климат с сухой зимой (D2). Годовой ход температур этой климатической зоны не слишком отличается от хода температур в зонах, описанных в предыдущем вопросе. Однако основное количество осадков приходится здесь на летний период; зимы же, как правило, суровые и сухие. Этот тип климата характерен для северной части Центральной Канады и огромных пространств Северо-Восточной Азии.

504. Климат тундры (Е1). В высоких широтах, где преобладает этот тип климата (полярный), средняя температура самого теплого месяца составляет около 10 °C. Единственная растительность, которая способна здесь существовать, — это мхи, лишайники, ягодные кустарники и карликовые ивы. Даже морозостойкие хвойные деревья не могут выжить в этом суровом климате— низкие температуры препятствуют их росту. Тундра (слово русского происхождения, относящееся к пустынным землям арктических районов) — это безлесная холмистая равнина. Условия климата тундры господствуют на арктическом побережье северной Аляски, северной Канады, Сибири и в прибрежной полосе Гренландии.

505. Климат ледяного покрова (Е2). Этот климат преобладает в районах полярного ледяного покрова, где никогда не исчезают лед и снег. Средняя температура самого теплого месяца составляет менее 0 °C.

506. Что мы знаем о типе климатов, существовавших некогда на Земле? Картина климата Земли далекого прошлого начинает вырисовываться лишь с кембрийского периода геологического времени, отстоящего от нас примерно на 500 миллионов лет. Все, что мы можем сказать о докембрийском периоде, — это то, что ледники и ледниковые покровы через интервалы в несколько миллионов лет завоевывали различные части земного шара. Вряд ли можно делать какие-либо определенные выводы о событиях, имевших место в докембрии.

507. Всегда ли климат Земли был таким, как сейчас? В наше время климат земного шара в целом гораздо более суров и характеризуется значительно более резкими различиями между максимальными и минимальными температурами, чем 500 миллионов лет назад.

508. Какой тип климата существовал на Земле в последние 500 миллионов лет? Как это следует из целого ряда имеющихся данных, среди климатов прошедших геологических эпох явно преобладали теплые и умеренные климаты. Температуры в основном были везде одинаковы, без резких колебаний. Полярные районы были свободны ото льда и даже плодородны. Животный мир был гораздо богаче, чем теперь, а на тех огромных территориях, которые ныне бесплодны, процветала растительность. Этот мягкий климат становился более суровым, когда наступали периоды резких, но непродолжительных климатических изменений — ледниковые периоды; но такие холодные периоды составляют лишь около одной десятой, части рассматриваемого периода.

Типичными примерами теплых периодов этого геологического времени являются эоцен (около 50 миллионов лет назад) и юрский период (около 150 миллионов лет назад). Во время эоцена земная растительность была распространена далеко на север, вплоть до северных берегов Гренландии. В Гренландии росли тис. сосна, ель, тополь, береза, орешник и травы. Разительный контраст с нынешней бесплодностью этого района! В юрский период на довольно высоких широтах обитали кораллы — на 50–60° северной широты температура воды в мелких морях составляла около 15 °C, т. е. на 5 °C выше современной максимальной температуры морской воды на тех же самых широтах.

509. Что такое ледниковые периоды? Великие ледниковые эпохи резко отличаются от продолжительных мягких периодов геологического времени. Наиболее поздним и наиболее известным из ледниковых периодов является четвертичное оледенение, начавшееся примерно около миллиона лет назад. За последний миллион лет произошло четыре крупных наступания и отступания ледниковых покровов; продвигаясь к югу, льды вызывали резкие изменения в растительной и животной жизни на Земле.

510. Как далеко продвинулись на юг ледниковые покровы? Ледниковые покровы толщиной в несколько метров постепенно продвинулись южнее Скандинавии, захватив восточную часть Британии. Льды, пришедшие из Шотландии, покрыли Северную Ирландию. В Северной Америке южная граница льда в период его максимального наступления продвинулась южнее нынешней канадской границы, а в долине Миссисипи она достигла широты среднего течения Миссури.

В Европе скандинавские льды переместились к югу вплоть до 50° северной широты, т. е. примерно до широты северной Франции, центральной Польши. Ниже своих современных границ спустились и горные ледники — в Гималаях, в горных цепях России, в Скалистых горах и прибрежных горных цепях Северной Америки, в Андах, Новой Зеландии и даже на экваторе, в Африке. Ледники образовались во многих горных районах, ныне свободных ото льда, — таких, как Новая Гвинея или юго-восточная Австралия.

511. Какую площадь занимали ледниковые покровы в период их максимального наступления? Ученые подсчитали, что ледниковые покровы, вероятно, занимали приблизительно десятую часть земной поверхности. Из этой площади на долю Антарктиды приходилось 12,3 млн. км^2, на долю Северной Америки — 11,6, 3,2 на долю Европы, не менее этого на долю Азии и, наконец, более 2 млн. км^2 льды занимали в Гренландии. Площадь современного. ледникового покрова составляет около 15,5 млн. км^2, причем большая ее часть приходится на Антарктиду и Гренландию.

512. Когда закончился последний ледниковый период? Трудно установить более или менее точно, когда закончился последний ледниковый период. Скандинавские геологи считают, что это произошло около 6500 года до н. э.; они ведут отсчет от времени, когда последние остатки ледникового покрова разделились на две части. Однако к этому времени на большей части Европы уже установился умеренный климат. Еще 20 000 лет назад периферия пространств, покрытых льдами в ледниковые периоды, очистилась ото льда. С другой стороны, в Гренландии и Антарктиде ледниковый период еще до сих пор не кончился. Среди климатологов существуют два мнения: согласно одному из них, мы живем в одной из последних стадий ледникового периода, а согласно другому, современный период представляет собой лишь временное отступление, а Великая ледниковая эпоха еще не кончилась.

513. Какой тип климата существовал в Европе между ледниковыми периодами и нашей эрой? После последнего максимального наступления ледников произошло несколько изменений, или резких циклических колебаний, климата. В период между 8300 и 7800 годами до н. э. на большей части территории Европы преобладал арктический климат; с 7800 по 6800 год до н. э. происходил поворот к холодному и сухому климату. С 6800 по 5600 год до н. э. европейский климат характеризовался сухими холодными зимами и теплыми летними месяцами. В период с 5600 по 2500 год до н. э. господствовал теплый влажный климат, а в 2500—500 годах до н. э. в Европе вновь установился сухой холодный климат. В период между 500 годом до н. э. и началом нашей эры в Европе преобладал холодный и влажный климат.

514. Какие климатические изменения происходили в течение нашей эры? Об изменениях климата, имевших место с начала нашей эры, мы можем судить по множеству достоверных свидетельств. За это время не раз происходили более или менее резкие колебания климата от теплого к холодному и от дождливого к сухому; эти климатические циклы сменялись на протяжении различных отрезков времени. Например, изменения уровня Каспийского моря обусловлены сменой множества таких циклов. В 900 году н. э. он на 9 м превышал нынешний уровень. В 1100 году он был ниже современного уровня на 4,3 м.

Одной из главных причин изменений климата было наступание альпийских, скандинавских и исландских ледников, которое началось около середины XVI века; до конца XIX века, когда это наступание прекратилось, сменилось шесть" периодов наступаний и отступаний. В Норвегии и Исландии ледники до сих пор не сдают своих позиций, которые они заняли еще в XIV веке. Последнее по времени продвижение ледников было настолько значительным, что его назвали Малым ледниковым периодом.

515. Какие климатические изменения сыграли наиболее важную роль в истории цивилизации? Периодические чередования сухих и влажных климатов привели к перераспределению районов оптимального производства основных пищевых культур. Превращение плодородных земель в сухие бесплодные пустыни вызвала массовые миграции людей из одного района в другой: иногда цветущие цивилизации постигал при этом трагический конец. Например, некоторые климатологи считают, что покинутые индейские поселения на американском Юго-Западе представляют собой остатки цивилизации, процветавшей тысячу лет назад. Увеличившаяся сухость климата к XII веку настолько пагубно повлияла на плодородие земель и урожаи, что выращивать сельскохозяйственные культуры стало невозможно. Периодическое высыхание и возрождение озер в Мексике также привело к важным изменениям в жизни населения этой страны. Другим примером влияния климатических изменений на судьбу цивилизаций является Юкатан. В наше время здесь жаркий и влажный климат. Эта страна покрыта густыми лесами, в которых находятся руины величественных городов майя. Культура майя достигла высокой степени развития между IV веком до н. э. и III веком н. э. — в период, когда преобладал сравнительно сухой климат. Позднее произошло значительное удлинение сезона дождей, и постепенно к XV–XVI векам климатические условия стали крайне тяжелыми, что способствовало окончательной гибели майя. (Изложенная точка зрения не является общепризнанной. Причины гибели культуры майя значительно сложнее, изменение климата Центральной Америки можно признать лишь одним из факторов, отрицательно отразившихся на развитии культуры майя. — Прим. ред.)

Между прочим, участившиеся в последнее время засухи на территории США вызывают местные миграции.

Одно из самых резких и значительных климатических изменений, относящихся к концу ледникового периода, произошло около 500 года до н. э. в Европе. Климат к этому времени стал более холодным и влажным. Под мощным натиском торфа на огромных пространствах погибли леса. Уровень альпийских озер внезапно поднялся, горные селения были затоплены, и многие горные районы обезлюдели. Движение через Альпы полностью прекратилось.

516. Изменяется ли климат в наши дни? Существуют места (особенно характерна в этом отношении Скандинавия), где за последние 50 лет наблюдается явная тенденция к повышению температуры. Ледники заметно отступили. Время навигации на северных морях значительно увеличилось. Вызвана ли эта тенденция общим потеплением климата земного шара или просто более или менее локальными влияниями, такими, как изменение океанических течений, — трудно сказать. Изучение всех имеющихся у нас сведений о прошедших климатических колебаниях показывает, что современное потепление климата — не более чем мелкая рябь на фоне тех грандиозных климатических изменений, которые происходят на Земле с тех пор, как она появилась, — четыре миллиарда лет назад.

517. Как можно датировать давние изменения климата? Каждое крупномасштабное изменение тем или иным образом оставляет свои характерные отпечатки на лике Земли. Исследования ледниковых отложений и земной коры под океанским дном дают возможность получить некоторое представление о климате, существовавшем около миллиона лет назад. Находки окаменелых остатков позвоночных очень важны, так как они дают наиболее широкие возможности для того, чтобы судить об изменениях, происходивших в экологическом окружении. Ведь позвоночные обитают на всех глубинах в океанах и почти везде на суше: в прибрежных водах, в горных районах и в воздухе.

Изучая «записи», которые ведут деревья, можно датировать сухие и влажные периоды. Каждый год у дерева появляется новое кольцо — более широкое или более узкое, в зависимости от того, были-ли осадки обильными или скудными.

Детальное знание климатических изменений, происходивших с начала нашей эры, складывается из множества моментов: изменения уровня озер и рек, рост торфяных болот, смена растительности, скорость роста деревьев, определяемая по годичным кольцам, наступания и отступания ледников, расселение и миграции людей (во многих случаях вызываемые климатическими изменениями), письменные свидетельства и старые журналы погоды и, наконец, инструментальные измерения метеорологических элементов.

518. Какие существуют теории, объясняющие климатические изменения земными причинами? Согласно одной теории, которая вызывает больше всего возражений, крупномасштабные изменения температурных условий объясняются дрейфом континентов, происходящим на протяжении геологического времени. Другая теория отводит главную роль мощным извержениям вулканов, в результате которых в высокие слои атмосферы заносится вулканический пепел; он рассеивает солнечный свет, вызывая тем самым ослабление поступающей на Землю солнечной радиации. Ряд ученых причиной климатических изменений считают периоды интенсивного горообразования, которое могло приводить к значительным изменениям путей воздушных потоков и к перераспределению температур.

И наконец, еще одну земную причину, которая может вызывать перемены климата, видят в изменениях океанических течений, которые, возможно, повлияли на распределение температуры в полярных областях Земли.

519. В чем заключаются теории, согласно которым климатические изменения зависят от поступления солнечной радиации? Так как именно Солнце приводит в движение земную атмосферу и служит первопричиной всех явлений погоды, для многих метеорологов кажется логичным и очевидным, что изменения солнечной радиации влекут за собой изменения климата. Ледниковые периоды, как они предполагают, были вызваны уменьшением прихода солнечной радиации, и, наоборот, увеличение его должно было приводить к потеплению или смягчению климата. Но есть ученые, которые считают эту причинно-следственную схему слишком упрощенной и приводят веские доказательства того, почему все должно происходить наоборот. Они исходят из того, что если бы приход солнечной радиации увеличивался, на экваторе это должно было бы проявляться сильнее, чем на полюсах; в результате происходило бы возрастание широтных температурных различий. А это, в свою очередь, приводило бы к усилению атмосферной циркуляции, испарения и, в конечном счете, к увеличению выпадения осадков, причем вполне вероятно, что преобладали бы осадки в виде снега и льда.

520. Могут ли солнечные пятна влиять на климат? Некоторые метеорологи твердо убеждены, что крупномасштабные климатические изменения связаны с циклами солнечной активности. Это кажется логичным — ведь воздействие, которое оказывают солнечные возмущения на верхние слои атмосферы, бесспорно. Но вопрос о соотношении солнечной деятельности с климатическими циклами чрезвычайно сложен, и четкий ответ на него пока не получен.

521. Может ли повлиять на климат изменение земной орбиты? Земля слегка приплюснута у полюсов и кое-где несколько вытянута по экватору. Под влиянием Солнца, Луны и планет она, вращаясь, немного покачивается, ее ось, подобно верхушке волчка, совершает сложные движения. На то, чтобы земная ось совершила полное перемещение и заняла первоначальное положение, уходит 26 000 лет.

Изменения наклона оси приводят к трем различным следствиям, которые, в свою очередь, могут вызывать длительные климатические изменения. Во-первых, происходит изменение угла между орбитой Земли и ее экватором; за период в 45000 лет оно достигает примерно 2,5°. Во-вторых, эксцентриситет земной орбиты меняется за период в 90 000 лет, увеличиваясь до 0,05 при нынешнем его значении, равном 0,016. И в-третьих, если сейчас Земля максимально приближается к Солнцу в январе, то примерно через 10 000 лет это будет происходить в июле; нынешняя же картина восстановится через 21 000 лет.

Эти следствия, которые означают изменение условий получения Землей солнечной энергии, несомненно способны оказывать определенное влияние на климат. Но крайне сомнительно, чтобы это влияние было достаточным для возникновения нового ледникового периода.

522. Какие условия должны соблюдаться при установлении экстремальных значений элементов погоды? Измерения должны производиться в стандартных условиях и точными приборами; наблюдения необходимо вести профессионально. И наконец, чтобы сравнение данных было возможным, их следует брать за достаточно длительный период.

523. Какова самая высокая температура, когда-либо и где-либо зарегистрированная на Земле? Самая высокая температура, составившая 56,9 °C, была зарегистрирована 11 сентября 1922 года в Азизии (Триполитания, Северная Африка).

524. Где и когда наблюдалась самая низкая температура? 5 и 7 февраля 1892 года в Верхоянске (Сибирь) и 1 января 1933 года в Оймяконе (там же) температура опустилась до -67,7 °C. В 1938 году советская пресса сообщала о том, что в Оймяконе была отмечена температура воздуха, равная -77,7 °C.

1 мая 1957 года в Антарктиде, близ Южного полюса, была зарегистрирована температура —73,5 °C. (В Антарктиде, близ Южного геомагнитного полюса, на советской станции Восток, находящейся на высоте 3488 м над уровнем моря, в августе 1960 года была зарегистрирована температура -88,3 °C. — Прим. ред.)

525. В каком месте земного шара самая высокая средняя годовая температура? В Лу (Сомали, Восточная Африка) средняя годовая температура составляет 31 °C.

526. Где наблюдается самая низкая годовая температура? На станции Фрамхейм, в Антарктиде, средняя температура за год составляет -25,5 °C. Средняя температура в окрестностях Южного полюса на высоте около 2700 м над уровнем моря составляет -51 °C. (На станции Восток среднегодовая температура составляет -55,6 °C. — Прим. ред.)

527. Какие максимальные и минимальные температуры были зафиксированы на Земле?

528. Где самая высокая среднегодовая сумма осадков? На горе Уайалиаль (Кауаи, Гавайи) за год выпадает 1196 см дождя. Пожалуй, наиболее знаменитое в этом отношении на Земле место, где выпадают самые обильные осадки, — это индийская деревня Черрапунджи, которая держит рекорд уже много лет (1140 см: В год). Черрапунджи также принадлежит множество других рекордов «по дождям», в том числе: наибольшее количество осадков за период в 12 месяцев: 2604,45 см, с августа 1860 года по июль 1861 года. Наибольшее количество осадков за календарный год: 8262,8 см, 1961 год. Наибольшее количество осадков за календарный месяц: 915,35 см, июль 1861 года. Наибольшее количество осадков за 5 дней: 380 см, август 1841 года.

529. Где самая низкая средняя годовая сумма осадков? В Арике, пустыне на севере Чили, вот уже в течение 43 лет за год выпадает в среднем 0,05 см. Оазис Кхарга (ОАР), возможно, еще более сухое место: в течение года здесь наблюдаются лишь следы осадков.

530. Как распределены максимальные средние годовые суммы осадков по континентам?

531… минимальные средние годовые суммы осадков..?

532. Где выпадало рекордное количество осадков за 24 часа? За 14–15 июля 1911 года в Багуйо, Лузон, Филиппинские острова, выпало 115 см осадков. Кроме этого, рекордное количество осадков было зарегистрировано: 9 сентября 1921 года в Тролле, Техас (97 см); 22–23 января 1943 года в Хэджис-Кэмп, Калифорния (65,3 см). Для Аляски рекордным оказалось количество осадков, выпавшее в Кордове 29 декабря 1955 года и составившее 25,33 см. На Британских островах, в Брутоне, графство Сомерсет, 28 июня 1917 года выпало 23,9 см.

533. Где и когда в США наблюдались максимумы осадков? В Соединенных Штатах максимальное среднее годовое количество осадков, составляющее 376,83 см, выпадает в Винучис, Оксбоу, штат Вашингтон. Наибольшая сумма осадков за календарный год (429,57 см) была зарегистрирована также в штате Вашингтон, близ Кугар. Рекордное количество осадков за календарный месяц (178,85 см) выпадает в Элен-Майн, штат Калифорния. Среди штатов первое место по среднему годовому количеству осадков занимает Луизиана — 137,77 см (в среднем в стране за год выпадает около 74 см).

Что касается туманов, то наиболее «туманным» местом в Соединенных Штатах являются острова Либби, расположенные у побережья штата Мэн; в среднем продолжительность туманов составляет здесь 1554 часа за год. В Пойнт-Рейс, Тихоокеанское побережье, Калифорния, это число равно 1468. В 1907 году на маяке Сэквин было зарегистрировано 2734 часа с туманом.

534. В каких местах США выпадает меньше всего осадков? Гринлэнд-Рэнч в Долине Смерти, Калифорния, получает в среднем за год всего лишь 4,15 см осадков. Самый крайний минимум осадков в Соединенных Штатах был зафиксирован в Багдаде, Калифорния, — за пятилетний период (1909–1913) там выпало всего только 9,82 см осадков. Из всех штатов наименьшее среднее годовое количество осадков получает Невада (22,3 см).

535. Каковы экстремальные величины выпадения снега в США? Наибольшее среднее годовое выпадение снега (1437,7 см) отмечено на станции Парадайс Рэйнджер, парк Рейнир, Вашингтон. Этому же месту принадлежит рекорд выпадения снега за один сезон (2540 см). Наибольшее выпадение снега за календарный месяц (992 см) имело место в 1911 году в Тамараке, Калифорния.

Во время снегопада 14–15 апреля в Силвер-Лейк, штат Колорадо, было побито сразу несколько рекордов, в том числе рекорд выпадения снега за 24 часа — 193 см.

На Аляске максимальное количество снега за календарный месяц (510,5 см) выпало в ноябре 1952 года на перевале Томпсона.

536. Где зарегистрировано самое низкое и самое высокое давление? Самое низкое барометрическое давление, когда-либо зарегистрированное на наземной станции (669,3 мм, или 892,3 мб) было отмечено во Флорида-Кис во время урагана 2 сентября 1935 года. Судами, попавшими в тайфун в Тихом океане и Бенгальском заливе, было зарегистрировано еще более низкое давление — 664,5 и 663,9 мм соответственно, но эти результаты не могут быть признаны официально, так как есть основания сомневаться в том, что инструментальные измерения и наблюдения велись в стандартных условиях и с достаточной точностью. Во время ураганов и особенно торнадо наверняка наблюдается и более низкое атмосферное давление. Так, например, рекордная скорость ветра (100 м/сек.) была зарегистрирована в апреле 1934 года на горе Вашингтон, штат Нью-Хемпшир; точность этого измерения несомненна, но стандартные измерения в таких условиях вести трудно.

Максимальное барометрическое давление, которое когда-либо было отмечено в США, составляет 794,2 мм (1059 мб); оно имело место в Лэндере, штат Вайоминг. 20 декабря 1924 года. Наиболее высокое атмосферное давление на уровне моря — 806,4 мм — было зафиксировано в Иркутске (Сибирь) 14 января 1893 года.

VII

Практическая метеорология

Введение. Чем вы занимаетесь? Выращиваете циннии? Водите самолет? Держите автопарк? Продаете горючее? Строите дома, мосты или дороги? Занимаетесь продажей кондиционирующих установок или хлеба, или мехов? Или, может быть, перевозкой бананов? Управляете универмагом? Командуете войсками? Ставите кинофильмы? Водите яхту?

Чем бы вы ни занимались, вы так или иначе сталкиваетесь с погодой. Ваша деятельность — в скрытой или явной форме — в какой-то степени определяется факторами погоды и климата.

Недавно был произведен учет спроса на метеорологическую информацию в деловых и промышленных кругах Соединенных Штатов. Вот что заявил глава Бюро погоды страны: «Целью этого мероприятия было определить ту экономию или те выгоды (в денежном выражении), которые дает использование ежедневных сводок погоды, прогнозов, штормовых предупреждений и климатических данных. При учете не ставилась задача охватить весь американский бизнес и всю промышленность, но опрос был достаточно широк, чтобы дать представление о значении службы погоды. Общая для Соединенных Штатов сумма экономии за год выражалась десятизначными цифрами — яркое подтверждение той роли, которую играет погода в национальной экономике, и напоминание о том, как зависит от погоды наша повседневная жизнь и средства к существованию».

Задача следующего раздела не сводится только к тому, — чтобы рассмотреть несколько звеньев той цепи, которой, как считается, погода и климат связаны со специфическими отраслями человеческой деятельности. Мы хотели бы предложить несколько общих советов различным группам людей, деятельность которых требует серьезного изучения тех или иных вопросов, связанных с погодой. Одних может интересовать только температура, других — ветер, снег или дождь, состояние атмосферы над сушей или над морем. Но каково бы ни было частное применение этих знаний — это все погода, подчиняющаяся основным общим законам и принципам. Главное — это прежде всего понять принципы, а затем уже искать методы их применения к частным проблемам, для того чтобы наиболее рационально и выгодно использовать знания о погоде и климате.

537. Какие отрасли промышленности больше всего зависят от капризов погоды? Если бы мы составили список отраслей промышленности, ведущие процессы которых самым непосредственным образом зависят от погоды, в него обязательно нужно было бы включить сельское хозяйство, транспорт, связь, отопительную, холодильную, осветительную и кинематографическую промышленности.

538. Что такое агрометеорология? Эта наука изучает зависимость сельского хозяйства от погоды и климата. Наиболее важный и интересующий фермера элемент погоды — это, конечно, осадки, будь то влага в непосредственном смысле слова, т. е. в виде дождя, или влага, накопленная в виде снега. Несмотря на то что сельскохозяйственная климатология — не новая наука (общее ее направление наметилось уже более двухсот лет назад), ощущается серьезный недостаток климатологических исследований, которые можно было бы применить в сельском хозяйстве. Революцию, которая произошла в сельском хозяйстве благодаря появлению новой техники, инсектицидов, фангоцидов, средств поддержания плодородия почвы — удобрений, средств защиты от эрозии, благодаря улучшению существующих сортов семян, выведению новых сортов и разновидностей растений, — эту революцию нельзя вменять в заслугу ни метеорологам, ни климатологам.

Перед агроклиматологией стоят две основные задачи:

1) вести наблюдение за развитием растений и изучать фенологические данные, увязывая их с конкретной погодной обстановкой и климатической средой — с помощью полевых экспериментов;

2) собирать возможно более полный материал о погоде в крупных сельскохозяйственных районах страны и улучшать методы применения этой информации к нуждам сельского хозяйства.

539. Что такое сельскохозяйственная микроклиматология? Эта важная отрасль науки, возникшая сравнительно недавно, изучает зависимость процессов сельскохозяйственного производства от условий погоды и климата. Сельскохозяйственная микроклиматология занимается специальными климатологическими наблюдениями, производимыми над растениями в ограниченном районе в сочетании с точными наблюдениями в приземном слое воздуха.

540. Как образуется почва? Различные типы почв образуются при различных условиях. Чаще всего причиной разрыхления породы являются солнце, дождь, колебания температуры и лед. Некоторые минералы изменяются под действием воды и размываются. В некоторых случаях на таких породах появляется растительность. которая скрепляет их; сначала это могут быть лишь мхи и лишайники, но в конце концов вырастают деревья. Отмирая, они образуют гумус; таким образом, к песку или глинозему добавляются органические вещества. Благодаря бактериям и микроорганизмам начинается процесс гниения, и в почву из воздуха поступает некоторое количество связанного азота. Вымытые минералы и глина скапливаются на небольшой глубине, и постепенно образуется слой почвы совершенно определенного типа, сложившегося под влиянием климатических и иных факторов, которые участвуют в формировании почвы. В химическом смысле почвы делятся на кислые и щелочные, в физическом — на песчаные, глинистые и суглинистые.

541. Какие существуют зависимости между почвой и климатом? Существует множество таких зависимостей. Растительность, например, создает местный климат; над густыми лесами, над лугами, над редкой пустынной растительностью ветер, солнечный свет, снег имеют различную интенсивность. Микроклимат определяется и рельефом местности. Крутые и пологие склоны, склоны, обращенные к солнцу или закрытые от него, даже небольшие холмы и впадины — все это по-своему воздействует на климат. Колебания атмосферного давления у земной поверхности тотчас сказываются на поверхностном слое почвы и даже на более глубоких ее слоях, благодаря порам, в которые проникает воздух.

Температура почвы более всего зависит от содержания воды и органических веществ, растворенных в ней; чем меньше их, тем скорее реагирует почва на изменение температуры воздуха. Температура дождя также оказывает на почву свое влияние. Испарение сопровождается охлаждением и в значительной мере задерживает тепло, поступающее от солнца.

542. От каких элементов погоды больше всего зависит урожай? Наиболее важные из них — температура, влажность и освещенность.

543. Как влияет температура на развитие растений? Температура обусловливает физические и химические процессы, происходящие в растениях, и определяет зону произрастания различных культур. Хотя растительный мир в общем и целом приспособлен к окружающим условиям (некоторые водоросли прекрасно живут в горячих источниках при температуре 93,3 °C, а арктические растения выживают и при температуре -32,2 °C), все же большинство растений способно существовать лишь в пределах довольно узкой зоны. Для каждого вида и разновидности существует определенный температурный минимум, ниже которого-прекращается их развитие, оптимальные условия, при которых развитие идет наиболее интенсивно, и наконец, максимум, выше которого рост останавливается. Урон от холодов, по существу, испытывает вся территория США, даже субтропические плодоводческие области, так как по экономическим причинам сельскохозяйственное производство всегда размещается без учета сезонных и географических ограничений. Одна из задач растениеводства заключается в том, чтобы путем выведения морозоустойчивых сортов свести эти ограничения на нет. Растения по-разному реагируют на холод, и большинство из них обладает удивительной способностью к возрождению, так как не на все составные части растений холод действует одинаково. И, кроме того, холода не всегда вредны для растений. Например, для фруктовых растений, сбрасывающих листья, зимой наступает период отдыха, в течение которого они не развиваются и не подвергаются вредным воздействиям. Для прорастания озимых пшениц также необходим холодный период.

544. Как влияет свет на растительную жизнь? Свет воздействует на растительную жизнь двумя основными способами, причем оба эти способа основаны на сочетании противоположных факторов. Например, для процесса производства питательных веществ внутри растения свет необходим; но, с другой стороны, чем меньше света, тем больше растения вытягиваются в длину. Рост их ускоряется ночью и замедляется в дневное время. Время созревания многих растений зависит от длины дня в большей степени, чем от температуры; они зацветают и плодоносят, только когда дни становятся достаточно длинными. Интенсивность света воздействует на разные растения по-разному. Одни из них достигают максимальной продуктивности при высокой освещенности— это растения, произрастающие в орошаемых районах пустынь. Другие — например, подсолнух, гречиха, табак — лучше развиваются при меньшей освещенности.

545. Как овощеводство соприкасается с проблемами погоды? Когда-то зона произрастания многих овощных культур была очень узкой вследствие жестких климатических ограничений; теперь, однако, они прижились почти во всех районах мира, по климатическим условиям резко отличающихся от их старой родины. Семенные растения культивируются в наиболее благоприятных местах, нередко значительно удаленных от тех областей, где они выращиваются как кормовые. Сейчас практикуется переселение сезонных растений вслед за сезонами: весной — в северном направлении, а осенью — в южном. Молодые растения, выращенные на юге, переправляют морем на север, где высаживают их несколько недель спустя. Для того чтобы удлинить вегетационный период, используют теплицы и парники, холодильные устройства и защитный растительный покров. Чтобы победить засуху и заставить плодоносить пустыни, применяется орошение. Выращиваются новые виды растений, более приспособленные к климатическим условиям. Благодаря современным способам охлаждения, транспортировки и упаковки свежие продукты можно перевозить по суше и переправлять морем или по воздуху на далекие расстояния. И наконец, овощеводы меньше рискуют пострадать от капризов погоды, чем те, кто выращивает другие сельскохозяйственные культуры — например, фруктовые деревья.

546. Какой климатический район США наиболее благоприятен для производства овощей? Самые значительные в Соединенных Штатах области, которые выращивают овощи для продажи, расположены близ крупных водных пространств, которые создают оптимальные климатические условия, или в защищенных от вредных климатических влияний сельских местностях. Специалисты относят к районам такого типа следующие: 1) полоса Атлантического побережья и побережья Мексиканского залива — от штата Массачусетс до Техаса; 2) обширная территория, примыкающая к Великим озерам, — от штата Нью-Йорк до Миннесоты; 3) находящиеся под защитой гор долины в штатах Колорадо, Юта и Айдахо; 4) долина Рио-Гранде в Техасе; 5) побережье Тихого океана и защищенные горами долины в штатах Аризона и Калифорния. В последних трех районах овощи выращивают в основном с применением ирригации.

547. Каковы наиболее низкие температуры, которые способны выдерживать цитрусовые? Среди цитрусовых есть апельсины Сатсама, которые выживают при температуре —7,7 °C; эти апельсины можно продвигать на север. Лимон же не выносит даже температуры —2,2 °C. Остальные цитрусы по восприятию температуры занимают промежуточное положение между этими двумя культурами. В основном первыми замерзают самые мелкие цитрусовые, за ними следуют более крупные, и, если температура падает слишком низко, вымерзают уже цитрусовые деревья.

548. Как садоводы борются с заморозками? Когда температура достигает критических пределов (-1,1, -1,6 °C), пускаются в ход многочисленные обогревательные установки, размещенные на каждом акре сада. Установленные на вышках ветровые механизмы, представляющие собой пропеллеры, работающие от мощного двигателя, поворачиваются так, чтобы воздух циркулировал вокруг сада и, насколько это возможно, разгонял тонкий слой переохлажденного воздуха. Иногда применяется искусственное освещение; теоретически это должно способствовать усилению циркуляции сока в растениях. Еще один метод борьбы с холодом заключается в том, что почки присыпают землей.

549. Как воздействуют на цитрусовые температура и влажность? При высоких температурах кожура растений приобретает зеленый или желто-зеленый цвет, при более низких же температурах цвет кожуры ярко-желтый или оранжевый. Для получения нормального урожая цитрусовым требуется около 90 см воды в год, будь то осадки или вода, поступающая от оросительных систем.

Высокая относительная влажность, по-видимому, благоприятно сказывается на растениях: кожура у них делается гладкой и тонкой, плоды — сочными; низкая же влажность в сочетании с низкими температурами приводит к тому, что плоды опадают недозрелыми. Климатическими условиями определяются и болезни растений, и наличие вредных насекомых; для влажных районов характерны одни виды насекомых и болезней, для сухих — другие.

550. Что такое сезон роста? Сезон роста для овощных культур, чувствительных к холодам, — так называемых теплолюбивых культур — определяется числом дней, отделяющих дату последнего губительного заморозка (весеннего) от даты первого осеннего заморозка. Под сезоном роста и подразумевается обычно длина периода между этими датами.

551. Какова продолжительность сезона роста в различных районах Соединенных Штатов? В некоторых местах полуострова Флорида никогда не наблюдаются низкие температуры и, соответственно, весь год длится безморозный период. Но это единственные места в Соединенных Штатах, не подверженные заморозкам. На большей части территории Флориды, на побережье Мексиканского залива и в благоприятных в климатическом отношении районах Аризоны и Калифорнии продолжительность сезона роста составляет 260 дней. В северной части хлопкового района этот сезон длится около 200 дней, а в северной части кукурузного района — 140–150 дней. В северной части штата Мэн и северной Миннесоте, где основными культурами являются кормовые травы, картофель, ячмень и овес, сезон роста продолжается около 100 дней; в северных же районах Запада он длится 90 дней.

552. Как глубоко проникают заморозки в землю? Средняя глубина проникновения заморозков в почву сильно варьирует в зависимости от широты места и продолжительности холодного периода. Например, для северных частей штатов Алабама, Миссисипи, Джорджия и Луизиана эта глубина составляет от 2,5 до 7,5 см. В северных штатах глубина промерзания почвы колеблется в значительных пределах — от 30 до 180 см. В некоторых арктических районах вечная мерзлота проникает в почву до глубины более 60 м.

553. Как густой лес влияет на климатические условия? Густой лес нередко сравнивают с огромным зонтом. Сведение леса или, наоборот, увеличение лесного массива может в определенных пределах оказывать местное влияние на климат. В лесных районах температуры более низкие, освещенность значительно уменьшена, температура почвы на несколько градусов выше и промерзает почва гораздо меньше. Влажность там также высока, поэтому на прилегающих к лесу полях выпадает обильная роса и часто образуются туманы. Испарение с почвы, занятой лесом, также невелико. То же можно сказать и о скорости ветра.

Почва в лесу обладает повышенной влагопоглотительной способностью. Значительность этих запасов подземных вод хорошо иллюстрирует такой пример: если бы уровень грунтовых вод в долине Теннесси поднялся на 15 см, то это количество воды вместе с запасами подземных вод в четыре раза превысило бы запас воды в водохранилище Норриса.

554. К каким последствиям приводит сведение леса? Когда обнажаются лесные земли, повышается температура воздуха, значительно усиливаются скорости ветра и увеличивается испарение; все это неизбежно ведет к разрушению почвы. Измерения, производившиеся в различных местах, также показывают, как велика роль лесного покрова в уменьшении поверхностного стока и опасности паводков.

555. Как влияют погодные условия на распространение лесных пожаров? Когда с деревьев облетает листва, а травы, кустарник и отмершие деревья высохли и по прогнозу ожидается низкая влажность, нужно проявлять в лесу крайнюю осторожность. Если, к тому же, есть вероятность, что ветер усилится, требуются еще большие предосторожности. Множество лесных пожаров начинается именно при низкой влажности и сильном ветре, а также при «сухих» грозах; такие пожары чрезвычайно опасны и разрушительны. В горных районах Запада, где с подветренных склонов гор на леса устремляются теплые ветры — фёны, опасность пожара особенно велика.

556. С какими специфическими метеорологическими проблемами сталкивается гражданская авиация? Когда пилот авиалинии готовится к полету, его больше всего заботят несколько типов явлений погоды, которые могут создать опасные для полета условия. При взлете и посадке условия видимости и высота облаков учитываются так же тщательно, как и возможность сильных порывов ветра. Во время полета образование льда на плоскостях, лопастях винта, вертикальном и боковом стабилизаторах, заборниках воздуха в двигателе или в карбюраторе — все это в совокупности — может привести к увеличению встречного сопротивления, уменьшению подъемной силы, падению тяги и резкому снижению мощности моторов, т. е. к нарушению нормального полета.

Вторым важным предметом забот пилота является турбулентность. При сильной турбулентности самолет испытывает болтанку — бесконечные, толчки, ведущие к опасным перегрузкам и внутренним перенапряжениям. Турбулентность, наблюдающаяся вблизи струйных течений, в сильных вертикальных потоках, возникающих в грозовых районах, или по соседству с горными цепями, требует от пилота особого внимания.

Еще одна опасность, которая подстерегает пилота в воздухе, — это сильные грозы.

557. Как в гражданской авиации обеспечивается безопасность полета? В основе метеорологического обеспечения безопасности полетов лежит непрерывный анализ сводок погоды, поступающих с огромной сети метеорологических станций, расположенных на территориях, над которыми проходят воздушные трассы. Информация об условиях погоды на поверхности земли и на высотах изучается, обрабатывается метеоспециалистами и в сжатом виде передается пилотам и экипажу, с тем чтобы информировать их об ожидаемых условиях погоды на всем протяжении полета — от точки взлета до точки приземления. Многие крупные авиакомпании в дополнение к службе прогнозов для авиации при Бюро погоды держат целый штат опытных метеорологов.

Сегодня, когда на борту самолета имеются такие современные технические средства, как противообледенительное и радиотехническое (радарное) оборудование, совершенные приборы навигации и связи, самолет превратился буквально в воздушную станцию погоды. Каждый пилот теперь имеет основательную метеорологическую подготовку, позволяющую ему правильно использовать непрерывный поток информации о погоде, поступающей на борт самолета. Удивительно большое количество метеоданных, гарантирующее безопасность полетов на рейсовых авиалиниях, отражает то пристальное, неослабное внимание, которое уделяют администрация авиалиний и множество государственных учреждений проблемам погоды для авиации.

558. Действительно ли самолеты летают на высотах, где «нет погоды»? Хотя самолеты гражданской авиации летают на таких высотах, на которых, как некоторые думают, «погода не проявляет себя», им все же приходится сталкиваться со многими опасными явлениями погоды, в том числе с турбулентностью и облаками. В основном современные самолеты, летающие на значительных высотах, гораздо меньше подвержены воздействию тех сложных и опасных условий погоды, которые характерны для нижних слоев атмосферы. Детальные сводки погоды позволяют выбирать такие маршруты, на которых ожидаются минимальные трудности. За короткий полувековой период, отделяющий нас от первого полета, авиалинии превратились, по сути дела, в хорошо освоенные воздушные пути, по которым во всем мире осуществляется большинство туристских и торговых сношений.

559. Что такое воздушные ямы? Воздух, подобно морю, находится в постоянном движении; и самолет испытывает на себе это движение. В атмосфере нет воздушных ям, т. е. участков вакуума. Но здесь есть ветры, дующие в горизонтальном направлении, и вертикальные воздушные потоки, бросающие самолет вверх и вниз. Эти вертикальные потоки иногда вызывают небольшую потерю высоты полета самолетом, который движется вместе с воздушным потоком вниз и вверх, так же как судно по морским волнам.

560. Какие условия погоды вызывают задержку или отмену полета? Условия погоды как в пункте назначения, так и в промежуточных аэропортах и в пункте вылета должны превышать определенные стандарты. Дальность видимости, т. е. расстояние, в пределах которого можно разглядеть предметы на земле, и высота облаков, т. е. расстояние между поверхностью земли и нижней кромкой облаков, когда они закрывают более половины неба, — вот два важнейших фактора, от которых зависит, может состояться полет или нет.

561. При каких условиях погоды аэропорты закрываются для всего гражданского воздушного транспорта? Значения минимальной видимости и высоты облаков, влекущие за собой ограничения полетов, бывают самыми различными. Это определяется как местными ограничениями, связанными со взлетом и посадкой, качеством стартовой дорожки, осветительного оборудования и другими подобными факторами, так и различными стандартами, принятыми для дневных и ночных полетов. Так, например, в аэропорту Нью-Йорк двухмоторные самолеты выпускаются только в том случае, если высота облаков составляет по меньшей мере 100 м, а видимость — 1600 м. Для четырехмоторных же машин достаточно, чтобы высота облаков равнялась 60, даже 30 м, а видимость — 800 и 2000 м соответственно в дневное и ночное время.

Для горных и долинных аэропортов допустимые минимумы выше. Для аэропорта Уилке-Барре (Пенсильвания) высота облаков не должна быть меньше 150 м при видимости, равной 1600 м. Для аэропорта Ратлэнд (Вермонт) минимально допустимыми считаются высота облаков, равная 750 м, и видимость, составляющая 3200 м; ночные полеты гражданских самолетов в районе этого аэропорта не разрешаются.

562. Какое государственное учреждение США занимается общим руководством полетами и разработкой стандартов? В основном этим занимаются Департамент гражданской аэронавтики, осуществляющий в широких, масштабах регулирование воздушного сообщения, и Управление гражданской аэронавтики, которое разрабатывает официальные руководства и инструкции и контролирует соблюдение летных правил. В каком-то отношении УГА представляет и защищает общественные интересы, способствует и содействует лучшему пониманию и разрешению проблем, связанных с обеспечением полетов самолетов гражданской авиации.

563. Какие предосторожности, связанные с климатическими условиями, нужно соблюдать при разработке любых конструкций? Техника — одна из отраслей индустрии, на которую климат оказывает более глубокое воздействие, чем непосредственно погода. Если дамбы обваливаются, мосты рушатся, а строительные проекты полны недостатков, то это происходит потому, что инженеры-проектировщики пренебрегают допусками на максимальное накопление воды, аномально сильные ветры и множество климатических экстремумов, характерных для того или иного района. Это факт, заслуживающий глубокого сожаления. Катастрофа с Паджетским южным мостом, имевшая место в 1940 году, произошла из-за того, что проектировавшие его инженеры не сочли нужным изучить режим ветров, которые могут достигать здесь огромной силы.

564. Как связано с климатом и погодой жилищное строительство? Микроклиматология — новая наука, изучающая погоду на небольшой территории, — показывает, что многие дома, которые строятся без учета особенностей местного климата, должны испытывать влияние таких факторов, как наклон земной поверхности, ориентация дома по отношению к солнцу, расположение его по отношению к господствующим ветрам, водопоглотительная способность окружающей почвы, близость водных пространств и т. д. Знающий инженер-строитель заранее спланирует дом так, что он будет наилучшим образом приспособлен к местному климату. При этом он с максимальной точностью учтет влияние солнца, температуры и ветра. Консультант-климатолог в начале строительства принесет гораздо большую пользу, чем декоратор интерьера.

565. Как связан с погодой железнодорожный транспорт? Самыми важными погодными факторами для железнодорожных перевозок являются видимость, осадки и некоторые особые явления погоды. Нужно очень внимательно следить за резкими изменениями погоды, особенно за теми из них, которые связаны с избыточным выпадением осадков, способным привести к размыву путей или разрушению железнодорожных мостов. Снежные заносы и обледенение путей также представляют большую опасность для эксплуатации железнодорожных линий. Для борьбы с этими явлениями требуются снегоочистители, которые зимой всегда должны находиться в полной готовности.

В условиях сильного обледенения нередко происходят обрывы телефонных и телеграфных проводов. Иногда при этом на протяжении нескольких километров выходят из строя важные железнодорожные коммуникации, не говоря уже о путевом оборудовании, которое, оказываясь под ледяным покровом, часто перестает функционировать.

566. Как зависит от погоды автомобильный транспорт? Условия вождения как пассажирских, так и грузовых машин чрезвычайно зависят от количества и типа осадков, выпадающих в пути, особенно если это твердые их разновидности — мокрый снег, град или частицы льда. Поверхность шоссе становится опасно скользкой. В зимнее время газеты почти ежедневно сообщают о трагических происшествиях, причиной которых явилось обледенение дорог или плохая видимость при туманах, поземках или, опять-таки, изменение условий движения, вызванное резким потеплением или похолоданием.

567. Какие элементы погоды вызывают особый интерес у моряков? Как и всех людей, которые работают не в помещении., моряков, по-видимому, интересуют солнечное сияние, облачность, ветер и дожди — факторы, от которых зависит то удовольствие, которое приносит им их профессия. Однако особый интерес вызывают у них два проявления погоды, от которых зависит не просто их комфорт. Первое из них — видимость, в частности, ее ухудшение, вызванное туманом. Второе — ветер и волнение, которое он поднимает на море.

568. Как правительство получает сведения о погоде для нужд моряков? Среди множества специализированных служб, имеющихся при Бюро погоды США, есть Морская служба. Она занимается обеспечением мореплавания информацией о погоде, издает различные публикации, предназначенные для моряков. В этих брошюрах и буклетах содержится расписание основных радиопередач, в которых даются сведения о погоде на отдельных прибрежных или открытых водных пространствах.

В недавно начавшей выходить публикации Бюро погоды США — «Журнал погоды для моряка» печатаются статьи по морской метеорологии и климату. Это издание выпускается раз в два месяца.

569. Какие проблемы, связанные с погодой, стоят перед ведомством связи? Общую опасность представляют бури и гололед. Под напором сильных ветров или под тяжестью ледяного покрова на протяжении многих километров происходят обрывы телеграфных и телефонных проводов, если они не упрятаны под землю, а проложены по открытой местности. Во время особенно сильных ветров или при гололеде могут обрушиваться на землю радио- или телевизионные антенны и даже трансляционные башни. Нарушения радиосвязи, правда, не столь явные, могут быть вызваны и явлениями солнечной активности, которые воздействуют на слои ионосферы, отражающие радиоволны.

570. От каких факторов погоды зависит топливно-нефтяная промышленность? Когда, для различных нужд, запасаются нефтью, необходимо заранее, до наступления отопительного сезона, определить, сколько нефти потребуется для отопления. Если температура воздуха очень сильно отклоняется от ожидавшейся, существует риск запасти нефти слишком много или слишком мало. Если зимние температуры окажутся ниже обычных средних температур, например, на 10°, это может привести к недостатку нефти. Если же во время отопительного сезона теплее, чем обычно, то возникнут излишки нефти и связанные с этим затруднения на топливно-нефтяном рынке. Из всего сказанного следует, что для этой отрасли промышленности должны широко использоваться долгосрочные прогнозы температуры.

571. Как влияет погода на производство стали? Во всех процессах производства стали — от добычи руды до отправки готовой продукции — погода играет определенную роль, хотя обычно ее считают само собой разумеющейся. Степень промерзания рудного тела и длительность замерзания водоемов определяют длину сезона перевозок руды. Работам в гаванях и доках нередко мешают сильные ветры, тяжелые ледовые условия, туманы и волнения. Снег и дождь затрудняют доставку сырья, необходимого для производственного процесса. Например, на тепловой режим газов в доменных печах влияет содержание в воздухе водяного пара. Летом высокая влажность может привести к быстрому корродированию сталелитейной продукции, хранящейся на открытом воздухе.

572. Как воздействуют на осветительную промышленность резкие перемены погоды? Обычно электросеть больших городов работает в течение суток с различной нагрузкой: в середине дня она минимальна, к вечеру же и ранним утром она увеличивается. Если в полуденное время над городом внезапно появляются кучево-дождевые облака и становится темно, одновременно включаются тысячи ламп. Это создает сильную дополнительную нагрузку на действующие в данный момент генераторы электростанции, поэтому нужно как можно быстрее ввести в действие дополнительные генераторы.

573. С какими проблемами погоды связаны кинорежиссеры? Производство фильмов, будучи связано с необходимостью вести натурные съемки, требует огромных денежных затрат. Когда съемки фильма ведутся на местности, требования, которые предъявляет режиссер картины к метеорологам, фантастически прихотливы. Он требует точного предсказания условий естественного освещения, облачных образований как фона картины, самых различных типов восходов и закатов, характера ветров; короче говоря, ему нужна детальная информация о погодных условиях, которые можно было бы использовать для съемок.

574. Как связана с метеорологией химическая промышленность? Одной из серьезных проблем, которые требуют специального изучения с точки зрения метеорологии, является контроль за загрязненностью атмосферы. Метеорологи делают попытки предсказывать скорость рассеивания газов, поднимающихся из дымовых труб, и помогают правильно выбирать сечение и размеры дымовых труб для строящихся предприятий.

575. Как зависят от погоды реклама и торговля? Служащим универмагов давно уже известно, насколько зависит выручка от погоды. В финансовых отчетах многих универмагов рядом с суммой выручки за день регулярно помещается краткое описание погоды. Это делается с той целью, чтобы точнее определить «плановую выручку» на тот же день будущего года. Хотя этот метод корреляции страдает множеством недостатков, он становится той платформой, на которой ведутся возможно более точные расчеты с учетом зависимости торговли в универмагах от погоды. В некоторых универмагах, основываясь на предполагаемом влиянии погоды на сбыт товаров, разрабатывают методы рекламы и торговли.

576. Как зависит от погоды потребление газа? Погода — важный фактор, влияющий на потребление газа; спрос клиентов на газ определяется тем, какова температура воздуха, сила ветра, облачность и осадки. Первая обязанность метеоролога, работающего на газовую компанию, состоит в том, чтобы снабжать информацией о погоде лиц, регулирующих производство и распределение запасов газа. Клиент должен заказывать газ заранее, за 24–36 часов, в зависимости от времени, которое занимает перевозка газа от места его добычи до склада. Очень важно следить за температурой воздуха. Когда температура в среднем держится около 18 °C, понижение ее хотя бы на один градус будет означать, что ежедневное потребление газа клиентами увеличится примерно на 800 000 м^3.

577. Как связаны с погодой взрывы на шахтах? При изучении причин наиболее сильных взрывов, произошедших на 41 угольной шахте, было установлено, что взрывы эти были вызваны условиями погоды. Во всех этих случаях, за исключением одного, имело место резкое падение барометрического давления, обусловленное вторжением циклонических возмущений. Большинство взрывов произошло приблизительно через день или несколько дней после того, как наблюдалось минимальное давление. Возможно, это объясняется тем, что в условиях пониженного атмосферного давления усиливается выделение газа из угля. Если (в плохо вентилируемых шахтах) количество газа увеличивается до таких пределов, что вентиляторы не справляются со своей ролью, газ может скапливаться в таких количествах, что воздух в шахте превратится во взрывчатую смесь. Поэтому нужно специально предупреждать шахтеров о понижении барометрического давления.

578. Какое влияние оказывают погода и климат на военные действия? Рассказы. о роли, которую играет погода в военных операциях, могли бы составить целый том. Стихия влияет на исход сражения, и в зависимости от погоды первые же столкновения армий принимают тот или иной оборот. Как выразился один журнал накануне второй мировой войны, «погода, после сытых желудков, — вот что важнее всего в войнах». В последующих крупных войнах, если таковые разразятся, боевые действия будут вестись в верхних слоях атмосферы и в космическом пространстве, и исход этих войн, возможно, будет зависеть от подготовки и действий специалистов метеорологов, геофизиков и астрофизиков.

В следующих вопросах рассмотрим несколько взятых наугад примеров того, как в различные периоды истории погода влияла на военные действия. (Примеры, рассматриваемые ниже, лишь условно можно признать иллюстрацией к верному в общем тезису автора о значении климата и погоды в военном деле. Автор упрощенно трактует этот вопрос, игнорируя многие другие факторы, гораздо более важные. — Прим. ред.)

579. Какую роль сыграла климатология в бомбардировках Берлина? Климатология сыграла важную роль в бомбардировках Берлина во время второй мировой войны, носивших название «операция Челнок». Метеорологическая служба ВВС США обобщила детальные статистические данные, в частности, о приблизительной повторяемости особых типов облачности и условий видимости в каждом пункте. Эти данные позволили точно высчитать максимально возможный запас горючего и полезную нагрузку самолетов. Частота повторяемости указанных метеорологических элементов, предсказанная на основе приближенного климатологического анализа, точно совпала с частотой, наблюдавшейся в действительности.

580. В какой связи с климатологией находилось вторжение Германии в Польшу в сентябре 1939 года? Вторжение в Польшу, развязавшее вторую мировую войну, было предпринято в сентябре, когда, как определили немецкие метеорологи, проанализировав многолетние данные о погоде, следовало ожидать, что земля будет достаточно сухой для немецких танков, а облачность не будет сильно затруднять использование пикирующих бомбардировщиков, являвшихся основной ударной силой гитлеровской Германии в начале второй мировой войны.

581. Какую роль сыграла погода во время эвакуации в Дюнкерке? В июне 1940 года, когда Бельгия неожиданно капитулировала, английские экспедиционные войска в составе 200 тысяч человек и более чем 100 тысяч французских и бельгийских солдат оказались в чрезвычайно рискованном положении. Они пробили себе путь через всю Северную Францию к Дюнкерку, где были сконцентрированы воздушные и морские силы Британии.

Несмотря на героические действия на море и в воздухе, сомнительно, что эта эвакуация окончилась бы столь поразительным успехом (потери составили менее 10 %), если бы не густой туман, который пришел на Английский канал со стороны моря; он-то и прикрыл операцию от немецких пикирующих бомбардировщиков.

582. Как японцы обратили себе на пользу погоду на Алеутских островах? Алеутские острова, район постоянных штормов, были захвачены японцами при бурной погоде; американские самолеты в это время стояли на земле. Позднее, опять-таки во время шторма, была произведена эвакуация острова Киска; она прошла столь успешно, что американцы, предпринявшие массированную атаку, нашли совершенно пустой остров.

583. Как погода причинила ущерб военно-морскому флоту США во время второй мировой войны? Один из наиболее тяжелых ударов, который ВМФ США получил во время второй мировой войны, был нанесен не японцами, но тайфуном 17–18 декабря 1944 года, начавшимся во время отхода американских кораблей после ряда атак на остров Лусон в Тихом океане. Отряд состоял из 20 транспортов, 8 линкоров, множества небольших судов и плюс ко всему из двух дюжин танкеров. В чрезвычайно краткой сводке погоды, где сообщалось об опасности, не было точно указано местоположение центра урагана; он налетел на суда разрушительным шквалом (сила ветра достигала 240 км/час). Вместе с несколькими кораблями погибло 790 человек.

584. Какая нужна была погода для вторжения в Нормандию во время второй мировой войны? Прогнозисты столкнулись со сложным переплетением требований, которые предъявляли к погоде различные рода войск. Моряки не хотели, чтобы в Ла-Манше был сильный ветер и волнение. Для воздушного транспорта требовалось, чтобы потолок облачности был не менее 750 м, а видимость— 5 км. Для операций же тяжелых бомбардировщиков нужно было, чтобы потолок облачности был не ниже 3300 м, а облака, лежащие ниже 1500 м, закрывали бы не более половины неба. Для легких же бомбардировщиков высота облаков должна была быть не меньше 1300 м, а видимость над целью — не менее 5 км. Летчики-истребители требовали, чтобы высота облаков равнялась по меньшей мере 300 м.

585. Как обеспечивался прогноз погоды на день «Д», т. е. день вторжения? Климатологи, работавшие под руководством командующих офицеров в конце зимы, установили, что месяцем, который наиболее отвечает специфическим требованиям, предъявлявшимся к погоде воздушными, морскими и сухопутными родами войск, является июнь. Высшее командование ориентировочно назначило проведение операции на начало или середину июня 1944 года; выбор же точной даты должна была сделать специально подобранная группа прогнозистов. Эта группа состояла из четырех английских военных метеорологов и двоих метеорологов из штаба Стратегических воздушных сил США. Хотя последнее слово принадлежало этой группе, большая часть текущих анализов погоды для Главного штаба соединенных экспедиционных войск делалась метеорологической группой стратегических воздушных сил США в Европе.

586. Как повлияла погода на исход сражения при Арденнах? Немцы, которые в 1944 году вели последний отчаянный бой за победу, застали врасплох союзную армию в Арденнском секторе. Авиация союзников оказалась почти беспомощной из-за плохой погоды, которая в то же время была на руку наступавшим немцам. Наконец погода прояснилась и позволила оказать сильную поддержку с воздуха 1-й и 3-й армиям США, которые разбили войска Рунштедта; но эта победа стоила союзникам 50 000 солдат.

587. Что побудило к развитию методы местных предсказаний погоды во время первой мировой войны? Широкое использование ядовитых газов и дымов в этой «окопной» войне требовало применения более эффективных способов прогнозирования ветров, дующих на уровне земной поверхности и в нижних слоях воздуха; температуры приповерхностного воздуха и земли; видов и интенсивности осадков. Было множество случаев, когда слабый, согласно прогнозу, ветер приводил к тому, что газ оборачивался против самих нападающих.

Резкая активизация действий авиации над Францией, наблюдавшаяся в более поздний период войны, также форсировала развитие методов предсказания ветров в верхних слоях атмосферы и условий облачности.

588. Как погода способствовала поражению англичан при Галиполи? В 1915–1916 годах британские экспедиционные войска дважды атаковали пункт Галиполи (расположенный на Турецком полуострове) в надежде захватить Константинополь. Но это им так и не удалось, потому что местный климат путал карты англичан в такой же степени, — если не больше, — как тщательна замаскированные огневые точки защитников Галиполи. Первая операция планировалась без какого-либо учета особенностей турецкого лета, напоминающего лето в пустыне. В результате в первую летнюю кампанию обнаружилась опасная нехватка запасов воды. В зимнюю кампанию резкие сильные ветры и холода способствовали гибели английских войск.

589. Почему считается, что причиной падения Наполеона была погода? В суровую российскую зиму 1812 года от великой наполеоновской армии осталась жалкая кучка в несколько тысяч изможденных солдат, которые еле вернулись к себе во Францию, побежденные безжалостными холодами. Но именно Ватерлоо, величайшая битва XIX века, где погода буквально делала историю, означало конец наполеоновской кампании и его падение.

590. Как погода помогла разбить Наполеона при Ватерлоо? В ночь с 17 на 18 июня 1815 года проливной дождь с громом и молниями разразился несколько южнее Брюсселя, где армия Наполеона встретилась с английской армией под командованием Веллингтона и с прусской армией под началом Блюхера, которая стояла в нескольких километрах от англичан, готовая прийти им на помощь. Лишь несколько тысяч метров раскисшей от дождя земли разделяло англичан и французов. Наполеон назначил наступление на 6.00, но он страстно хотел, чтобы земля подсохла, что позволило бы ему быстро и эффективно сконцентрировать свою артиллерию, и потому решил обождать несколько часов, надеясь, что появится солнце. Солнце не появилось, и поле боя по-прежнему представляло собой сплошное месиво. Только в полдень французы получили приказ наступать. Когда между армиями завязался ожесточенный бой, с фланга появились войска Блюхера и атаковали армию Наполеона; французы обратились в поспешное бегство. Это означало, что Сто Дней кончились. Виктор Гюго писал об этой исторической битве: «Нескольких капель воды… тучи, не вовремя пересекшей небо, оказалось достаточно для ниспровержения мира».

591. Как повлияла погода на ход войны за Независимость? В марте 1776 года лорд Хью, лорд Перси и адмирал Шулам решили, дождавшись наступления ночи, пойти в контратаку на войска генерала Вашингтона, которые с невероятной быстротой продвигались к Дорчестерским холмам близ Бостона. Пока англичане выжидали, с юга налетел сильнейший ветер с проливным дождем. Суда выбросило на берег, и это настолько задержало передвижение войска, что стало ясно: попытка нападения неизбежно провалится. Хью созвал военный совет, и его члены пришли к решению о немедленной эвакуации из Бостона.

592. Как погода нанесла урон Испанской армаде? Август 1588 года был для Атлантики штормовым месяцем. Огромные испанские галионы плыли, подгоняемые западными ветрами, которые уменьшали их способность маневрировать против небольшой и быстрой английской флотилии. Хваленая армада поплелась обратно в Испанию, причем половина ее стала жертвой ловких англичан и погоды.

593. Как погода подвела Александра Великого? История свидетельствует, что погода нанесла великому стратегу жестокий удар; это произошло около 325 года до н. э., во время очередной его кампании, незадолго до конца его карьеры. Возвращаясь домой из Индии через Месопотамию, утомленная армия Александра расположилась лагерем в Балухистане (западный Пакистан), носившем тогда название Дедросии. Погода была жаркая и чрезвычайно сухая, и люди расположились в балках, характерных для этой местности. Неожиданно поднялась сильная гроза с ливнем, и это вызвало такой невероятно быстрый и обильный приток воды, что тысячи людей погибли, захлестнутые потоком, пропало также и много ценного снаряжения.

594. Как погода уничтожила персидскую армию? Одна из наиболее крупных известных в истории катастроф, причиной которых послужила погода, произошла около 500 года до н. э. Камбисес, персидский шах, захватил Египет, и теперь его огромная армия двигалась через Ливию к оазису Сиева. Внезапно армию накрыла свирепая песчаная буря; горячий ветер окутал людей плотными облаками песка. Считают, что из всей армии в 20000 человек уцелела только горстка людей.

VIII

Медицинская метеорология

Введение. Около 2500 лет назад Гиппократ, отец медицины, написал трактат под названием «Воздух, вода и местность». В своем труде он показал глубокую зависимость самочувствия и здоровья человека от климата. На протяжении длительного исторического периода человек, пытаясь объяснить причину той или иной болезни, основывался только на идеях Гиппократа о роли окружающей среды. В конце девятнадцатого столетия в связи с открытиями Пастера интерес к климатическим факторам как к причине болезней уменьшился. В медицинских исследованиях произошел резкий поворот от изучения связей человека с окружающей средой к бактериологии и смежным с ней дисциплинам.

Теперь, вооруженная современными техническими средствами, наука о влиянии погоды и климата на самочувствие и здоровье человека выходит из летаргического состояния. Разумеется, эта древняя и вечно молодая наука переживает болезнь роста. До сих пор мы не имеем критического обзора этой науки, и границы ее кажутся нам безнадежно широкими. Но большинство медиков, даже если они занимаются другими областями медицины, неизбежно приходят к выводу о том, что здоровье и самочувствие человека находятся в тесной зависимости от физической среды.

Следующий раздел преимущественно представляет собой изложение данных, полученных теми медиками, физиологами и метеорологами, которые специализируются на исследовании влияния погоды и климата на человека. Эта глава никоим образом не претендует на исчерпывающее освещение вопроса. Цель ее — рассказать в общих чертах о некоторых наиболее важных областях медицинской метеорологии.

595. Что такое биоклиматология? Биоклиматология в широком смысле этого слова — наука, которая изучает влияние физической среды в целом на все живое. Предметом ее исследований являются реакции и поведение растений и животных, обусловленные различными факторами, из которых складываются погода и климат, как-то: температура, влажность, атмосферное давление, солнечный свет, ветры и осадки. В этом разделе книги раскрываются некоторые основные аспекты воздействия погоды и климата на человека.

596. Как человеческий организм приспосабливается к резким изменениям погоды? В теле человека постоянно происходит работа, направленная на то, чтобы поддерживать равновесие между теплом, которое оно вырабатывает, и теплом, которое оно отдает во внешнюю среду. Во многих отношениях его можно уподобить автоматической нагревательной и охлаждающей системе. Основным источником тепла является пища, которую мы едим. Тепло возникает и поддерживается в нашем теле благодаря процессам окисления, сопровождающим усвоение пищи. Тепло поступает и из окружающей среды путем теплопроводности, конвекции и теплоизлучения.

Но наш организм не может накапливать слишком большие запасы тепла. Ему необходимо избавляться от излишков тепла; это достигается четырьмя способами: испарением (когда выделяется пот, организм охлаждается), теплоизлучением, конвекцией и теплопроводностью. Какое-то количество тепла уходит с испражнениями.

597. Какой участок мозга действует подобно термостату? Человеческий организм обладает терморегулирующим механизмом, который обеспечивает сохранение баланса между приходом и потерей тепла и помогает ему приспосабливаться к изменениям погоды и климата. Это гипоталамус, расположенный рядом с гипофизом в задней части мозга, в том месте, где он соединяется с позвоночным столбом; гипоталамус успешно справляется со своей ролью термостата. Этот чувствительный тепловой центр бдительно охраняет соседний с ним гипофиз; мгновенно реагируя на тепло или холод, он посылает сигнал тревоги общей системе желез.

Охраняющая роль теплового центра заключается в том, что он дает толчок ряду сложных, тесно связанных между собой процессов, которые обеспечивают нормальное функционирование организма.

598. Как организм реагирует на тепло? Когда человек совершает активную мышечную работу или когда температура воздуха поднимается выше, чем обычно, кровеносные сосуды расширяются. В результате кровь приливает к поверхности тела, повышается температура кожи и через конвекцию, теплопроводность и теплоизлучение увеличивается отдача тепла в окружающий воздух. Если температура кожи будет продолжать увеличиваться, может быть достигнут такой предел, когда организм перестанет отдавать тепло путем теплоизлучения и теплопроводности, потому что температура окружающего воздуха выше температуры поверхности тела. На этой стадии вступают в действие потовые железы; в данном случае теплоотдача путем выделения пота становится основным и единственно возможным способом удаления избыточного тепла из организма.

599. В чем состоит опасность чрезмерно высокой температуры и влажности? Если температура воздуха и окружающих предметов выше температуры тела и если воздух насыщен влагой, тепло не может уходить из тела через кожу, и температура тела начинает повышаться. Механизм, регулирующий приход и отдачу тепла, перестает действовать. Когда поднимается температура тела, учащается пульс. Увеличение температуры тела активизирует жизненные процессы, а это, в свою очередь, приводит к дальнейшему накоплению тепла. Все эти эффекты, накладываясь друг на друга, в разной степени тяжело сказываются на организме, в зависимости от того, отдыхал перед тем человек или работал.

600. Какие заболевания могут быть вызваны избыточным теплом? Наиболее неблагоприятные последствия, к которым может привести перегрев, — это тепловое истощение и тепловой удар.

601. Что такое тепловое истощение? Этот термин применяют к тем больным, у которых в жаркую погоду появляются болезненные симптомы — от ощущения усталости до резкого упадка сил — коллапса. Чаще всего это случается во время длительных периодов сильной жары и повышенной влажности. Обычно первыми симптомами являются головокружение, усталость и головная боль, иногда со рвотой. Объясняется это тем, что система кровообращения не в состоянии компенсировать расширение кровеносных сосудов и приспособительные реакции на высокую температуру, что приводит к неравномерному поступлению крови в центральную нервную систему.

602. Что такое тепловой удар? Тепловой удар — гораздо более опасное явление, чем тепловое истощение. Он наступает внезапно и часто приводит к тяжелым осложнениям; наиболее характерный симптом — очень высокая температура тела. При этом, по неизвестным причинам, терморегулирующий центр мозга прекращает функционировать, и организм совершенно теряет способность избавляться от избытка тепла. Лечение состоит в возможно более быстром понижении температуры тела — с помощью холодных ванн, обертывания холодными влажными простынями, смачивания тела холодной водой, холодных клизм и т. д. — до тех пор, пока температура не опустится до 38,8 °C. Затем можно обтереть тело губкой, смоченной холодной водой. Врач в случае теплового удара должен оказать помощь как можно быстрее.

603. Что такое тропический лишай, или потница? Потница, появляющаяся обычно в жаркую влажную погоду, вызывается повышенным выделением пота с кожного покрова. В результате усиленной деятельности потовых желез на коже высыпают мелкие красные узелки, особенно на тех участках кожи, которые меньше овеваются движущимся воздухом, обычно способствующим испарению пота или осушению кожи. При потнице ощущается жжение и зуд. Медицинская помощь обычно состоит в том, что воспаленные места открывают для доступа сухого воздуха и протирают их слабым щелочным раствором или посыпают тальком.

604. Какую максимальную температуру тела может вынести человек? Большинство сообщений о рекордной температуре тела очень бедно документированы, и потому их нужно рассматривать как крайне сомнительные; особенно это касается случаев с симулянтами.

Если верить не слишком достоверным сообщениям, к которым профессиональные медики относятся скептически, в 1875 году в Лондоне один больной выжил при температуре, колебавшейся между 43 и 46 °C. В 1880 году другой больной, в Дублине, как говорят, перенес температуру 54 °C. Основываясь на более достоверных клинических данных, врачи считают температуру тела от 42 до 43 °C редчайшим исключением. Очень мало больных выдерживают эти температуры.

605. При какой минимальной температуре тела человек остается жив? Из хирургической практики известно, что если температура тела больного падает ниже 29,3 °C, шансов на то, что он выживет, очень мало. Изучение влияния на организм низких температур воздуха показывает, что, когда температура тела опускается до 27 °C, наступает кома; при температуре, даже меньшей 24 °C, сердце еще бьется, хотя и с перебоями; смерть наступает обычно при 21 °C.

В феврале 1951 года произошел удивительный случай. В Чикаго была подобрана двадцатитрехлетняя женщина, почти совсем замерзшая, в бессознательном состоянии, но живая. Она была госпитализирована; через полтора часа после того, как она была доставлена в больницу, температура ее тела составляла 18 °C. Она выжила с такой низкой температурой тела; ей пришлось ампутировать ноги выше лодыжек.

Медики исследуют способы погружения больного в контролируемую «спячку» путем помещения его в условия низких температур; это может принести большую пользу при выполнении некоторых лечебных процедур.

606. Какую максимальную температуру наружного воздуха способен выдержать человек? Доктор Крэг Тейлор, адъюнкт-профессор Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе, в интересах науки пробыл без каких-либо серьезных последствий 14 минут 32 секунды при температуре 121 °C.

В одной из британских публикаций, в которой описываются необычные научные эксперименты, сообщалось, что один человек выдержал 15 минут при температуре 132 °C и одну минуту — при температуре 180 °C. За достоверность этих сообщений нельзя ручаться.

607. Что такое акклиматизация к теплу? Этот процесс происходит, когда человек попадает из привычной для него зоны в условия более высокой температуры и влажности. Путем сложных физиологических изменений организм приспосабливается к температурным условиям, в которых он не привык жить.

608. До каких пределов способен акклиматизироваться человеческий организм? В научной литературе сообщалось, что когда, во время второй мировой войны, американские солдаты неожиданно попадали в условия жаркого климата (48 °C и 20-процентная относительная влажность или 32 °C и 95-процентная относительная влажность), даже самые сильные молодые парни — были не в состоянии работать достаточно долго и напряженно. В результате неожиданного перехода из условий умеренного климата в условия сильной жары их работоспособность резко упала; они испытывали целый ряд болезненных симптомов. Через четыре — десять дней работы в жару они сами по себе приспособились к тяготам жаркого климата и эффективность их работы стала почти такой же, как в условиях умеренного климата.

609. Так же ли легко акклиматизируется человек в холодном климате, как в жарком? Способность человека выживать в крайне холодных областях зависит больше от защищающей его одежды и от опыта, чем от способности организма к адаптации. Вероятно, далеко не все знают, что адаптация человека к условиям холодного климата — это длительный процесс. Физиологический механизм переключается на режим работы в суровых условиях холодного климата не так легко, как это происходит в жарком климате. Вообще весьма сомнительно, происходит ли на самом деле настоящая акклиматизация к холоду.

610. Что такое весенняя лихорадка? Весенняя лихорадка — это заболевание, обычное для населения умеренной зоны. Чаще всего оно наблюдается примерно в середине апреля, когда на смену длительному холодному периоду приходит непродолжительное потепление. Обыкновенно эта болезнь выражается в ощущении усталости и связана с физиологическими процессами, происходящими в организме, который настраивается на изменившиеся условия окружающей среды. Когда температура воздуха повышается, организм стремится избавиться от тепла. Происходит расширение кровеносных сосудов, от этого может увеличиться приток крови с поверхности тела, а отсюда тепло более быстро поступает в наружный воздух. В начальной стадии процесса изменений в кровообращении увеличивается количество плазмы — жидкого вещества, входящего в состав крови; именно это и служит основанием для бытующего с давних пор представления о весеннем «разжижении крови». Наблюдающееся в это время общее ослабление организма представляет собой не что иное, как реакцию его на ту большую работу, которая происходит в организме в связи с процессом изменения кровообращения и выработки крови, необходимым для того, чтобы приспособиться к потеплению внешней среды. Симптомы обычной весенней лихорадки могут иметь место несколько дней, в течение которых происходит акклиматизация организма.

611. Как организм реагирует на холод? Холод вызывает в организме ряд реакций, противоположных реакциям его на тепло. Когда окружающая среда, охлаждаясь, перестает быть благоприятной для человека, организм отвечает на это уменьшением теплоотдачи путем сужения периферических кровеносных сосудов. Это ведет к уменьшению притока крови к открытым участкам кожи, и тепло сосредоточивается внутри организма, где находятся жизненно важные органы. Если похолодание продолжается, организм начинает вырабатывать больше тепла — человек усиливает мышечную деятельность, делает согревающие движения. Благодаря всем этим приспособительным реакциям температура тела обычно не опускается больше чем на 1–2 °C. Однако если долго находиться на сильном морозе или если сопротивляемость организма ослаблена, например алкоголем, температура тела может опускаться и дальше, что весьма опасно.

612. В чем проявляется вредное воздействие холода на организм? Опасность, которую представляет холод для организма, как правило, состоит не в падении температуры тела, а в местных изменениях, происходящих в коже и подкожных тканях открытых участков тела; главным образом это руки, пальцы рук и ног, ступни, уши, нос и щеки. В зависимости от продолжительности пребывания на морозе и в сырости могут наступить более или менее опасные явления — покраснение кожи, обморожение ее или траншейная стопа. Слишком долгое пребывание на морозе может повести к гангрене открытой части тела, а в тяжелых случаях и к смерти.

613. Что такое траншейная стопа? Если на ногах надета тесная обувь или если человек находится в неподвижном состоянии на сильном морозе и в сырости, это может вредно сказаться на тканях ног. Сначала человек испытывает боль, потом полную нечувствительность, после чего наступает заражение крови или гангрена; однако ткани могут и ожить, когда восстановится нормальное кровообращение. Случаи траншейной стопы и прочие последствия отморожения стопы, наблюдавшиеся во время первой и второй мировой войн, — все это варианты одного заболевания, различающиеся в зависимости от длительности пребывания на морозе и в сырости.

614. Что такое обморожение кожи? Пребывание на сухом воздухе, температура которого значительно ниже точки замерзания, может привести к обморожению кожных тканей, особенно на конечностях. Если быстро отогреть пораженное место, можно избежать серьезных последствий. Если ткань подвергалась обморожению продолжительное время и при сильном морозе, это может повлечь за собой отмирание тканевых клеток, гангрену и образование тромбов в кровеносных сосудах.

615. Что такое покраснение кожи? Опасность этого заболевания появляется, когда человек долго находится на морозе, при высокой влажности воздуха. Кисти рук и ступни краснеют, начинают гореть и чесаться; иногда кожа трескается и изъязвляется.

616. Как лечится обморожение? Установлено, что в случаях чрезвычайно сильного обморожения можно спасти человеку жизнь, побыстрее согрев его, т. е. совершив процедуру, противоположную той, которая производится при тепловом ударе. Эта рекомендация расходится с бытовавшим раньше мнением об очень постепенном, осторожном применении тепла.

617. Может ли долгое пребывание на холоде вызвать сердечный приступ? Когда человек с больным сердцем неожиданно попадает в намного более холодную окружающую среду, появляется дополнительная, иногда чрезмерная, нагрузка на сердце. Резкая перемена обстановки вызывает больший, чем обычно, расход энергии, нужный для того, чтобы справиться с активизацией процесса окисления в организме. Перестройка деятельности организма, связанная с необходимостью приспособиться к низкой температуре окружающей среды, легко переносится здоровыми людьми, но для людей с ненормально чувствительным сердцем она может быть чревата нежелательными и даже роковыми последствиями.

618. Почему зимой иногда течет из носа? Когда, при вдохе, морозный воздух попадает на слизистую оболочку носовой полости, происходит сужение пронизывающих ее капилляров. После непродолжительного сужения капилляры вновь рефлективно расширяются. При расширении наблюдается статис (застой, или замедление) крови и относительное увеличение влагопроницаемости стенок кровеносных сосудов. Это способствует выделению сыворотки или слизи из соседних желез. Чаще всего выделение жидкости происходит при резком переходе от вдыхания теплого воздуха к вдыханию холодного. После этого наступает устойчивое состояние, при котором возобновляются нормальные физиологические функции, и значительной аккумуляции жидкости уже не происходит.

619. Способствует ли холод увеличению аппетита к жирным блюдам? Пребывание на холоде значительно увеличивает потребность в пище. Исследования показывают, что если в тропиках основной рацион содержит около 3000 калорий, то в арктических условиях число калорий должно составлять примерно 4900. Но еще не установлено точно (вопреки обычному мнению), что пребывание на холоде вызывает необходимость высокого содержания жиров в рационе. В условиях холодного климата пища должна быть высококалорийной, причем предпочтительнее принимать пищу чаще и небольшими порциями, нежели питаться чрезвычайно сытно, но редко. Но, с другой стороны, нет определенных доказательств того, что качественное изменение рациона должно способствовать уменьшению восприимчивости к холоду.

620. Какое сочетание температуры и влажности наиболее благоприятно для работы? Исследования Американского общества инженеров-теплотехников показывают, что оптимально благоприятные условия обеспечиваются при температуре 24 °C, относительной влажности 55–60 % и легкой вентиляции (при скорости движения воздуха 0,7–1 м/сек.). Эти показатели применимы к условиям работы в любых учреждениях, в любой сезон года. Для более напряженной физической работы оптимальная температура помещения должна быть ниже — от 15 до 20 °C, в зависимости от степени напряженности работы. Если температура выше этого предела или если работа более тяжелая, вентиляцию следует усилить, чтобы облегчить теплоотдачу, но скорость движения воздуха не должна превышать 7— 10 м/сек. Особое внимание нужно уделять тем частям тела, которые подвержены сильному обдуванию воздуха. Например, если сильный воздушный поток направлен в основном на шею или на затылок, а не на лицо, это может вызвать болезненные явления.

621. Как способствует комфорту и нормальному самочувствию кондиционирование воздуха в летние месяцы? Одна из проблем кондиционирования воздуха состоит в определении того, насколько вреден резкий переход от высокой температуры внутри помещения к более низкой температуре наружного воздуха, особенно если кожа и одежда влажны от пота. Как показывают детальные исследования, проведенные Американским обществом инженеров-теплотехников во Флориде, никаких вредных явлений, вызванных выходом людей из рабочего помещения наружу и наоборот, не наблюдается, при условии если в помещении соблюдаются оптимальные температура, влажность и вентиляция. Другие исследователи сопоставляют процент заболеваемости служащих, работающих в зданиях, снабженных установками для кондиционирования воздуха, и в зданиях, где воздух не кондиционируется. Вредных воздействий кондиционированного воздуха на организм служащих не было обнаружено.

622. Какие должны соблюдаться предосторожности при отоплении дома в зимнее время? Зимой, когда холодный сухой воздух нагревается в доме до комфортной температуры, относительная влажность может опускаться ниже 20 %, и тогда воздух становится суше, чем в пустыне Сахара. Это не очень полезно, потому что слишком сухой воздух раздражает и высушивает слизистую оболочку носоглотки. Поэтому нужно доводить влажность воздуха до такого уровня, который соответствует температуре в доме.

623. Что такое идеальный климат? Климатом, идеальным для физического и душевного самочувствия людей, является климат, характеризующийся частыми, но не резкими изменениями погоды, колебаниями температуры ото дня к ночи и постепенным переходом от сезона к сезону. Установлено, что такой «средний» климат бодрит и стимулирует деятельность человека.

624. Какой географический район отвечает представлению об идеальном климате? Климат, при котором нет беспрестанной жары или постоянных холодов, который не изобилует ни дождями и туманами, ни засухами — другими словами, климат, подобный климату центрального района Северной Америки, — наиболее благоприятен для того, чтобы организм мог легко адаптироваться и обладал хорошей реакцией.

625. Как отражается на самочувствии человека резкий переход от одного климата к другому? Благодаря современному скоростному воздушному транспорту люди моментально могут перенестись из одних климатических условий в другие. Пока длится акклиматизация, человек может испытывать неприятные ощущения. Организм человека, попадающего с холодного севера в жаркий южный климат, продолжает производить столько же тепла, как и в привычных условиях холодного климата. Теплорегулирующий механизм организма должен перестроиться, но в начале этого периода перестройки человек чувствует себя неважно. И наоборот, южане, прилетевшие в холодную страну, проявляют чрезвычайную восприимчивость к холоду, что объясняется сравнительно небольшим количеством тепла, которое производит их организм. Такие путешественники должны принять меры предосторожности, чтобы защитить организм от последствий смены окружающей среды, — изменить свой жизненный темп, рацион, сменить одежду на более теплую.

626. Чем вызывается загар? Загар, или эритема (покраснение кожи) — это, по существу, ожог, вызываемый ультрафиолетовыми лучами солнца, или актиническими лучами. Первая и наиболее характерная реакция организма на эти лучи — изменения, происходящие в клетках первого или второго слоев кожи, из которых состоит эпидермис, или наружный кожный слой. Облучаемый слой называется malpighian, или «жизненный слой»; он расположен тотчас же за corneum, который является самым внешним слоем эпидермиса.

627. Какие серьезные кожные болезни вызываются солнечным светом? Существует несколько кожных болезней, определенно связанных с воздействием солнца. Наиболее серьезной из них является болезнь, известная под названием lupus erythematosus, или волчанки красной. Она может быть следствием неумеренного загорания. Это конституциональная болезнь, сопровождающаяся поражением кожи, жизненно важных органов и изменением кровообращения. С некоторых пор при лечении этой тяжелой болезни успешно применяется кортизон.

628. Какие еще болезни вызываются солнечным светом? Многие кожные болезни являются следствием ультрафиолетовой солнечной радиации, и большинство из них представляют собой отклонение от нормального восприятия загара. Эти болезни проявляются в различных формах; всю эту группу болезней классифицируют как множественную световую невосприимчивость. Некоторые, более редкие, заболевания — urticara solare — развиваются у людей, вообще обладающих повышенной чувствительностью к солнечному свету. После того как такие люди хотя бы немного побудут на солнце, открытые места кожи на некоторое время покрываются сильно зудящими лишаями.

629. Может ли солнечная радиация послужить причиной рака кожи? Облучение длинноволновыми лучами той же частоты, какую имеют те лучи, что вызывают загар и активацию витамина D, приводит к раку кожи у подопытных животных. Достоверно установлено, что солнечный свет также является одной из основных причин рака кожи. Однако этот вид рака кожи менее опасен и лечится сравнительно эффективно, если он выявлен достаточно рано.

630. Какую опасность может представлять солнечная энергия для глаз? Если часто подвергаться одновременному воздействию сильной жары и ультрафиолетовых солнечных лучей без удовлетворительной защиты от них, это может привести к катаракте.

631. В чем заключаются благоприятные последствия летних солнечных ванн? Хотя в литературе уделяется много внимания воздействию солнечного света на здоровье человека, все же этот вопрос сравнительно мало изучен. Точно установлено лишь одно — ультрафиолетовая солнечная радиация увеличивает содержание в коже витамина D. Этот витамин полезен как профилактическое средство от рахита. Однако лучше всего регулировать запас витамина D, принимая его внутрь. Ультрафиолетовое облучение рассматривают иногда как профилактическую защиту от простуды, но это еще требует проверки.

Солнечные ванны, несомненно, улучшают общее самочувствие человека, но этим он в большей степени обязан тепловому воздействию солнца, нежели эффектам, связанным с солнечной радиацией.

632. Почему некоторые люди, глядя на солнце, чихают? Многие люди, расположенные к аллергии, обладают повышенной чувствительностью к ультрафиолетовой солнечной радиации. Такие люди могут быть подвержены, например, аллергическим конъюнктивитам (воспаление внутреннего века). В случае особой чувствительности к солнечной радиации аллергическая реакция на нее может вызвать также чихание. Обычно при этом рекомендуют употреблять антигистамины или носить хорошие противосолнечные очки, которые ослабляют энергию ультрафиолетовой солнечной радиации.

633. Когда наблюдается больше всего простудных заболеваний? Простуда, как и множество других болезней, — это сезонное явление. В Соединенных Штатах наибольшее число случаев приходится на зимние месяцы, т. е. январь, февраль и март, а наименьшее — на июль и август. Исследования показывают, что, по-видимому, в более холодные периоды пиковых месяцев (наступающие в результате прохождения холодных фронтов) наблюдается больше простудных заболеваний, чем в сравнительно теплые периоды.

634. Как погода фактически вызывает простудные заболевания? Погода сама по себе не может быть причиной появления бактерий. Даже у самого здорового человека верхние дыхательные пути и другие части тела являются постоянным прибежищем для бактерий и целого войска всяческих паразитов и микроорганизмов. Какие именно изменения в окружающей среде вызывают понижение сопротивляемости организма простудным заболеваниям, пока не известно. По-видимому, вследствие местного, а иногда и общего охлаждения, в слизистой оболочке верхних дыхательных путей происходят какие-то изменения, которые благоприятствуют проникновению в ткани микроорганизмов, до поры до времени бездействовавших.

635. Какие именно конкретные изменения, возбуждающие инфекцию, происходят в окружающей обстановке? Это наиболее спорный и неясный вопрос. Чтобы показать, как много неразрешенных вопросов, касающихся связи агентов инфекции и окружающей среды, интересно вспомнить об эксперименте Пастера, пытавшегося привить курице куриную холеру. Инъекция бактерий холеры не дала никаких последствий, но лишь до тех пор, пока температура окружающей среды не была понижена настолько, что температура тела курицы опустилась почти на 1,7 °C. Это послужило толчком к развитию инфекции. Однако как именно связаны инфекционные процессы с понижением окружающей температуры, еще никем не объяснено.

636. Что такое климатотерапия? Климатотерапия — это метод лечения болезни путем помещения больного в особые климатические условия, которые, как предполагается, способствуют его успешному излечению. Климатотерапию назначают больным, страдающим сердечными болезнями, хроническими инфекциями дыхательных путей (астмой, бронхитом и т. д.), людям, подверженным аллергии, больным ревматизмом, артритом и просто пожилым людям.

637. В чем в основном состоит климатотерапия? Врачи, рекомендующие климатотерапию, исходят из того мнения, что те болезненные явления, которые вызывает у определенных пациентов неустойчивая и переменчивая погода умеренной и умеренно холодной зон, значительно ослабляются в районах, где преобладает более устойчивая, ровная погода. Перемещения областей высокого и низкого давления в средних широтах (таких, как северо-центральные и северо-восточные штаты США) сопровождаются прохождением теплых и холодных фронтов. Рука об руку с этими фронтальными перемещениями воздушных масс идут резкие изменения температуры, влажности, атмосферного давления, количества осадков и ветров. Некоторые врачи считают, что резкие изменения окружающей среды крайне неблагоприятно воздействуют на определенных больных; их физиологические реакции не соответствуют требованиям, которые предъявляют организму изменения погоды.

638. В чем заключается значение климатотерапии? Большинство врачей сходится на том, что климат, влияя на жизнедеятельность человека, метаболические процессы, психическое и душевное состояние, может повышать или, наоборот, ослаблять сопротивляемость организма многим болезням. Однако они признают, что климатические факторы — это лишь небольшой фрагмент всей картины. Несомненно, что, признавая пользу климатотерапии, нельзя забывать о таких факторах, как отдых, общественное положение, нормальное питание, отсутствие всяческих перегрузок, заботы о средствах к жизни, медицинское обеспечение и плюс ко всему этому психосоматические факторы. Эти общечеловеческие и социальные факторы, так же как и факторы биологические, имеют более важное значение, чем самые благоприятные климатические условия.

639. Как связаны с климатом ревматические заболевания? Эта связь пока еще не совсем выявлена. В Соединенных Штатах нет ни одного географического района, в котором люди не болеют ревматизмом, хотя в северных штатах зарегистрировано большее число случаев, чем в южных. Меньше всего больных ревматизмом в южной Калифорнии, Флориде, Техасе, Аризоне и во всех штатах, расположенных вдоль побережья Мексиканского залива и границы с Мексикой. Наибольшая заболеваемость ревматизмом наблюдается в районе Скалистых гор и Великих озер.

640. Какое значение имеет климат для болезней сердца или атеросклероза (отвердения артерий)? Нет каких-либо доказательств того, что климат является непосредственной причиной этих болезней. Но климат влияет на их течение; кроме того, чаще всего они наблюдаются в районах с чрезвычайно переменчивой погодой. Статистика показывает, что тем, кто плохо переносит такие условия, лучше всего жить во Флориде, в штатах, расположенных у восточного побережья, и в южной Калифорнии; в этих местах от человека не требуется таких затрат энергии и такого интенсивного кровообращения, как в северных районах.

641. Как связана с климатом заболеваемость астмой? В последнее время влияние метеорологических условий на астматиков начали изучать более детально. На основании опыта лечения больших групп больных врачи пришли к выводу, что частота приступов астмы тесно связана с явлениями, предшествующими или сопровождающими изменение погоды или климата. Однако не раз было замечено, что такие изменения погодных или климатических явлений проходили без каких-либо определенных последствий для больных. Объяснения этого, выдвигаемые различными врачами, крайне противоречивы. Одни говорят, что понижение атмосферного давления оказывает вредное действие на больных; другие утверждают обратное. Наименьшее количество нежелательных симптомов отмечается в сезоны года, характеризующиеся высокой влажностью и обилием осадков. Многие больные приписывают улучшение своего самочувствия перемене климата, тогда как на самом деле улучшение нередко вызвано тем, что им удалось избежать контакта с окружающими аллергенами. А в общем, чтобы окончательно уяснить роль, которую играют многие элементы погоды в течении болезни астматиков, нужно еще проводить длительные исследования.

642. Почему смог — это не только неудобство? После катастрофического смога, наблюдавшегося в Доноре, Пенсильвания, в декабре 1948 года, на смог стали обращать больше внимания, потому что он весьма опасен для людей. Не говоря уже о том, что при смоге резко уменьшается видимость, раздражается оболочка глаз, носоглотка и гортань, губится растительность и т. д., густое скопление смога крайне вредно действует на дыхательные органы и, как следствие этого, — на циркуляцию крови. У тех, кто вообще страдает хроническими болезнями сердца или дыхательных путей, смог может вызывать очень серьезные осложнения.

643. Где и когда были зарегистрированы катастрофические смоги? Сильные катастрофические смоги отмечались в Бельгии, в долине Мааса, в декабре 1930 года, в Цинциннати, штат Огайо, 8—17 июля 1936 года, и в Доноре, в долине Мононгохила, штат Пенсильвания, 25–31 декабря 1948 года. В долине Мааса смог возник в результате чрезмерного загрязнения воздуха Льежскими заводами; он унес 60 человеческих жизней. Во время «Большого смога» в Доноре погибло 20 человек, а 2000 людей пострадали в той или иной степени. В Цинциннати умерло 16 человек.

Смоговые ситуации, граничащие с катастрофическими, нередко наблюдаются в промышленных районах Англии, расположенных в долинах, а также в Лос-Анжелесе; смог — вечный бич этих мест.

644. Какие химические отходы были повинны в Донорском смоге? К этому инциденту было причастно великое множество ядовитых химических отходов, в том числе окислы азота, галоидные кислоты, цинк, медь, кадмий и другие металлы, сера, окись и двуокись углекислого газа. Вредное действие этих веществ, выбрасываемых в воздух трубами фабрик, очистительных заводов, сталеплавильными предприятиями и автомобилями, еще более усугубилось от присутствия конденсированного водяного пара (тумана).

645. В чем заключались серьезные последствия катастрофических смогов? Масштабы и вредоносность смога позволяют считать его непосредственной причиной уменьшения продолжительности жизни. Жертвами смога в основном являются астматики, сердечники, пожилые и физически слабые люди. В Доноре свыше 60 процентов Лиц старше 65 лет подверглись действию смога, и почти половина из них пострадала весьма серьезно. Что касается смертельных случаев, наблюдавшихся в Доноре, то здесь губительную роль сыграли болезни сердечно-сосудистой и дыхательной системы; правда, в четырех случаях до смога никаких хронических болезней не наблюдалось.

646. Какие предпринимаются меры по борьбе со смогом? Во Многих научно-исследовательских и отраслевых институтах занимаются изучением причин образования смога в определенных местностях. Разрабатываются методы уменьшения загрязнения воздуха выбрасываемыми в него химическими продуктами. В дымовых трубах устанавливаются механические устройства, которые очищают отходы до того, как они поступят в атмосферу. В округе Лос-Анжелес наряду со специальными исследованиями местных ветров тщательно изучают ядовитые выхлопные газы, выбрасываемые двумя миллионами автомобилей, имеющихся в этом районе. Местные специалисты пытаются сконструировать для автомобилей особые фильтры, которые будут ослаблять вредное действие выхлопных газов.

Выпушено множество официальных указов, направленных против злоупотреблений, ведущих к увеличению загрязнения воздуха.

647. Кому приходится иметь дело с необычно высоким атмосферным давлением? С таким давлением имеют дело те, кому по роду своих занятий приходится работать в камерах со сжатым воздухом и в кессонах, например при строительстве быков и береговых устоев мостов, при закладке фундаментов зданий, при проходке угольных шахт, дорожных туннелей и прокладке канализационной системы. В условиях высокого давления приходится вести и подводные работы: строительство гаваней, доков, пирсов, волноломов, спасение тонущих и подъем затонувших судов, подводные исследования, а также промысел жемчуга и губок.

648. С какой скоростью увеличивается давление воздуха с глубиной? Атмосферное давление на уровне моря (1 атмосфера) составляет 1033 г/см^2. По мере погружения давление увеличивается на 1 атмосферу через каждые 10 м. На глубине 10 м давление равно 2066 г/см^2, а на глубине 20 м — 3099 г/см^2.

649. Как воздействует высокое атмосферное давление на человеческий организм? Если евстахиевы трубы и пути для доступа воздуха закрыты, возникает различие между давлением во внутренних полостях тела и давлением окружающего воздуха; это может вызвать жестокую боль, сопровождающуюся закупоркой вен, эдемой и внутренним кровоизлиянием. Слишком большая разница в давлениях может привести к разрыву барабанной перепонки. Обычно давление в среднем ухе можно уравнять, несколько раз глубоко вдохнув воздух; еще полезно посильнее зевнуть или попытаться сделать резкий выдох, закрыв нос и рот (этот способ рекомендуется и воздушным пассажирам, которые испытывают неприятные ощущения, когда самолет заходит на посадку).

650. Что такое кессонная болезнь? Когда человек после пребывания под высоким давлением освобождается от давления, т. е. совершает резкий переход к условиям нормального давления, у него могут появиться некоторые характерные симптомы. Чаще всего это сильная боль в мышцах и суставах рук и ног; обычно такое явление называют кессонной болезнью. Эта болезнь может сопровождаться и более серьезными проявлениями: зудом и сыпью на коже, головокружением, тошнотой, рвотой, болями в почках, усталостью, одышкой (удушьем) и шоком. Появление всех этих симптомов, очевидно, объясняется тем, что декомпрессия вызывает интенсивное образование в крови пузырьков азота, которые и проникают в ткани. Кессонную болезнь также называют туннельной болезнью и параличом ныряльщика.

651. Что такое авиационная медицина? Когда человек поднимается на большую высоту, он сталкивается с пониженными атмосферным давлением и температурой, а если он летит в самолете, то к этому еще прибавляются ускорение, воздействие силы тяжести и быстрота движения. Он сталкивается также с изменением концентрации газов, особенно кислорода и азота. Авиационная медицина и занимается установлением зависимости физических и психологических реакций организма от изменения факторов окружающей среды.

652. Как реагирует организм на низкое атмосферное давление? На уровне моря давление внутри организма уравнено с давлением окружающего воздуха, составляющим около 1033 г/см^2. При подъеме в более высокие слои атмосферы давление уменьшается наполовину через каждые 5400 м. Различие между давлением во внутренних полостях тела и давлением окружающего воздуха приводит к расширению газов и жидкостей внутри организма; при этом могут лопнуть капилляры. Когда давление достигает критических значений, происходит резкая декомпрессия. Воздух из легких с силой вырывается наружу; кровь буквальным образом закипает.

653. Как организм реагирует на недостаток кислорода? Кислород называют «жизненным газом» по очень веским причинам. Любая физиологическая функция организма регулируется запасом кислорода. Когда кислорода не хватает для нормального дыхания (например, на высоте), кровь, которая выносит кислород из легких, поступает к другим органам тела в меньшем количестве. Это сразу же проявляется в посинении кожного покрова, губ, мочек ушей и ногтей; при этом все органы поражаются по очереди. Когда содержание кислорода опускается ниже критического уровня и мозг перестает получать достаточное количество кислорода, происходит потеря сознания. Если немедленно не восстановить запас кислорода, наступает смерть.

654. Что такое горная болезнь? Попадая в горные селения, лежащие на высоте 3000–3600 м над уровнем моря, люди, непривычные к высоте, обычно испытывают симптомы горной, или высотной, болезни; причиной ее является резкий переход к условиям очень низкого атмосферного давления и пониженного содержания кислорода. Симптомы этой болезни — затрудненное дыхание, усиленное сердцебиение, потеря аппетита, а иногда — кровотечение из носа.

655. Где находятся самые высокогорные селения? После постепенной акклиматизации, происходящей в течение нескольких лет, люди приспосабливаются к жизни в таких высокогорных районах, как Гималаи в Азии и Анды в Южной Америке. Наиболее показательным в этом отношении является маленький шахтерский городок Сьерра де Паско, Перуанские Анды, расположенный на высоте 4320 м. Другая, правда, очень небольшая группа мужчин и женщин живет и работает на серных рудниках на горе Ауканквилча в Чили, находящихся на высоте 5400 м над уровнем моря. Эти люди поистине достойны удивления.

656. Каким образом эти люди приспосабливаются к жизни на таких высотах? Это особая порода людей, живущая в условиях низкого давления и пониженного содержания кислорода. Сердце и грудная клетка у них увеличены, а вены расширены, так как в их теле содержится больше крови, чем у других людей. Сердцебиение замедленное. Их работа требует такой затраты энергии, что любой пришелец «снизу» на их месте потерял бы сознание.

657. Какова предельная высота, на которой кислорода достаточно для жизни? Максимальной высотой, при которой еще достаточно кислорода для поддержания жизни в течение какого-то времени, является высота в 6000 м. Правда, это зависит от физического состояния человека и продолжительности его пребывания на такой высоте. Если бы летчику пришлось подняться в зону разреженного воздуха, на высоту 7500 м, без всякой акклиматизации, через три-четыре минуты он неизбежно потерял бы сознание. Если бы летчик оказался на высоте 9000 м, он сохранял бы сознание в течение одной минуты, а на высоте 15000 м — всего лишь 11–18 секунд.

658. На какой высоте вода, содержащаяся в человеческом теле, начинает закипать? На высоте 16 500 м над уровнем моря атмосферное давление опускается до такого уровня, что вода в теле человека закипает, а кожа лопается подобно оболочке воздушного шара. На высоте 18 900 м кровь начинает кипеть при обычной температуре тела. В 1956 году один пилот ВВС США, защищенный от разреженной среды герметической кабиной и специальным высотным костюмом, сумел подняться на реактивном самолете на вдвое большую высоту.

659. Как воздействует на человеческий организм ускорение? Как и многие другие объекты, организм человека противостоит любой ускоряющей силе благодаря собственной инерции. Автомобилист испытывает на себе эту силу, когда он нажимает на акселератор. Когда машина резко трогается с места, водителя слегка вжимает в сиденье. Эта перегрузка во много раз увеличивается и достигает сокрушительной силы в космическом корабле; космонавт постепенно ощущает увеличение веса тела, когда, по мере подъема, ускорение резко увеличивается. С этими перегрузками часто приходится сталкиваться и пилотам современных реактивных истребителей, поэтому проводятся тщательные исследования способности человека выдерживать увеличение веса тела.

660. Как проводится изучение перегрузок, вызываемых ускорением? Для проведения исследований в области авиационной медицины строятся огромные центрифуги, сконструированные по типу моста и вращающиеся вокруг вертикальной оси. Испытуемого помещают в открытую кабину, привязывая его ремнями к специальному стулу, и начинают вращать на различных скоростях. В результате этого вращения возникает центробежная сила, которая стремится вышвырнуть человека из центрифуги и вжимает его в сиденье. Вращая центрифугу с различной скоростью, можно подвергнуть человека любой желаемой нагрузке.

661. В чем выражаются силы ускорения? Эти силы выражаются через вес человека. Например, когда испытуемый сидит в кресле в обычной обстановке, его вес приравнивается к lg. Когда же он вращается с центрифугой, вес его может быть увеличен до 2–3 g и т. д.

662. Как реагирует человеческий организм на большое количество «g»? Ускорение до 3g не вызывает каких-либо вредных последствий, если не считать некоторых неприятных ощущений. При 4g шейные мышцы уже не могут управлять головой, и нередко испытуемому трудно поднять руки. При 5—6g становится трудно дышать. Среднеподготовленный физически человек выдерживает всего лишь несколько секунд испытания, потому что кровь устремляется в брюшную полость и нижние конечности, лишая мозг кислорода.

663. Какое максимальное количество «g» в состоянии выдержать человеческий организм? Результаты, описанные в предыдущем вопросе, были получены, когда испытуемый сидел прямо. Однако если испытуемого положить навзничь, сила g будет направлена от грудной клетки к спине, а не от головы к ногам, и, таким образом, система кровообращения не нарушается. Лишь некоторые исключительно выносливые испытуемые выдерживают 17g, лежа на спине; в среднем же люди остаются в сознании при нагрузке не свыше 10g.

664. Что такое космическая медицина? Космическая медицина — не что иное, как логическое продолжение авиационной медицины. Ее цель — предусмотреть те многочисленные опасности, с которыми столкнется человек, когда он покинет защитную воздушную оболочку и отправится в неизвестное, враждебное ему пространство.

665. Какими специальными проблемами занимается космическая медицина? Недостаток кислорода, опасность облучения, мрак космоса, бомбардировка метеоритами, невесомость — вот некоторые из тех необычных факторов, которыми интересуется космическая медицина. Интересно заметить, что на всем протяжении развития авиации медицинская наука всегда отставала от технического прогресса в этой области. Что же касается космической медицины, то тут наблюдается обратное; совершенно необходимо, чтобы медицинские исследования предшествовали космическим полетам. Задача космической медицины состоит в том, чтобы определить те опасности, с которыми человек столкнется в космическом пространстве. Человек, а не развитие техники, является наиболее слабым звеном в покорении космоса.

IX

Фольклор о погоде. Факты и фантазии

Введение. Первобытный человек возвысился над миром животных, с тех пор как он познал цену времени. Ему приходилось распределять свое время между охотой, рыбной ловлей, строительством и сбором урожая. Заботы сегодняшнего дня требовали от него знания того, что он сможет делать завтра, и поэтому он начал присматриваться к тому, что окружало его, чтобы лучше представлять перспективы на будущее. Один из наиболее очевидных способов предугадать будущее заключался в наблюдении за чередованием явлений погоды.

С течением времени человек подметил, что смена климатических и погодных явлений подчиняется определенной последовательности и ритму. Но, хотя он еще не мог установить причины и закономерности смены явлений погоды, он был в состоянии делать некоторые дедуктивные заключения о повторяемости событий. Эти ранние наблюдения за погодой накапливались вместе с рассказами об эпизодах истории той или иной местности и передавались от поколения к поколению, со временем становясь все более мудрыми. Этот фольклор о погоде, отраженный в бесчисленном количестве пословиц и поговорок, дошел до наших дней.

Многие из них являются бессмыслицей, продуктом невежества, воображения и вымысла и полны противоречий. Но в некоторых поговорках о погоде устанавливаются такие зависимости, которые теперь подтверждены наукой. Очевидно, только благодаря глубоко укоренившейся в сознании людей привычке размышлять над погодой и анализировать ее поговорки о погоде не были преданы забвению.

666. Какие типы пословиц о погоде заслуживают рассмотрения? Это пословицы, в которых идет речь об атмосферных условиях, о состоянии неба, о характере и движении облаков, о направлении и силе ветра, словом, обо всем, что представляет интерес для какой-либо определенной местности. Пословицы, описывающие поведение птиц, животных и насекомых, представляют меньшую ценность, а речения, имеющие отношение к Луне и планетам, совсем непригодны. Те же пословицы и поговорки, которыми пользуются для предсказания погоды на последующие сезоны, вообще лишены всякого основания.

667. Почему животным посвящено так много пословиц? Первобытный человек думал, что животные очень чувствительны к изменениям погоды, потому что они ближе стоят к природе, чем человек. Сильные ветры или, например, осадки нередко ставили под угрозу жизнь множества животных, и потому человек тщательно наблюдал за животными в уверенности, что по их внешнему виду и поведению можно судить о погоде на будущее. Но если совершенно справедливо считать, что животные реагируют на изменения атмосферных условий какими-то своеобразными действиями, то утверждать, что по их поведению можно определять надвигающиеся изменения погоды, ошибочно.

668. Почему многие флюгеры украшены фигуркой петуха? Согласно указу папы римского, введенному в середине IX века, шпиль каждой церкви венчался фигуркой петуха, служившей эмблемой св. Петра. Петух должен был напоминать верующим о том, что апостол Петр трижды отрекся от Христа, раньше чем петух прокричал дважды. Поэтому человека, который часто меняет свои решения, называют флюгером[37].

669. Можно ли судить о суровости зимы по тому, как именно ондатра или бобер строит свое жилище? Характер жилища ондатры или плотины бобра непосредственно зависит от состояния погоды в то время, когда ведется «строительство», но не является ключом к предсказанию характера приближающейся зимы.

670. Можно ли, наблюдая за поведением белки, определить погоду на последующий сезон? Хотя народ наблюдал за «заготовками» белки на зиму в течение многих веков, зоологами доказано, что деятельность белок в осеннее время определяется множеством факторов, ни по одному из которых, однако, нельзя делать заключения об ожидаемой погоде. Они полагают, что количество орехов, которое белки заготовляют осенью, зависит от величины урожая орехов.

671. Являются ли альбатросы вестниками хорошей погоды на море? Испокон веков моряки верят, что убившего альбатроса будет преследовать рок. В поэме Кольриджа «Старый моряк» рассказывается о корабле, который преследовала плохая погода, после того как один из членов экипажа убил черного альбатроса. Появление альбатроса над морем считается признаком хорошей погоды. Подобным же образом предполагалось, что веселые игры дельфинов служат признаком благоприятных ветров. По-видимому, все эти поверья не имеют под собой научной базы.

672. Умеют ли птицы во время перелета избегать штормов? Существует распространенное мнение, что птицы во время своих миграций могут предчувствовать сильные штормы и что благодаря этому они благополучно пролетают тысячи километров. В действительности же птицы нередко летят непосредственно через районы самых опасных штормов. Следуя совершенно определенным маршрутам, они часто встречают штормы и гибнут целыми стаями.

673. Является ли сурок надежным предсказателем погоды? Согласно традиции, считается, что сурок просыпается от спячки 2 февраля. Если он видит свою тень, т. е. если день солнечный, он возвращается к себе и снова погружается в спячку на шесть недель; это значит, что зима будет долгой. В средневековой Европе День Сурка был известен как День Сретенья; существовала даже специальная пословица:

Если День Сретенья ясен и прекрасен,

Зима будет продолжать свой путь;

Но если День Сретенья приносит облака и дождь.

Зима уходит и больше не возвращается.

Однако нельзя определить продолжительность зимы по тому, есть в тот или иной день солнце или его нет.

674. Можно ли предсказывать погоду по полосам на гусенице бабочки-медведицы? Существует старое поверье, что суровость предстоящей зимы можно определять осенью по ширине коричневых полос, опоясывающих тело гусеницы бабочки-медведицы. Если коричневые полосы широки, говорит поверье, зима будет мягкой, но если они узки, это является признаком суровой зимы. Этому поверью нанесен удар Американским музеем естественной истории в Нью-Йорке, который проводил ежегодные наблюдения за этой гусеницей, и метеорологи надеются, что теперь оно будет предано забвению.

675. Можно ли определять температуру воздуха по стрекоту сверчка? Оказывается, по стрекоту сверчка можно довольно точно определять температуру воздуха.

Подсчитав число звуков, издаваемых сверчком за 14 секунд, и затем прибавив к этому числу 40, в трех случаях из четырех вы получите сумму, равную температуре воздуха, с точностью до одного градуса[38].

676. Правда ли, что мухи усиленно кусаются перед штормовой погодой? Эту примету донес до нас Теофраст, ученик Аристотеля, живший около 300 года до н. э. В действительности же происхождение ее теряется где-то в глубинах античности. Возможно, что эта примета и справедлива, — но мухи кусаются так же злобно и в ясную сухую погоду! Поскольку погода в умеренной зоне постоянно меняется, то устанавливать подобные зависимости довольно легко.

677. Верно ли то, что лягушки усиленно квакают, а утки — крякают перед дождем? Лягушки и утки, может быть оттого, что они обычно вызывают ассоциацию с водой, издавна считаются предсказателями погоды. В Европе особенно популярна поговорка, которая гласит, что необычно громкое кряканье и кваканье — верный признак дождя. До сего дня на Континенте небольшой стакан, в котором сидит древесная лягушка, используют в роли персонального предсказателя погоды. Ученые не согласны с такой версией и считают, что кваканье лягушки не имеет с предсказанием погоды ничего общего, а означает просто-напросто призыв к спариванию!

678. Каким образом пиявки, как считают, предсказывают погоду? В начале XIX века среди множества людей в Англии за обыкновенной медицинской пиявкой утвердилась слава великого предсказателя погоды. Один английский медик-энтузиаст придумал устройство, которое он окрестил «предсказателем бури». Оно представляло собой закупоренную бутыль, в которой находилось несколько пиявок; с помощью системы шкивов эти пиявки были присоединены к звонку. Медик (по любопытному совпадению, носивший фамилию Мэриуэдер[39]) заявил, что в хорошую, теплую погоду пиявки постоянно находились на дне бутылки и вели себя спокойно, но перед наступлением штормовой погоды они становились беспокойными и начинали ползти к горлышку бутылки, заставляя при этом звучать сигнальный звонок. Он добавил также, что степень беспокойства пиявок в точности соответствовала силе шторма. Множество лйдей и до сих пор считают пиявок надежными предсказателями погоды, и наука до сих пор никакими силами не может разубедить их.

679. Откуда пошло выражение «it’s raining cats and dogs»?[40] В северной мифологии коты наделялись удивительной способностью влиять на погоду. Английские моряки до сих пор говорят, что «кот носит шторм у себя на хвосте». Собака тоже является предвестником ветра, так же как и волк; оба этих животных были слугами Одипа, бога штормов. На старинных немецких картинах нередко можно встретить изображение ветра, дующего из пасти собаки. По этой мифологии кот считается символом проливного дождя, а собака — символом сильного ветра, иногда сопровождающего ливень.

680. Насколько справедливы следующие изречения? «Если красно поутру — моряку не по нутру». Существует много пословиц, в которых красное утреннее небо рассматривается как предостережение о дожде. Шекспир писал: «Красное утро, что всегда предвещает бурю полям, моряку — крушение…» Согласно Матфею, когда фарисеи попросили Христа, чтобы он рассказал им о каком-нибудь знамении[41], он отвечал: «И, судя по утру, будет сегодня плохая погода; ибо небо красное и низкое».

Эта примета имеет под собой некоторую научную основу, потому что красный цвет солнца определяется присутствием сопутствующих дождю факторов — пыли и влажности. Конечно, существует множество других факторов, но и тех, о которых только что говорилось, достаточно для того, чтобы считать эту пословицу основанной не просто на случайном совпадении.

681. «Если на небе кобыльи хвосты и чешуйки макрели — поднимай на корабле паруса». Подобное небо, так называемое «небо в барашках», покрытое небольшими, напоминающими рябь скоплениями перисто-кучевых облаков, часто предвещает приближение холодного фронта, несущего с собой перемену направления ветра и чреватого осадками. Эта пословица имеет под собой определенную научную базу; она особенно справедлива в том случае, когда по всему небу разбросаны мощные облака.

682. «То прикинется волком, то овечкой». Эта пословица — одна из многих пословиц, в которых контрасты подчеркиваются путем сравнения. Обычно ее применяют, говоря о марте; вероятно, она основана на том, что в начале марта зима еще вовсю свирепствует, а ближе к концу месяца обычно смягчается. Однако утверждать, что если первый день марта непогожий, то, значит, последний его день будет мягким, — неверно с научной точки зрения.

683. «Если в день святого Свизина идет дождь — 40 дней будет дождь». В фольклоре различных народов есть определенные дни; их настолько много, что им дали специальные названия. Эти дни известны как «ключевые дни», т. е. дни, по погоде которых, как считается в народе, можно судить о будущей погоде. В фольклоре о погоде большинство ключевых дней приурочено к дням святых. В разных странах существует примерно 58 дней святых, по которым судят о погоде на будущее! Одним из наиболее известных дней является день св. Свизина — 15 июля. Свизин — епископ Винчестерский, умер в 862 году. Через сто лет монахи решили перенести его останки из могилы, находившейся за пределами церкви, внутрь церкви. Святой в виде протеста послал на них сорокадневный ливень, и монахи вынуждены были отказаться от своего намерения.

Один английский военный моряк подсчитал, что если исходить из предсказаний погоды, связанных с ключевыми днями, весь год должен идти непрерывный дождь!

684. «Если луна ясная — жди мороза». Если Луна ясная, это означает, что атмосфера чиста и безоблачна и поверхность Земли быстро охлаждается путем радиации; и если безветренно, а температура достаточно низкая, то вполне вероятно, что наступит мороз. Это одна из тех пословиц, которые имеют под собой вполне реальную научную основу.

685. «Если дождь пошел до 7 часов — к 11 прекратится». Эта пословица настолько же справедлива, насколько справедливо изречение о погоде в штате Новая Англия, приписываемое Марку Твену: «Если вам не нравится погода, подождите немного!» Большинство районов, лежащих в средних широтах, находится в поясе преобладающих западных ветров, которые все время приносят с собой области высокого или низкого давления, сопровождающиеся приходом холодных или теплых фронтов, причем каждый из них создает определенный тип погоды. Эти типы погоды постоянно сменяют друг друга; «застойные» явления не типичны для здешних мест. Следовательно, изменение погоды, иногда происходящее даже в течение нескольких часов, — вещь совершенно обычная. Так что, хотя указывать какой-то определенный час дня, в который произойдет изменение погоды, вряд ли имеет смысл, все же эта пословица до некоторой степени справедлива.

686. «Зима без снега — лето без хлеба». Существует несколько «сезонных» пословиц, которые родились из опыта сельскохозяйственной практики; они не лишены рационального основания. Вот некоторые из них: «Морозный год — год фруктов» или «Если год снежный — будет урожай на фрукты». Эти и подобные им изречения основываются на том, что более или менее постоянный снежный покров, образующийся в холодные зимы, задерживает цветение фруктовых деревьев до тех пор, пока не минует период губительных для них холодов. Кроме того, он защищает пшеницу и другие озимые культуры от вредных последствий чередования оттепелей и заморозков.

687. «Кольцо вокруг солнца — к ненастью, кольцо вокруг луны — к снегу». Появление лунного и солнечного гало свидетельствует о том, что на высоте, возможно, 9000 м над земной поверхностью находится слой перистых облаков, в данном случае — высоких ледяных облаков. Эти облака часто указывают на приближение теплого фронта, связанного с областью низкого атмосферного давления. Дождь или снег не всегда следует за появлением кольца вокруг солнца или луны, но вслед за гало осадков нужно ожидать с большей вероятностью, и эта вероятность тем больше, чем ярче круг гало. По приближенным подсчетам, в двух из трех случаев через 12–18 часов после того, как наблюдалось гало, выпадает снег.

688. «Если с утра радуга — жди хорошей погоды». Если рассмотреть два этих фактора, то окажется, что эта пословица имеет под собой твердую почву. Во-первых, погода в средних широтах переносится с запада на восток. Во-вторых, радуга видна в том случае, если наблюдатель смотрит на ливень, стоя спиной к солнцу. Следовательно, утром, когда солнце на востоке, ливень и сопутствующая ему радуга наблюдаются на западе. А так как погода движется с запада на восток, то утренняя радуга дает основание ожидать, что дождь движется к наблюдателю с запада.

Вечерняя же радуга, напротив, наблюдается на востоке, и это означает, что дождь движется и будет продолжать двигаться в восточном направлении. Но время от времени погода дает «задний ход», так что, хотя пословица, о которой идет речь, и имеет научное основание, ни в коем случае нельзя считать ее безошибочным руководством.

689. «Если луна лежит на спине, чините башмаки и готовьте одежду». Ранее многие полагали (и некоторые придерживаются этого убеждения до сих пор), что Луна весьма заметно влияет на погоду. На этом заблуждении построено множество пословиц. Но внимательное изучение имеющихся данных показывает, что влияние Луны на погоду, если оно вообще имеет место, крайне незначительно и выражается лишь в очень слабых приливных волнах в атмосфере, фиксируемых барометром. Однако вид луны зависит от атмосферных условий, и пословицы, объясняющие изменения в ее виде, могут иметь некоторую основу; но пословицы, связывающие погоду с фазами луны, совершенно безосновательны.

690. «Когда звезды скучены — жди грязи». Эта пословица — одна из тех немногих пословиц о звездах, которые заслуживают внимания. В общем, это верная примета погоды. Когда облачность увеличивается, облака могут закрывать большие участки звездного неба, и в это время созвездия, находящиеся там, где небо еще ясное, кажутся сравнительно «скученными». Когда же облака скрывают последние звезды, вероятность выпадения осадков возрастает.

691. Притягивает ли Солнце воду? Увидеть, как Солнце «притягивает» воду, невозможно, так как водяной пар испаряется в атмосферу с земной поверхности незаметно для нас. Но зато мы видим в обычно запыленной атмосфере солнечное сияние и тени — солнечные лучи проходят сквозь участки неба, свободные от облаков, а тени отбрасываются отдельными облачными образованиями. Такие столбы солнечного света, пробивающиеся сквозь разрывы в облаках, напоминают гигантские соломинки, через которые пьют воду.

692. Верно ли, что после наступления холодов нужно ожидать снега? Каким бы холодным ни был воздух, в нем всегда еще содержится какое-то количество влаги, из которой могут образовываться осадки и выпадать в виде мелких снежных кристаллов. Причина, по которой мы связываем отсутствие снега с очень холодным воздухом, состоит в том, что вторжения такого воздуха из северных широт сопровождаются повсеместной ясной погодой, которую приносят с собой области высокого давления, идущие в тылу холодных фронтов. Обильное же выпадение снега обусловлено вторжением сравнительно теплого воздуха, предшествующим теплому фронту.

693. Верно ли, что после жаркого лета следует ждать холодной зимы? Для этого утверждения нет никаких доказательств. Многие пословицы, относящиеся к погоде, основаны на идее контрастов между сезонами. Видимо, нужно предполагать, что если лето было жарче, чем обычно, то зима соответственно обязательно будет казаться более холодной, чем всегда.

694. Возможна ли такая вещь, как желтый или красный снег? Иногда снежные кристаллы образуются на мельчайших частичках пыли, которые могут придавать им странный темно-коричневый оттенок; такое явление произошло в 1947 году, в Чикаго, к несказанному удивлению его жителей. Снег может приобретать также золотистый или желтый цвет — в том случае, если в его кристаллах содержится пыльца сосны или кипариса. Для горных и полярных районов розовый или красный снег не столь диковинное явление; когда специалисты произвели исследование растаявшего красного снега, они обнаружили в нем растительные микроорганизмы, которые и окрасили снег. Один венгерский ученый, исследовавший горы Аляски, выявил около 50 разновидностей таких растений, обитающих в снегу, которые, по-видимому, и окрашивают его в различные цвета.

695. Всегда ли замерзает соленая вода? Доказано, что соленая вода замерзает. Температура, при которой это происходит, зависит от количества соли, содержащейся в воде. Это количество колеблется в значительных пределах, в зависимости от величины осадков и притока пресной воды из рек. Температура, при которой обычно замерзает морская вода, составляет —2 °C, или на 2° меньше, чем температура, необходимая для замерзания пресной воды. Как правило, в открытом океане всегда наблюдается волнение, достаточное для того, чтобы воспрепятствовать замерзанию. Но в защищенных бухтах и гаванях вода замерзает часто.

696. Действительно ли некоторые люди чувствуют приближение шторма по запаху? В утверждениях такого рода есть некоторая доля истины. Шторму всегда предшествует понижение атмосферного давления. Поэтому различные запахи гниения, идущие, например, от канав, болот и болотистых мест, которые при высоком давлении обычно держатся у земли, высвобождаются и распространяются на более обширные пространства. Понижение давления может выражаться также в подъеме воды в колодцах, в более обильном, чем всегда, притоке воды в определенных источниках и в появлении пузырьков на поверхности болот. В старинной шутливой прибаутке говорится: «Когда канава и пруд оскорбляют нос — смотри, как бы не пошел дождь и не разразился шторм».

697. Случается ли, что в грозу скисает молоко? Молния и гром никоим образом не воздействуют на молоко. Воздействие грозы проявляется, скорее всего, вот в чем: теплая влажная погода, во время которой происходят так называемые тепловые грозы, благоприятствует также и оживлению деятельности бактерий, а значит, и порче пищи. Следовательно, процесс скисания молока связан с теми же самыми условиями температуры и влажности, которые вызывают грозу, а не с самой грозой. Это ошибочное представление начинает рассеиваться, особенно в связи с появлением современных холодильников, в которых молоко остается абсолютно свежим, несмотря ни на какие грозы.

698. Верно ли, что по виду листьев можно судить о приближении бури? Многие твердо убеждены в том, что перед самой бурей края листьев загибаются кверху, образуя как бы чашечку, будто в предвкушении долгожданного дождя. Ботаники говорят, что листья некоторых растений, особенно из семейства бобовых, реагируют на изменение освещенности, поворачиваясь все вместе в ту или иную сторону. Так как шторму часто предшествует увеличение облачности (а значит, уменьшение освещенности), вполне возможно, что для листьев растений семейства бобовых это в какой-то мере справедливо. Но скручивание листьев другого типа, видимо, происходит от того, что растение сокращает площадь листа, когда воздух слишком сухой. Это, конечно, никак нельзя совместить с мнением, согласно которому такое поведение листьев предвещает дождь (увеличение влажности).

699. Как реагирует на изменение погоды анагаллис? Считают, что ярко-красный анагаллис закрывает свои лепестки перед дождем. Этот цветок называют зеркалом погоды крестьянина или предупреждением бедняку.

700. Является ли долго падающая звезда признаком дождя? Обычно падение метеора происходит при ясном небе, но появление метеора никак не связано с предстоящей погодой. В более ранний период цивилизации, когда придавали большое значение астрологии, люди постоянно искали на небесах предзнаменования будущей погоды. Тогда считалось, что кометы приносят холодную погоду. Если какая-либо сторона Млечного Пути была более яркой, то, согласно примете погоды, именно с этого направления нужно было ожидать шторма. Наблюдая хорошо выраженный метеор, люди воспринимали его как признак надвигающейся бури.

701. Что такое «собачьи дни»? Это выражение употребляется для обозначения периода особенно жаркой погоды, обычно наступающего в июле — августе. Его ввели в обиход древние египтяне, придерживавшиеся мнения, согласно которому появление Сириуса (созвездие Большого Пса), встававшего вместе с солнцем, усиливает его тепло; они считали, что в «собачьи дни» (примерно с 3 июля по 11 августа) тепло, исходящее от созвездия Большого Пса, присоединяется к солнечному теплу.

702. Что такое «индейское лето»? Под «индейским летом» обычно подразумевается мягкая, туманная и теплая не по сезону погода, которая следует за первыми осенними холодами, чаще всего в конце октября или начале ноября. Такая погода устанавливается потому, что в это время над восточной частью Северной Америки распространяется устойчивая область высокого давления. В этот период дни мягкие, теплые и туманные, а ночи холодные. Характерная дымка обусловливается устойчивостью атмосферы, благодаря которой пыль и дым не уносятся с земной поверхности вверх. В Соединенных Штатах выражение «индейское лето» известно лишь с XVIII века; о происхождении его трудно судить с определенностью. По одной из версий, его ввели североамериканские индейцы, которые считали, что в этот теплый период нужно закончить последние приготовления к зиме. Периоды, подобные «индейскому лету», наблюдаются и в некоторых европейских странах, но там они известны под другими названиями.

703. Что такое равноденственный шторм? С давних времен в народе держится представление, что наступление осеннего и весеннего равноденствий сопровождается жестокими штормами. Несомненно, что приход весны или осени вполне может совпасть со штормом. Но штормы, которые иногда выпадают на период равноденствия (или плюс — минус несколько дней), никак не связаны с пересечением экватора солнцем. Штормовая погода в любое время года, в том числе и в периоды равноденствия, зависит от атмосферных условий, которые абсолютно никак нельзя привязывать к точной календарной дате.

В марте и в сентябре в средние широты действительно вторгаются воздушные массы, которые нередко резко, различаются по температуре и влажности. Именно это обычно и является причиной частых штормов. Но точно приурочивать штормы к дням осеннего или весеннего равноденствия совершенно неправильно.

704. Всегда ли сизигийные[42] приливы происходят весной? Сизигийные, или необычно высокие приливы — это такие приливы, которые происходят в дни полнолуний и новолуний, когда высота прилива стремится к увеличению. Следовательно, они наблюдаются в среднем дважды в течение месяца, причем во все сезоны года, точно так же, как и весной. Квадратурные приливы происходят в дни первой и последней четверти Луны; в это время высота прилива стремится к уменьшению.

705. Воздействуют ли атомные взрывы на глобальную погоду? В связи с опасениями и размышлениями, вызванными возможным воздействием атомных взрывов на крупномасштабные явления погоды, проводятся специальные исследования. Комиссия метеорологов, назначенная Национальной академией наук, пришла к выводу, что испытания атомных бомб вряд ли приводят к каким-либо значительным изменениям в погоде. Некоторые члены Всемирной метеорологической организации согласны с этим заключением и не видят причины считать, что здесь может иметь место сколько-нибудь значительное воздействие на погоду.

Большинство ученых сходятся на том, что последствия испытаний и энергия, высвобождающаяся при атомных взрывах, гасятся или даже уничтожаются несравненно большей энергией, заключенной в атмосфере, и процессами, происходящими в ней; поэтому общая картина погоды остается ненарушенной. Опасность, кроющаяся в расширении атомных испытаний, состоит не столько в возможных изменениях погоды, сколько в губительном влиянии продуктов радиоактивного распада на растительную и животную жизнь. Именно поэтому ученые — как индивидуально, так и коллективно, — высказываются резко отрицательно о расширении атомных испытаний.

706. Возможно ли использовать атомные взрывы для уничтожения ураганов или изменения их траектории? Крайне сомнительно, чтобы энергия атомной бомбы, проявляющаяся как таковая лишь на сравнительно небольшом пространстве, могла оказать заметное воздействие на ураган или изменить его траекторию. Подсчитано, что энергия, высвобождающаяся при урагане за одну секунду, превосходит энергию, заключенную в нескольких атомных бомбах типа той, что была сброшена на Хиросиму. Согласно другой точке зрения, опасность радиоактивного заражения, которую вызовет введение в действие радиоактивного вещества, в сочетании с обильными осадками должна еще больше возрасти. Здесь названы лишь две основные причины из множества других, по которым в настоящее время вопрос о подобных экспериментах даже не подлежит обсуждению.

707. Что думают метеорологи о «летающих блюдцах»? Согласно данным ВВС США, которым было поручено подсчитать количество сообщений о «летающих блюдцах», примерно 80 процентам из них можно дать естественное объяснение; 20 процентов не поддаются классификации. Многие метеорологи держатся того мнения, что люди, наблюдавшие «летающие блюдца», не были искушены в атмосферной, или метеорологи ческой, оптике; а это как раз та область исследований, которая, как указывают ученые, дает ключ к объяснению наблюдений, еще ожидающих своего истолкования (см. главу «Цвет неба»): Хотя некоторые сообщения о «летающих блюдцах» содержат точные описания, тем не менее они свидетельствуют о полном незнании атмосферных условий; знание же их может послужить руководством к широкой классификации этого удивительного оптического явления.

Поистине замечателен тот факт, что из тысяч метеорологов и астрономов, сама работа которых требует полного понимания «небесных» явлений, не нашлось ни одного солидного специалиста, который бы когда-нибудь видел «летающие блюдца» или хотя бы косвенно подтверждал их существование в то время, когда оно признавалось всеми.

X

Служба погоды и подготовка специалистов

Введение. Предсказатель погоды является предметом насмешек и циничных шуток еще с тех времен, когда в родовых общинах, существовавших много тысячелетий назад, появились первые «маги погоды». Как недавно сообщил один антрополог, едва ли не важнейшей обязанностью этих первобытных кудесников было обеспечивать погоду, благоприятствующую выращиванию урожая, охоте, рыбной ловле и условиям жизни людей. Если погода изменялась в нежелательную сторону, мага погоды нередко тут же приговаривали к смертной казни. Тот же антрополог высказал предположение, что насмешливое отношение к метеорологам, существующее и сегодня, восходит к этим первым — и жестоким — проявлениям общественного осуждения. Хотя в наши дни метеорологов и не осуждают на физическую смерть, их репутация до сих пор довольно неустойчива.

Этот раздел написан с целью рассказать главным образом о метеорологических организациях. Эти организации двигают вперед бурно развивающуюся метеорологическую науку, которая оказывает огромное влияние на всю жизнь общества. Еще не так давно метеоролога изображали на карикатурах в виде бородатого человека, который определяет, откуда дует ветер, послюнив палец, или бессмысленно созерцает небо.

Сейчас профессия метеоролога имеет гораздо больший вес. Он является солдатом армии специалистов, которые постоянно трудятся над развитием и расширением сферы применения своей науки. Деятельность промышленности и армии начинает планироваться на основе доверия к метеорологам и контакта с ними. Но иногда к метеорологу предъявляют фантастические требования. От него ждут, что он, подобно Моисею, принесет воду пустыням или исследует границы Вселенной с той же детальностью, с какой он исследовал земные туманы. Во время второй мировой войны многие командующие офицеры часто горько сетовали не на синоптиков, а на то, что держится плохая погода. Рассказывают, что однажды генерал Патон, раздосадованный плохой видимостью, отвернулся от метеоролога и крикнул, обращаясь к капеллану: «Черт побери! Дайте мне хоть немного хорошей погоды!».

708. Когда возникло Бюро погоды США? В 1870 году Конгресс Соединенных Штатов принял постановление об учреждении Национальной службы погоды как подразделения Сигнальной службы вооруженных сил. В 1891 году служба погоды стала именоваться Бюро погоды и была передана в административное подчинение департаменту сельского хозяйства. После того как Бюро погоды перешло в ведение гражданской организации, его возглавил Кливленд Аббэ из обсерватории в Цинциннати.

709. В чем заключались первоначальные функции Бюро погоды? Обязанности, которые возлагались на Сигнальную службу армии с 1 ноября 1870 года, заключались в выпуске и хранении бюллетеней погоды для оказания помощи морякам, плававшим вдоль побережья Америки и по Великим озерам. Кроме выпуска штормовых оповещений, в обязанности службы погоды входило хранение климатических данных по территории Соединенных Штатов. Некоторое время спустя службе было поручено следить за уровнем воды в реках и оповещать об опасности наводнения население.

В 1891 году функции службы были расширены: она должна была давать информацию о погоде для обеспечения самых различных сельскохозяйственных работ — от посадки и выращивания культур до сбора урожая и его обработки.

В 1918 году было введено государственное метеорологическое обслуживание авиации для нужд воздушной почты.

710. Какому госдепартаменту подчиняется Бюро погоды сейчас? В 1940 году Бюро погоды США из департамента сельского хозяйства было передано департаменту торговли, которому оно подчиняется и по сей день.

711. В чем заключаются основные функции Бюро погоды? Основные функции Бюро погоды как национальной службы погоды состоят в следующем: сбор важнейших данных о погоде и климате, ежедневные прогнозы погоды и предупреждения о стихийных бедствиях.

712. Какие станции Бюро погоды расположены за пределами территории США? Метеорологи Бюро погоды США работают на станциях, расположенных на территории Аляски, на островах Карибского моря и Тихого океана, на судах погоды в Атлантике, на Крайнем Севере (Туле, Гренландия) и на арктических станциях погоды, находящихся в восьми градусах от Северного полюса.

713. Как подразделяются станции Бюро погоды? Существует три основных подразделения метеорологических станций Бюро погоды США: станции первого разряда, станции второго разряда и вспомогательные любительские станции.

714. Что такое метеостанции первого разряда? Станции первого разряда — это такие станции, которые укомплектованы постоянным штатом служащих, из лиц, имеющих специальное образование и занимающихся обеспечением информацией о погоде широкого населения.

715. Что такое станции второго разряда? Станции второго разряда полностью или частично укомплектованы персоналом, из лиц без специальной профессиональной подготовки, в отличие от персонала, которым укомплектованы станции первого разряда. Станции второго разряда имеются, например, при Управлении гражданской аэронавтики или при авиалиниях; их сотрудники не занимаются метеорологическим обслуживанием широкого населения. Основная функция этих станций — дополнять или уточнять сводки, поступающие с сети станций. Их главная обязанность— вести наблюдения за погодой.

716. Что такое любительские вспомогательные станции? Вспомогательные станции Бюро погоды состоят из наблюдателей, которые предоставляют свои услуги бесплатно. Основная функция этих наблюдателей — вести запись климатологических наблюдений, таких как регулярное измерение количества осадков, минимальной и максимальной температур и т. д. Эти климатологические данные периодически (обычно раз в месяц) отправляются в Бюро; они служат дополнением к общей сводке климатологических данных, составляемой в результате деятельности Национальной службы погоды. В Соединенных Штатах насчитывается около 10000 наблюдателей-любителей. Они делают чрезвычайно полезное дело. Служащие Бюро погоды очень высоко ценят этих бескорыстных и увлеченных своим делом людей и считают, что без их помощи поистине невозможно было бы получать детальную информацию о климате, которая столь важна.

717. Как подбираются наблюдатели-любители? Движимые желанием служить интересам метеорологии и общества, многие люди в различных населенных пунктах страны добровольно изъявляют желание оказывать помощь Бюро погоды. Если населенный пункт географически расположен так, что наблюдения в нем могут заполнить пробел в климатических данных, и если наблюдатель проявляет себя как активный член общества и ответственно относится к взятым на себя обязанностям, его услуги принимают с благодарностью. В большинстве случаев Бюро погоды снабжает наблюдателей комплектом метеорологических приборов для производства климатологических наблюдений и стандартными бланками для записи данных. Многие наблюдатели-любители всю жизнь остаются преданными этой общественно полезной работе. Иногда в наблюдениях участвуют целые семьи, поколение за поколением.

718. Сколько станций имеет Бюро погоды? В континентальных штатах и на Аляске насчитывается приблизительно 315 станций первого разряда. Плюс к этому имеется около 600 станций второго разряда. К этому числу нужно добавить станции Бюро погоды, находящиеся в открытом океане, на Карибских островах и в других местах; общее количество метеорологических станций таким образом достигает примерно 950 (вспомогательные станции в этот подсчет не включены).

719. Что такое региональное управление? Признано наиболее целесообразным организовывать в определенных местах административные центры больших районов, включающих в себя несколько штатов. Такие региональные управления размещаются в крупных городах. Их основная функция — обеспечивать выполнение всех наблюдений в соответствии с руководствами и указаниями Центрального управления, а также удовлетворять потребности полевых станций службы погоды (в штатах, оборудовании, в разъяснении инструкций и т. д.). Кроме того, они информируют Центральное управление, находящееся в Вашингтоне, о выполнении программ, разработанных в Бюро погоды для каждого из регионов. В континентальных штатах имеется четыре региональных управления: в Нью-Йорке, Канзасе, Солт-Лейк-Сити и Форт-Уорт. Региональные управления имеются также в Анкоридже (Аляска) и в Гонолулу (Тихоокеанское управление). Деятельность этих управлений крайне важна для Бюро погоды.

720. Какие специальные службы имеются в Бюро погоды? Хотя Бюро погоды не может обеспечить специализированной информацией отдельных лиц или даже отдельные фирмы, оно старается давать ежедневные сводки и прогнозы тех элементов погоды, которые представляют особый интерес для большинства отраслей местной экономики. При Бюро погоды имеются метеорологические службы, которые обслуживают определенные крупные отрасли — сельское хозяйство, авиацию и перевозку грузов. Кроме обычной службы погоды, работающей на широкого потребителя, т. е. на основную массу населения, созданы еще специальные службы: служба погоды для авиации, климатологическая служба, служба оповещения о штормах и ураганах, служба оповещения о лесных пожарах, морская метеорологическая служба, сельскохозяйственная метеорологическая служба, речная служба и служба оповещения о наводнениях.

721. Какой работой занято большинство метеорологов Бюро? Бюро погоды часто рассматривают как правительственную службу, так как его работа в целом, может быть, так же важна, как производственная деятельность общества. Основной процент средств и людских ресурсов Бюро идет на проведение метеорологических наблюдений, составление карт и графиков, подготовку и распространение прогнозов погоды и текущей метеорологической информации по различным каналам.

722. Каково среднее число штормов и изменений погоды, регистрируемых Бюро за год? Ниже приведено среднее число штормов и других явлений погоды, отмечаемых за год. Оно дает представление об объеме повседневной деятельности Бюро:

— 8 ураганов;

— 28 штормов в прибрежных районах и на Великих озерах;

— 30 волн холода, близзардов, сильных снегопадов, дней с суровыми морозами;

— 70 разрушительных наводнений;

— 300 торнадо и других местных штормов;

— 5000 крупных лесных пожаров;

— 50 000 (приблизительно) местных изменений погоды, т. е. ежедневных или даже ежечасных изменений погоды, происходящих в тысячах различных пунктов США.

723. Сколько метеорологических наблюдений, сводок погоды, прогнозов и предупреждений производится и выпускается за год? Чтобы обеспечить прогнозами погоды и оповещениями все сферы общественной и производственной деятельности, за год Бюро погоды выпускает примерно следующее количество сводок погоды, прогнозов и предупреждений:

— 800 000 отчетов об основных синоптических наблюдениях и сводок;

— 8 000 000 ежечасных и экстренных сводок для авиации;

— 22 000 000 климатологических наблюдений;

— 190 000 специализированных прогнозов для сельского хозяйства, морских перевозок и т. д.;

— 150 000 местных прогнозов погоды для широкого потребления;

— 600 000 прогнозов погоды для авиации.

724. Что такое NAWAC? Ведущее учреждение США, занимающееся анализом погоды, известно под названием «Национальный центр анализа погоды». Его обязанность — собирать материалы метеорологических наблюдений, составлять карты и графики, анализировать данные о погоде и передавать эту информацию во все концы страны по факсимильным аппаратам или через кодирующие телетайпные устройства. Таким образом, все местные управления обеспечиваются важнейшей метеорологической информацией, необходимой для их прогностической деятельности.

725. Как собирается и передается метеорологическая информация? Сотни метеорологических станций в определенные сроки одновременно производят многочисленные наблюдения и количественные определения различных элементов погоды как у земной поверхности, так и на высотах. Эта информация передается с сети станций Бюро погоды по круговой телетайпной связи в закодированном виде (для экономии времени и места). Когда эта информация поступает в отделение Бюро погоды, ее расшифровывают и составляют карты и таблицы; в результате вырисовывается полная картина метеорологических условий у поверхности и на высотах по всей территории страны. Эти карты и таблицы используются для составления сводок погоды, на которых главным образом основывается прогнозирование погоды для населения. Население узнает прогнозы по автоматическим телефонным системам, по радио и телевидению, из газет, путем индивидуальных запросов по телефону и т. д.

726. Каковы основные виды прогнозов, выпускаемых Бюро погоды? Существует два основных вида прогнозов; 1) обобщенные прогнозы для широкого населения, распространяемые через газеты, радио, телевидение и автоматические телефоны, и 2) прогнозы для авиации. Обобщенный прогноз для широкого потребления делается старшим синоптиком; обычно такой прогноз дается на 24–48 часов. Всего на территории 48 штатов имеется 14 прогностических центров, дающих общие прогнозы. Прогноз погоды для авиации более специализирован и дается на более короткий срок — от 12 до 24 часов. Такие прогнозы выпускаются в США на 25 авиалиниях.

Оба вида прогнозов выпускаются через определенные интервалы четыре раза в день.

727. Какие специализированные прогнозы делает Бюро погоды? Помимо двух основных типов прогнозов, описанных в предыдущем вопросе, на общих прогностических центрах производится специализированное предсказание неблагоприятных явлений погоды — торнадо, ураганов, заморозков и оповещение о лесных пожарах и наводнениях. Кроме этих специализированных местных прогнозов, выпускаются также прогнозы, предназначенные для фермеров, моряков торгового флота, промышленности, для отдыхающих и т. д.

728. Какие долгосрочные прогнозы выпускаются для широкого потребления? Центр долгосрочного прогнозирования расположен в Вашингтоне (округ Колумбия). Три раза в неделю выпускается прогноз погоды, ожидающейся на последующие пять дней. Эти прогнозы распространяются через радиостанции и телецентры и печатаются во многих газетах. Дважды в месяц, в начале и середине месяца, публикуется приближенная информация о температурных условиях и об осадках, ожидающихся на территории США в последующие 30 дней. В большинстве газет по окончании срока прогноза печатаются резюме.

729. Как местные управления Бюро погоды отвечают на индивидуальные запросы о погоде? Будучи государственной организацией, обслуживающей население, Бюро погоды стремится помогать ему самыми различными способами. Однако, если говорить о телефонных звонках непосредственно на станцию погоды, нельзя не признать, что это трудная проблема. Если прогнозист непрерывно отвлекается от своих повседневных занятий, чтобы отвечать на телефонные запросы, особенно частые во время плохой погоды, это приводит к нарушению напряженного графика его работы. Запросы о погоде, к тому же не всегда вызванные необходимостью, лишают сотрудников станции возможности уделять должное внимание качеству своей продукции и своей первейшей обязанности — обслуживать общество в целом.

730. Как готовится информация о прогнозе погоды по телефону? В тех городах, где имеются автоматические телефонные установки, записывающие прогнозы погоды, частные телетайпы можно подключать к телефонной компании. Бюро погоды периодически отправляет телефонной компании по телетайпной системе прогнозы погоды или специальные оповещения. В случае необходимости прогноз корректируется. Закончив прием, телефонная компания обрезает ленту телетайпа; это делается каждый час после получения прогноза. Голос, который вы слышите по телефону, — это голос служащего телефонной компании, записанный на пленку.

731. Как часто запрашивают прогноз погоды? В Вашингтоне «автоматический информатор о погоде» в первый же год своего существования каждые 24 часа отвечал на 10 000 звонков. Сейчас з Вашингтоне механические информационные системы принимают 65000 вызовов в день, или около 2 000000 вызовов в месяц. Однажды передатчики прогнозов ответили за день более чем на 390000 звонков в Вашингтоне, примерно на 350 000 звонков — в Чикаго и на 290 000 — в Детройте. В другой раз, когда в течение суток держалась плохая погода, механический предсказатель в одном только Нью-Йорке принял свыше 405 000 телефонных вызовов.

732. Все ли обзоры и прогнозы погоды, печатающиеся в газетах и передающиеся по радио и телевидению, основаны на информации Бюро погоды? Все прогнозы, которые появляются в печати и передаются по радио и телевидению, прямым или косвенным образом поступают с национальной метеорологической сети Бюро погоды. Во многих больших городах отделы новостей телеграфа, редакции газет, радиостанции и телецентры имеют прямую телетайпную связь с отделениями Бюро погоды, так что они могут получать прогнозы для отдельных округов и местностей. Кроме того, между Бюро погоды и редакциями новостей или редакторами газет часто существует тесный телефонный контакт.

733. Почему прогнозы, помещаемые в газетах, иногда отличаются от прогнозов, передаваемых по радио или телевидению? Не нужно забывать, что между тем, когда собирается информация для очередного номера газеты, и тем, когда газеты фактически поступают в продажу, проходит несколько часов. В течение этого периода может возникнуть необходимость уточнения прогноза, которую уже нельзя реализовать в газете до ее следующего выпуска. В то же время радио, телевидение и автоматические телефонные информаторы имеют возможность более оперативно учитывать поправки к прогнозам. Несмотря на это отставание во времени, большинство прогнозов обычно все же сходится. К тому же обзоры и прогнозы, помещаемые в газетах, как правило, более полны и охватывают большие пространства.

734. Кто определяет термины, употребляемые в прогнозах Бюро погоды? В то время как в центральном управлении придерживаются определенного, принципиального направления в терминологии, прогнозист обладает относительной свободой в выборе терминов. Его словарь должен определяться типом прогноза, спецификой местности и ее населения. Желательно, чтобы при выпуске каких-либо оповещений соблюдалась максимальная четкость и краткость; кроме того, оповещения должны быть сформулированы так, чтобы среди населения не возникла паника. Термины, употребляемые в общем прогнозе, зависят от того, какая отрасль хозяйства преобладает в данной местности. В хлопководческом или, например, плодоводческом районе терминология прогноза может быть совершенно иной, нежели в большом индустриальном городе. Проблема выбора слов в прогнозах — трудная проблема. Некоторые метеорологи считают, что прогноз нужно формулировать в выражениях, имеющих вероятностный оттенок, в виде отношения. Например, вместо того, чтобы сказать: «Сегодня вечером будет дождь», прогнозист должен сказать: «Восемь шансов из десяти за то, что сегодня вечером будет дождь». Способы формулирования прогнозов в таких вероятностных отношениях и возможности применения таких способов тщательно изучаются.

735. Кто определяет точность прогнозов Бюро погоды в процентном выражении? В настоящее время в центральном отделении Бюро погоды в Вашингтоне введена система проверки; эта система должна отвечать требованиям современной науки. Коротко говоря, система проверки прослеживает соответствие прогноза погоды реальной погоде, которая имела место в прогнозируемый период. Точность прогноза в цифровом выражении определяется тем, в какой степени погода, ожидаемая по прогнозу, отклоняется от фактически наблюдавшейся с учетом установленных допустимых пределов погрешностей. Население может контролировать точность прогнозов Бюро погоды, сопоставляя погоду, обещанную в прогнозе, сделанном утром, с погодой, которая фактически наблюдается к концу дня.

736. Насколько точны ежедневные прогнозы Бюро погоды? Среди некоторой части людей распространено мнение, что Бюро погоды нередко ошибается; однако статистический анализ, производящийся как самим Бюро, так и множеством любителей, показывает, что точность прогнозов в среднем по стране близка к 85 %.

Учитывая сущность метеорологии как науки, имеющей дело со столь большим числом неизвестных переменных, следует признать этот результат замечательным достижением.

737. Может ли Бюро погоды нести ответственность перед законом за ущерб, причиненный неправильным прогнозом? Бюро погоды несет ответственность за прогноз, начиная с момента его выпуска. Прогноз не составляется в императивных выражениях. Потребитель сам должен отвечать за то, насколько правильно он истолковывает и применяет прогноз. Следовательно, нельзя требовать возмещения по закону тех убытков, которые предположительно могут быть вызваны применением прогноза, данного прогнозистами Бюро погоды. Предсказание погоды еще не достигло совершенства, потому что целый ряд различных факторов, участвующих в движении воздушных масс, пока еще не может быть подвергнут точному математическому анализу.

738. Из чего складываются основные обязанности метеоролога? Предсказание погоды — это всего лишь одна из многочисленных составляющих деятельности метеоролога, хотя, возможно, потребителю она известна лучше остальных. В основном обязанности метеорологов сводятся к следующему.

• Регистрировать температуру, влажность, направление и силу ветра, количество осадков и давление с помощью метеорологических приборов.

• Производить наружные визуальные (не инструментальные) наблюдения в любую погоду.

• Составлять карты погоды, пользуясь кодами и условными обозначениями.

• Проверять данные, поступающие с телетайпа. Анализировать карты погоды и готовить прогноз погоды.

• Управлять деятельностью станции и контролировать ее.

• Информировать газеты, радио, телевидение и широкую публику об условиях погоды.

• Оповещать отдельные слои населения, например, фермеров и летчиков, о штормах.

Прогностическая работа на больших станциях погоды становится все более специализированной. Поэтому синоптик не может выполнять одновременно все обязанности, перечисленные выше; его работа обычно сводится к выполнению лишь одной из них, например: предсказание губительных для фруктовых деревьев заморозков, прогнозирование туманов, облачности, ураганов, оповещения о штормах, лесных пожарах И т. д.

739. В чем заключается работа на станции метеоролога-непрофессионала? Наблюдатели-метеорологи, вычислители и наносители числятся в метеорологической службе как вспомогательный персонал. Непрофессионалы могут найти применение себе и вне правительственной службы погоды.

Основные их обязанности следующие.

• Записывать и проверять результаты наблюдений. Наносить на карту данные о погоде, используя специальные коды и символы.

• Кодировать метеорологические данные для передачи по телетайпу.

• Обрабатывать материалы на вычислительных машинах.

• Хранить и систематизировать сводки и карты погоды. Размножать метеорологические карты.

• Помогать в составлении прогнозов и в работах, связанных с этим.

740. Чем занимаются специалисты по физике атмосферы? Специалисты по физике атмосферы изучают химический состав атмосферы, закономерности излучения, поглощения и рассеяния солнечной энергии, а также оптические, акустические и электрические свойства атмосферы. Они занимаются изучением природы процессов, в результате которых водяной пар переходит в жидкое и твердое состояние, и механизма объединения триллионов крошечных облачных капель, в результате которого выпадает дождь.

741. Кто такие специалисты по динамической метеорологии? Специалисты по динамической метеорологии занимаются разработкой математической теории движения воздуха в атмосферных системах. Это чрезвычайно различающиеся по масштабам движения — от высотных струйных течений, опоясывающих весь земной шар, до небольших турбулентных вихрей, возникающих в потоках дыма, выбрасываемых трубами.

742. Кто такие синоптики? Синоптики занимаются сведением результатов сотен метеорологических наблюдений, произведенных в приземном слое и на высотах по всему миру, в единую картину изменений погоды ото дня ко дню. Они наносят на карту движение циклонов и антициклонов, различных воздушных масс и фронтов, а также ураганов и торнадо. Суммировав все эти данные, синоптик предсказывает погоду на завтра, на следующую неделю и на следующий месяц.

743. Чем занимаются климатологи? Работа климатолога заключается в систематизации и анализировании всех имеющихся данных о погоде за прошедшие годы. На основании этого он создает картину климата, в которой учтены его изменения, происшедшие за десятилетие, век, тысячелетие и даже миллионы лет.

744. В чем заключается работа метеорологов — специалистов в области инструментальной метеорологии? Они занимаются определением количественных характеристик метеорологических элементов во всем их многообразии. Измерять величину и число водяных капель в облаке; высчитывать количество солнечной энергии-, поступающей на единицу земной поверхности; устанавливать расстояние от основания облака до его вершины с помощью радиолокатора; определять давление, температуру и влажность воздуха на высоте нескольких километров от поверхности земли или же турбулентные флюктуации воздушных масс, происходящие в нескольких сантиметрах от земли, — вот что он должен делать с помощью своих приборов.

745. Чем занимаются специалисты по прикладной метеорологии? После второй мировой войны родилась новая, крупная отрасль метеорологической науки — техническая, или прикладная, метеорология. Эти «погодные инженеры», или консультанты, изучают зависимость от погоды целого ряда областей человеческой деятельности — деловой сферы, сельского хозяйства, промышленности, организации отдыха и т. д.

746. Для чего нужны частные метеорологи-консультанты? У Бюро погоды слишком много постоянных потребителей метеоинформации, чтобы оно могло удовлетворять запросы отдельных людей. Бюро учреждено не для того, чтобы давать им практические советы. Сама природа деятельности Бюро исключает индивидуальное специализированное обслуживание. Для консультаций в тех областях, которые не обслуживает Бюро погоды, можно частным образом привлечь специалиста по промышленной метеорологии, с тем чтобы он оказывал специализированную помощь, основанную на знании специфических требований тех или иных отраслей производства. Частный метеоролог, имеющий дело лишь с несколькими клиентами, особые нужды которых он всегда имеет в виду, оказывает им неоценимую помощь. Он может направлять деятельность предприятия изо дня в день или планировать ее на будущее так, чтобы она наилучшим образом отвечала текущей погоде.

747. Существует ли конкуренция между частными метеорологами и Бюро погоды? Несколько лет назад некоторые сотрудники Бюро считали, что поощрение деятельности частных метеорологов противоречит интересам развития национальной службы. Однако противники этой точки зрения доказывали, что наоборот, развитие специальности частного метеоролога-консультанта крайне желательно, а во многих случаях даже совершенно необходимо: ведь в силу вечной ограниченности в средствах, времени и персонале Бюро не в состоянии удовлетворять множество индивидуальных запросов. Сейчас Бюро погоды всемерно поощряет и активно сотрудничает с весьма квалифицированными метеорологами, которые способствуют развитию профессии частных метеорологов.

748. Какие услуги может оказывать частный метеоролог? Сейчас во многих городах США прибегают к услугам частных метеорологов. Любое частное лицо или фирма, заинтересованная в квалифицированных консультациях, — от разового заказа на специальный прогноз погоды по случаю свадьбы, пикника, а также в связи с малярными работами или асфальтированием улиц до долгосрочных контрактов на прогноз погоды для определения количества газа, который потребуется на отопительный сезон, — может обратиться в Американское метеорологическое общество. Это общество охотно порекомендует имеющую хорошую репутацию фирму или отдельного специалиста, которые смогут помочь в разрешении проблем, связанных с погодой. Консультации оплачиваются по-разному, в зависимости от характера требуемых услуг.

749. В чем заключаются функции Американского метеорологического общества? Американское метеорологическое общество — единственное в Соединенных Штатах учреждение, которое защищает коллективные интересы представителей метеорологической профессии. Путем периодических публикаций и различных услуг Общество стремится удовлетворять нужды профессиональных метеорологов, метеорологов-непрофессионалов и метеорологов-любителей, которых вообще интересует погода. Назначение АМО состоит в развитии и распространении метеорологических знаний во всех аспектах и применениях и в содействии осуществлению идеалов метеорологической профессии. Работа общества заключается в печатании периодических изданий, в газетных публикациях, в дискуссиях на общенациональных конгрессах, в деятельности местных отделений, библиотек и в мероприятиях, осуществляемых секретарем Центрального отделения.

750. Как подразделяется членство в АМО? В корпорационное членство открыт доступ представителям коммерческих организаций и учебных институтов, заинтересованных в развитии метеорологической науки. Членские взносы для них составляют 100 долларов в год. Профессиональное членство существует для тех, кто имеет специальную метеорологическую квалификацию, полученную в процессе практической работы или в процессе обучения, а также для тех, кто внес определенный вклад в развитие метеорологической науки. Для них членские взносы составляют 12 долларов в год. Регулярное членство предназначено для тех, кто по своим интересам или роду деятельности близок к метеорологии, что делает их желанными членами общества. Они платят 7 долларов в год. Студенческое членство основано для студентов и аспирантов, которые специализируются в области метеорологии. Они вносят 5 долларов в год. Ассоциативное членство учреждено для метеорологов-любителей. Годовой взнос для них составляет 3 доллара.

751. Сколько членов насчитывает АМО? В 1956 году общее число членов общества достигало 5770. Из этого общего числа в профессиональное членство входило 2650 человек, в регулярное — 1853, в ассоциативное — 1067, в студенческое —141 человек и в корпорационное — представители 56 организаций. В 24 штатах США имеется 34 местных отделения общества. За пределами страны отделения общества находятся на Аляске, на Гавайях, в Пуэрто-Рико и в ФРГ.

752. Какие периодические издания выпускает общество? Официальное издание общества — «Бюллетень Американского метеорологического общества». Он служит интересам метеорологической профессии, предоставляя на своих страницах место для оригинальных статей и сообщений о научных вкладах в метеорологию, которые имеют важное практическое значение. Бюллетень выходит ежемесячно, за исключением июля или августа. Он бесплатно рассылается большинству членов АМО; для нечленов общества подписная цена составляет 8 долларов. «Метеорологический журнал» публикует результаты оригинальных исследований. Он выходит раз в два месяца; предназначается журнал для профессионального и корпорационного членств. Для членов общества подписка стоит 5 долларов, для нечленов — 9 долларов 50 центов. «Метеорологические монографии»— это периодическое издание, представляющее собой оригинальные монографии. Оно рассылается всем членам кррпорационного общества. «Предсказатель погоды»— популярный, хорошо иллюстрированный, неспециальный журнал, который предназначен для всех, кто интересуется погодой; этот журнал рассылается всем членам общества. Для нечленов общества подписка стоит 4 доллара. Издание «Метеорологические абстракты и библиография» печатает обзоры публикаций по метеорологии и смежным областям науки, выходящих во всех странах и на всех языках. Цена подписки — 8 долларов. «Метеорологический компендиум», выпущенный обществом в 1951 году, охватывает все области науки о погоде. Выпуск состоит из 1315 страниц и содержит 108 статей. Цена книги — 12 долларов.

753. Какие услуги оказывает общество метеорологам? Общество помогает метеорологам, состоящим в нем, получить работу через бюро услуг, которое занимается подысканием работы только для метеорологов. Списки вакансий регулярно присылаются по почте членам общества, которые состоят на учете в бюро найма; в Бостонском отделении общества есть список квалифицированных специалистов-метеорологов, которые нуждаются в работе. Бюро услуг занимается и вопросами образования. Люди, желающие приобрести специальность метеоролога, могут получать специальную литературу через секретаря общества.

754. В каких учебных заведениях готовят метеорологов? Ниже перечислены учебные заведения, в которых производится обучение профессии метеоролога. (Запросы о подробностях курса обучения следует направлять на соответствующие факультеты, указанные в списке. Более полный список можно получить через Американское метеорологическое общество.)

• Корнуэльсский университет, агрономический факультет, отделение метеорологии, Итака, штат Нью-Йорк.

• Флоридский государственный университет, метеорологический факультет, Талахаса, штат Флорида.

• Айоваский государственный колледж, физический факультет, Эмс, штат Айова.

• Университет Джона Хопкинса, факультет гражданского строительства, Балтимора, штат Мэриленд.

• Массачусетский технологический институт, метеорологический факультет, Кембридж, штат Массачусетс.

• Инженерный колледж при Нью-Йоркском университете, метеорологический факультет, штат Нью-Йорк.

• Государственный университет в Огайо, физический факультет, Колумбус, штат Огайо.

• Оклахомский колледж морских летчиков, метеорологический факультет, Стилуотер, штат Оклахома.

• Орегонский государственный колледж, физический факультет, Корвэллис, штат Орегон.

• Пенсильванский государственный университет, геофизический факультет, Университетский городок, штат Пенсильвания.

• Рутгерский университет, сельскохозяйственный колледж, метеорологический факультет, Нью-Брансвик, штат Нью-Джерси.

• Университет в Сент-Луисе, Технологический институт, Сент-Луис, штат Миссури.

• Калифорнийский университет, метеорологический факультет, Лос-Анжелес, штат Калифорния.

• Чикагский университет, метеорологический факультет, Чикаго, штат Иллинойс.

• Университет в Нью-Мексико, физический факультет, Альбукерк, штат Нью-Мексико.

• Техасский колледж морских летчиков, океанографический факультет, Колледж-Стэйшн, штат Техас.

• Техасский университет, факультет авиационного машиностроения, Остин, штат Техас.

• Ютский университет, метеорологический факультет, Солт-Лейк-Сити, штат Юта.

• Вашингтонский университет, метеорологический факультет, Мэдисон, штат Висконсин.

755. Какова сфера применения профессии метеоролога? Наша жизнь практически во всех ее проявлениях неразрывно связана с погодой, поэтому профессия метеоролога предоставляет неограниченные возможности для тех людей, у которых есть специальное образование, профессиональное мастерство, воображение и честолюбие. Метеорологи работают для правительственных учреждений, университетов, воздушных линий, фирм, выпускающих приборы и аппараты, фирм, консультирующих промышленность, деловых и промышленных предприятий. сельскохозяйственных опытных станций и, наконец, для радио- и телестанций. Создание популярных книг, чтение популярных лекций также открывает перед. метеорологом интересные возможности. Метеорологи работают руководителями научных учреждений или редакторами.

Для погоды не существует границ, поэтому метеоролог везде может найти себе применение. Бюро погоды, некоторые авиалинии и военные службы имеют станции за пределами США.

756. Где работает большинство метеорологов? Из всех метеорологических организаций наибольшее количество метеорологов обеспечивает работой Бюро погоды. Так как это ведомственная организация, то людей, работающих от Бюро, могут переводить с одной станции на другую как внутри страны, так и за ее пределами.

757. В каких других государственных организациях работают метеорологи? Кроме Бюро погоды, метеорологи работают в различных родах войск, в Исследовательском отделе департамента обороны, в Бюро мелиорации, в Управлении гражданской аэронавтики и в Геологической службе США. Органы государственной власти в городах, округах и штатах используют метеорологов для различных специализированных консультаций, которые выходят за пределы деятельности службы погоды.

758. Где ведутся метеорологические исследования? Метеорологические исследования ведутся в государственных учреждениях, университетах, на промышленных предприятиях, в научных учреждениях и обществах. За последние годы масштаб научных исследований, ведущихся в исследовательских центрах ВВС и ВМФ США, резко увеличился. В лабораториях ВВС (Кембриджский научно-исследовательский центр, штат Массачусетс), в исследовательском центре ВМФ и в Научно-исследовательской лаборатории ВМФ в Вашингтоне работают сотни штатских и военных специалистов, которые занимаются разработкой метеорологических и геофизических научных проблем. Кроме исследовательских лабораторий существуют центры, которые по контракту с различными университетами, промышленными объединениями и научными обществами занимаются метеорологическими и смежными с ними исследованиями. В Бюро погоды исследования проводятся в Управлении метеорологических и физических исследований в Вашингтоне.

759. В каком учреждении США ведется наибольшее число метеорологических исследований? По числу разрабатываемых метеорологических проблем Управление геофизических исследований при Кембриджском исследовательском центре ВВС является наиболее крупным и единственным в своем роде учреждением не только в Соединенных Штатах, но, вероятно, и во всех странах Запада. Подавляющее большинство персонала этого геофизического центра составляют гражданские специалисты. Управление является частью Командования отдела метеорологических исследований ВВС при департаменте обороны.

760. Что такое Аэрологическая служба ВМФ? Благодаря огромному влиянию условий погоды на ведение современных боевых действий сильно возрастает та роль, которую играет метеорологическая наука в обеспечении операций и планировании деятельности военно-морского флота США. На Аэрологическую службу ВМФ возложена обязанность удовлетворять самые широкие и разнообразные запросы о метеорологической обстановке; это обусловлено тем, что военно-морские силы США размещаются во многих районах мира. (В военно-морском флоте слово «аэрология» употребляется как синоним метеорологии.)

761. Где проходят обучение офицеры Аэрологической службы? После прохождения стажировки в действующем флоте кандидата в офицеры-аэрологи направляют для обучения специальности аэролога на курсы повышения квалификации в Монтери, штат Калифорния. После успешного окончания полуторагодового курса обучения ему присваивают звание офицера-аэролога и направляют на трехгодичную стажировку в распоряжение Аэрологической службы.

762. Где офицеры-аэрологи могут продолжать повышение квалификации? По прохождении трехгодичной стажировки офицер-аэролог имеет право пройти дополнительный курс в школе усовершенствования. Этот полуторагодовой курс включает в себя занятия по теоретической и прикладной метеорологии, океанографии, климатологии и высшей математике. Офицеры, которые отвечают специальным академическим требованиям, предъявляемым школой, получают степень магистра. Офицерам, проявляющим особые способности, предоставляется возможность получить дополнительную метеорологическую подготовку в лучших гражданских институтах; после этого им присуждается докторская степень.

763. Куда назначают офицеров-аэрологов? Получив метеорологическую квалификацию, офицер-аэролог может быть направлен в распоряжение Аэрологической службы, которая присваивает ему звание специалиста-аэролога и сотрудника Аэрологической службы ВМФ. Затем его назначают на руководящую оперативную или административную работу. Кроме этого, ему могут предложить заняться прикладными исследованиями, оперативными анализами погоды или поисками и разработкой новых методов в метеорологии.

764. Где может учиться рядовой состав Аэрологической службы ВМФ? Те, кто хочет стать техником-аэрологом, должны иметь среднее образование или успешно сдать экзамен в средней школе при Институте вооруженных сил США. После этого добровольцы проходят военную подготовку, а затем направляются в начальную школу техников-аэрологов в Лейкхарсте, штат Нью-Джерси. При отборе кандидатов учитываются способности каждого, академическая подготовленность, успехи в предыдущем обучении и индивидуальные склонности.

765. В чем состоит подготовка техников-аэрологов для ВМФ? Курс обучения в начальной школе в Лейкхарсте длится 16 недель; курсантов учат обращаться с метеорологическими приборами и ухаживать за ними, пользоваться метеорологическими кодами, строить адиабатические кривые, зондировать верхнюю атмосферу, запускать шары-пилоты, производить наблюдения за погодой и облаками, а также составлять карты погоды.

766. Где техники-аэрологи могут получать дальнейшую квалификацию? Дальнейшая учеба дает возможность младшим офицерам пополнить свои технические познания и приобрести важные практические навыки. В дополнение к начальной школе существуют две школы повышенного типа, где младшие офицеры-аэрологи проходят 25-недельный курс обучения. В этих школах преподаются следующие дисциплины: теория метеорологии, анализ карт погоды, прогнозирование, теоретические и практические принципы работы метеорологического электронного оборудования.

767. Что такое метеорологическая служба ВВС США? На метеорологическую службу военно-воздушных сил США возложена ответственность за подготовку и должное использование командного и рядового состава, выполняющего разнообразные обязанности в соответствии с требованиями ВВС.

768. Где готовят офицеров-метеорологов для ВВС США? Офицеры-метеорологи проходят обучение на метеорологических факультетах лучших университетов страны. Для зачисления в университет они должны сдать экзамен на степень баккалавра и получить зачеты по математике, включая интегральное исчисление, и по годичной программе физики (для колледжей).

769. С какими дисциплинами знакомятся офицеры-метеорологи ВВС США во время обучения? В зависимости от уклона университета это могут быть как курсы синоптической и динамической метеорологии, так и курсы климатологии, методики метеорологических наблюдений и приборов. Кроме того, в добавление к микроклиматологии и другим специальным предметам существуют факультативные курсы: физическая метеорология, термодинамика, океанография, физика, высшая математика, электроника, статистика, а возможно, и иностранный язык.

770. Куда они получают назначение после окончания обучения? Выпускников направляют в качестве синоптиков на одну из метеостанций чрезвычайно широкой сети службы погоды для авиации. После приобретения основных навыков в использовании информации о погоде офицеры-метеорологи получают квалификацию, необходимую для выполнения более ответственной работы в метеорологических центрах. В ходе дальнейшей работы они получают опыт, нужный для руководства деятельностью метеорологических станций, а позднее — для специализации в области микрометеорологии или климатологии. После нескольких лет работы на этом — поприще многие офицеры получают назначение на пост начальника станции погоды. На эту должность назначают офицеров разного ранга — от младшего лейтенанта до подполковника. Административные обязанности могут быть самыми различными в зависимости от разряда станции.

771. Каковы некоторые аспекты деятельности службы погоды ВВС? Кроме наблюдений за погодой, прогностической работы и инструктирования летчиков, ведущихся на каждой военно-воздушной базе, деятельность службы погоды ВВС имеет много других аспектов. В районе Арктического бассейна, Атлантического и Тихого океана и в тех труднодоступных местах земной поверхности, где нельзя организовать наземные станции, ведется разведка погоды с воздуха. В специализированных метеорологических консультациях нуждаются также военные подразделения, имеющие дело с ракетами и управляемыми снарядами, занимающиеся испытанием химических боевых веществ и ведущие исследования в области ядерной физики. Для исследований в военных целях и для повседневных военных операций необходимы климатологические данные.

772. Как готовится метеорологический персонал ВВС? В основном обучение неофицерских кадров ВВС специальности метеоролога производится на Чаньютской базе ВВС, близ Кампании, штат Иллинойс. Пройдя первоначальное обучение, военнослужащий ВВС, решивший избрать метеорологическую карьеру, может поступить на курсы метеорологов-наблюдателей, где его подготовят для исполнения обязанностей наблюдателя. По окончании этих курсов он скорее всего получит назначение на станцию погоды при военной базе. Там он будет выполнять множество различных обязанностей — наблюдать и фиксировать условия погоды, кодировать и расшифровывать метеосводки, наносить синоптические данные и работать с телетайпом.

773. Какое дополнительное обучение может пройти рядовой метеоролог ВВС? После стажировки в качестве наблюдателя метеоролог ВВС уже может поступить на курсы техников-метеорологов. Здесь он получает знания, необходимые ему для того, чтобы уметь анализировать нанесенные на карту данные, подготовить детальную информацию о погоде для прогнозистов и консультацию для летчиков, уметь использовать данные о верхних слоях атмосферы; кроме того, на курсах он овладевает математикой и физикой в объеме, достаточном для понимания поведения атмосферы. Окончив курсы и получив звание «техмета» (техника-метеоролога), он будет применять свои знания в оперативной деятельности полевых станций и метеоцентров военно-воздушных сил.

774. Какие специальные курсы существуют для рядовых метеорологов ВВС? Окончившие курсы техников-метеорологов могут поступить на высшие курсы прогнозистов, где приобретут квалификацию прогнозиста. Некоторый процент выпускников может быть направлен на курсы техников-климатологов, где студентов учат собирать и систематизировать данные о погоде, а также анализировать данные о погоде прошлых лет и обрабатывать результаты многолетнего ряда наблюдений с помощью электронных вычислительных устройств. Для этой работы нужны квалифицированные операторы. Военнослужащие ВВС — специалисты по приборам, которые хотят стать метеорологами, могут поступить на курсы операторов метеорологического наземного оборудования.

775. Что такое Всемирная метеорологическая организация? Для атмосферы Земли, для погоды и климата не существует государственных границ; по всей Земле эти важнейшие природные факторы вызывают к жизни множество сходных проблем. Признав, что решить эти проблемы можно лишь с помощью широкого международного сотрудничества, нации мира предприняли усилия, направленные на координацию и унификацию деятельности метеорологов и на активизацию роли метеорологии в самых различных областях деятельности человечества. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) возникла как специализированное агентство ООН, призванное способствовать решению интернациональных проблем, связанных с погодой и климатом.

776. Когда образовалась Всемирная метеорологическая организация? Еще в 1853 году были предприняты первые попытки выработать программу наблюдений за океанами, основанную на сотрудничестве торговых флотов, принадлежащих морским странам. В 1878 году возникла Международная метеорологическая организация, состоявшая из директоров национальных метеорологических служб. Бурное развитие техники на протяжении 20-го столетия и возросшие требования современной экономики подняли значение метеорологии. В связи с этим стала очевидной необходимость более эффективных достижений международной метеорологии, более энергичного ее развития, и в 1947 году, после конференции директоров национальных метеослужб, была принята Международная метеорологическая конвенция о создании новой организации. Эта конвенция была ратифицирована, и 4 апреля 1951 года начала свою деятельность ВМО — новая организация, пришедшая на смену старой — ММО.

777. Каковы основные функции ВМО? Цели ВМО сводятся к следующему:

1) способствовать международному сотрудничеству в организации сети метеорологических станций и центров, занимающихся метеорологическим обслуживанием и наблюдениями;

2) способствовать развитию и организации систем, предназначенных для быстрого международного обмена метеорологической информацией;

3) обеспечивать стандартизацию метеорологических наблюдений и унификацию записей наблюдений и статистических данных;

4) расширять применение метеорологии в авиации, мореплавании, сельском хозяйстве и других областях человеческой деятельности;

5) развивать исследования и расширять подготовку специалистов в области метеорологии.

778. Сколько Членов насчитывается в ВМО? В конце 1955 года в ВМО состояло 92 Члена. Любое государство или территория, которое имеет свою собственную метеорологическую службу, может стать Членом ВМО. (На 1 апреля 1968 года в ВМО числилось 132 Члена. — Прим. ред.)

779. Как и где можно получить информацию о ВМО? Вопросы, касающиеся ВМО, нужно направлять в Секретариат организации, находящийся в Женеве, в Швейцарии. Информационная литература высылается по запросам. Полное описание функций, структуры и деятельности ВМО содержится в «Справочнике ООН», издаваемом ООН; он продается в магазине ООН в Нью-Йорке (принимаются заказы по почте).

XI

История изучения погоды

Введение. Истоки метеорологии теряются в глубине веков. Антропология свидетельствует о том, что человек проявлял интерес к погоде еще многие и многие тысячелетия тому назад. Отношение человека к погоде прошло два этапа.

На первом этапе наивная самоуверенность людей привела их к убеждению, что они могут управлять силами природы с помощью магических заклинаний. Однако изменения погоды происходили вопреки заклинаниям, совсем не так, как хотелось человеку. Поэтому он с большой неохотой вынужден был отказаться от «господства над природой». Затем последовал период, составивший несколько тысячелетий и продолжавшийся почти до наших времен, когда капризы погоды стали приписывать воле богов. Человек думал, что его действия заслуживают либо их гнев, и тогда они посылают в наказание ему неблагоприятные погодные условия, либо их милость.

Начало научному отношению к явлениям погоды положили ученые Древней Греции. Но эпоха мрачного средневековья надолго затормозила развитие их научных гипотез, поскольку этот период характеризовался полным запретом научных теорий.

Новые перспективы развития науки о погоде возникли в XVII и XVIII веках в связи с началом развития техники.

Галилей и другие ученые начали проводить важные физические измерения ряда характеристик атмосферы. Приборы создавались на основе теоретических выводов, полученных физиками, химиками, математиками и астрономами XVII и XVIII веков, которые работали подчас в невероятно трудных условиях, что, к сожалению, редко осознается современными студентами.

В наше время всевозможные приборы производят зондирование атмосферы до самой верхней ее границы. Человек стоит на пороге эпохи, когда он сможет выйти за пределы воздушной оболочки и путешествовать в космосе.[43] Он надеется, глубоко изучив атмосферу и явления, происходящие в ней, научиться управлять погодой, превратив мечту древнего человека в действительность.

780. Кто был самым первым метеорологом? Самыми первыми метеорологами можно считать колдунов первобытных общин. Среди многочисленных обязанностей, которые они должны были выполнять, являясь посредниками между соплеменниками и богом племени, одной из самых важных было управление погодой и особенно вызывание дождя в нужное время. Эти заклинатели дождя были очень важными персонами, часто не менее влиятельными, чем сам вождь племени. Общиной им вменялось в обязанность не только управление погодой, но и лечение болезней, урегулирование ссор, предсказание будущего и т. д. Это заставляло их стремиться знать больше, чем знают соплеменники, и, следовательно, изучать все, что могло бы помочь человеку в его трудной борьбе с природой. Джеймс Фрезер указывает, что «.. во многих частях мира король является наследником старых магов или лекарей… Вероятно, в Африке королем часто становился общинный маг и особенно заклинатель дождя».

781. Какие способы применялись первобытными колдунами, «распоряжавшимися» погодой? Применявшиеся ими методы обычно основывались на принципах подражательной магии. Если колдуну необходимо было вызвать, например, дождь, то он имитировал дождь, разбрызгивая воду, изображал жестами облака или подражал завыванию штормового ветра. Он надеялся, что природа отзовется на эти намеки.

Если необходимо было остановить дождь, он совершал различные манипуляции с огнем, которые должны были «высушить» дождь.

782. Как стремились вызвать дождь при помощи чувственной магии? Если подражательная магия не оказывала действия, заклинатели дождя иногда прибегали к приемам чувственной магии. Одним из обрядов был следующий. На расчищенном участке выкапывалась яма. В нее помещали одну из самых любимых собак племени. Испуганное животное зарывали в землю до головы и в ухо вливали горячее масло или воду. Услышав вой собаки, бог дождя должен был, по мнению колдунов, заплакать от жалости и пролить на землю дождь слез. Такие приемы входили, например, в древний индийский ритуал.

783. Какие обряды применялись для управления ветром? Для этой цели существовало несколько десятков магических обрядов. Они заключались в том, что колдуны дули, вращали «камень ветра» или ударяли по нему. Для того чтобы «остановить» ветер, многие колдуны бросали против ветра мусор или камни. Другие «побеждали» сильный ветер, размахивая хлыстом или горящими головнями, стараясь испугать его. Из ряда антропологических работ следует, что в некоторых случаях все племя сражалось против бури, считая, что это скопление вертящихся демонов.

784. Какое отношение к погоде имели древние боги?

∙ Зевс был верховным богом древних греков, главным среди богов Олимпа. Он олицетворял стихийные силы природы, моральную силу закона и правопорядка, наказывал виновных, распоряжался молниями, громом и дождем. Удар грома считался знаком, который подает Зевс, а Ирис, радуга, была его вестником. Главная святыня Зевса находилась в Додоне, где часто бушевали грозы.

В период засух афиняне молились ему на Акрополе: «Дождя, дождя, о дорогой Зевс, дождя на поля афинян и равнины».

Места, куда ударяли молнии, древние греки часто ограждали и посвящали «нисходящему Зевсу» — богу, который посещал землю, представ перед людьми в образе молнии.

∙ Юпитер. Юпитер был римским двойником Зевса. Он считался главным богом римлян, правителем небес, судьей людей и особым покровителем Рима. На Капитолии жители Древнего Рима поклонялись Юпитеру как богу дождя и грома. Один из римских писателей очень удачно показал контраст между набожностью древних римлян и их скептицизмом в более позднее время. Он писал, что в былые времена прекрасные благочестивые матроны босые взбирались по длинному склону Капитолия вымаливать у Юпитера дождь. Когда он снисходил к ним, дождь сразу же начинал лить как из ведра, и матроны возвращались насквозь промокшими. «Но теперь, — замечает он, — мы больше не религиозны и поэтому поля наши высушены солнцем».

∙ Тор. В соответствии со скандинавской мифологией, Тор был главным богом древних скандинавов, богом грома и молний (называвшихся молотком Тора), сельского хозяйства и времен года. В древних норвежских манускриптах читаем: «Тор господствует в небе. Именно он управляет громом и молнией, ветром и дождями, хорошей погодой и урожаями». Следовательно, в этом отношении скандинавский бог Тор вполне соответствовал своим южным собратьям Зевсу и Юпитеру.

∙ Донар. Донар, или Тунар, — бог древних германцев. Он был равнозначен скандинавскому богу Тору и, следовательно, римскому громовержцу Юпитеру. Об этом свидетельствует слово Thursday (четверг), день Тунара, которое равнозначно латинскому dies jovis (день Юпитера).

∙ Перун. У древних славян Перун был богом грома и в то же время, как и громовержцы Южной Европы, главным богом. Известно, что в древнем Новгороде стояло изображение Перуна в виде человека с громовым камнем в руке. Как пишут историки, славяне «верили, что бог, повелитель молний, является единственным господином всего имущества, и приносили ему в жертву рогатый скот».

∙ Перкунас. Главным богом древних литовцев был Перкунас, или Перкунс, бог грома и молний. Он жил в чаще лесов. Когда нужен был дождь, Перкунасу приносили в жертву черного теленка, козла или петуха.

∙ Индра. Индра был богом сильного ветра и грома в Древней Индии. Свое могущество он демонстрировал, низвергая на землю молнии. Считалось, что Индра и Парджаниа, другой индийский бог дождя, были благосклонны к молитвам и специальным обрядам, совершавшимся лишь несколькими избранными брахманами. Поэтому некоторые брахманы многие годы изучали правила, которые должны были помочь им достигнуть союза с богами и этим защитить людей от враждебных богов дождя.

∙ Лунг-Вонг. Лунг-Вонг — бог дождя и ветра в Китае. По широко распространенному обычаю, когда нужен был дождь, из бумаги и дерева изготовляли большого дракона и несли его в процессии, чтобы подарить богу дождя. Если дождь не выпадал, дракона в гневе разрывали на куски. Но если дождь орошал землю, бог дождя императорским указом мог быть произведен в более высокий ранг. Весной 1888 года мандарины Кантона молились Лунг-Вонгу, стараясь остановить непрекращающийся ливневый дождь. Когда же бог не помог им, они держали его изображение взаперти пять дней и возвратили на прежнее место, когда небо прояснилось. Почти так же поступали древние сиамцы. Если нужен был дождь, они помещали своих идолов на солнцепек, чтобы те сами почувствовали, как тяжело людям без дождя.

∙ Фудзин. Фудзин — бог древних японцев, который повелевал ветрами. Как и многие другие народы, японцы тех времен имели многочисленных богов, которые распоряжались погодой. У богов они вымаливали то, что им хотелось. Например, если нужен был дождь, об этом просили соответствующего бога. Когда молитвы не приносили желаемого результата и терпение людей истощалось, они бросали изображение местного бога дождя на высушенное зноем поле, говоря ему: «Посмотри, как тебе это нравится?!».

∙ Эолус. В соответствии с греческой мифологией, северный, южный, восточный и западный ветры (Борей, Нот, Еурус и Зефир) подчинялись Эолусу, царю ветров, который держал их в пещере на горе Хаемус во Фракии. Сильные разрушительные ветры находились во власти Тифоеса. Эолус собрал все ветры в мешок и подарил их Уллису, чтобы он мог использовать их в морских скитаниях. Спутники Уллиса, думая, что в мешке скрыты сокровища, развязали его и невольно дали ветрам вечную свободу.

785. Что такое башня ветров? Башней ветров[44] называют восьмигранную башню, которая была воздвигнута в честь ветров в древних Афинах на Акрополе. На каждой грани расположено скульптурное изображение одного из ветров. Все фигуры обнажены, имеют крылья и несут символические дары. Нот, южный ветер, опустошающий кувшин воды, преследует Еуруса, восточного ветра, за которым, в свою очередь, следует Зефир, западный ветер, несущий в мантии фрукты. Башня ветров была снабжена водяными и солнечными часами, которые показывали как время дня, так и время года.

786. Что такое дождевой камень Рима? Почти в каждой древней стране существовали специальные предметы— камень, сооружение или фигура, которым приписывалась магическая сила воздействия на погоду. У римлян таким предметом был lapis manalis, камень, который находился за стенами Рима вблизи храма Марса. Во время засухи камень втаскивали в Рим. Считалось, что это немедленно вызовет дождь.

787. Где и когда возникла астрология? Астрология зародилась в древнем Вавилоне, около 3000 лет до н. э., когда этот большой город был центром мировой культуры. Вавилоняне и несколько позже халдеи славились как астрономы и математики. Они считали, что на судьбу людей, так же как и на условия жизни на Земле, влияют явления, происходящие на небесах. Особое значение они придавали положению на небе планет и звезд. Астрология сыграла некоторую роль в развитии человеческой мысли.

788. Как распространялась астрология? Астрология пришла на Запад с Востока и утвердилась в Греции за 400 лет до нашей эры. В Риме она начинает распространяться еще до начала христианской эры, несмотря на сопротивление, которое ей оказывали властители Древнего Рима. В эллинский и римский периоды ее культивировали в районе Нила. Позже, между VII и XIII веками н. э., астрологию развивали арабы. Астрологи занимали высокое положение в обществе и в средние века пользовались большим авторитетом у европейских правителей. Они обладали широким кругозором, были знакомы с такими науками, как ботаника, химия, анатомия, медицина и математика.

Когда миновала эпоха средневековья и стали развиваться естественные науки, астрология потеряла свои позиции. Тем не менее еще сейчас можно встретить ловкачей, которые используют ее с выгодой для себя. Кроме того, некоторые занимаются астрологией ради забавы. Несмотря на то что астрология когда-то представляла собой попытку людей познать Вселенную, наука давно потеряла к ней всякий интерес.

789. Какое отношение астрология имела к погоде? Изучение Солнца, Луны, планет и звезд дало почву астрологическим прогнозам погоды. С развитием печати эти прогнозы стали появляться в регулярных выпусках альманахов и календарей, которые, кроме того, содержали астрономические данные и сведения о религиозных праздниках. Сочетание метеорологии и астрологии — астрометеорология — имеет еще и в настоящее время защитников. Многочисленные альманахи и журналы по астрометеорологии пользуются довольно широким спросом, несмотря на то что она лишена какой-либо научной основы.

790. Какой элемент погоды был впервые измерен? Первым точно измеренным метеорологическим элементом было количество выпавшего дождя. Для таких измерений не требовалось ничего, кроме ведра и линейки. Определить точно, где, когда и кем был установлен первый дождемер, невозможно. Греки регистрировали количество осадков еще в V веке до н. э. Выпадающий дождь измерялся в Индии в IV веке до н. э. Измерение осадков проводилось в Палестине в I веке н. э. Результаты его сохранились в некоторых религиозных еврейских памятниках письменности. В 1442 году корейцы измеряли дождь при помощи тяжелых бронзовых цилиндрических сосудов на каменных подставках.

791. Когда впервые было определено направление ветра? Точно указать время, когда начали определять направление ветра, также невозможно. Флюгарки применялись в Афинах еще во II веке до н. э. В начале христианской эры многие римские виллы были украшены флюгарками. Некоторые флюгарки вертикальной осью соединялись со стрелкой, которая указывала направление ветра на шкале, установленной на потолке.

Количество выпавшего дождя и направление ветра были единственными метеорологическими элементами, которые точно измерялись еще до создания метеорологических приборов в XVI веке.

792. Какой вклад в изучение погоды внесли древние вавилоняне? Климат Вавилона был мягким, хотя и не таким однообразным, как климат Египта. Вавилоняне создали систему розы ветров с восьмью румбами. Начиная с VII–IX веков до н. э. знания о явлениях погоды были превращены жрецами в некое подобие профессии. Вместе со знаниями по астрономии они явились источником зарождения астрометеорологии.

793. Каков вклад в изучение погоды древних египтян? Египтяне сделали очень мало для развития науки о погоде. Их безразличие к изучению погоды было порождено мало меняющимся климатом и тем, что для ирригации использовалась вода Нила. Однако периодические катастрофические наводнения, вызываемые разливами Нила, заставили их изучать причины наводнений и, следовательно, периодической смены сезонов. Они заметили, что подъем воды в Ниле происходит в тот сезон, когда на небе ранним утром начинает появляться яркая звезда Сириус. Таким образом, за начало года египтяне приняли время появления этой звезды; продолжительность года определялась периодом между двумя ее последовательными появлениями.

В Египте самые жаркие дни приходятся на август. В древности это объясняли тем, что тепло Сириуса (созвездие Большого Пса), появляющегося как раз в это время, прибавляется к солнечному, и поэтому жара усиливается. Именно отсюда идет выражение «собачьи дни», которое бытует в Египте и поныне.

794. Какой вклад внесли древние греки в изучение погоды на научной основе? Начало научного подхода к изучению погоды связано с деятельностью нескольких выдающихся философов Древней Греции, которых не удовлетворяло общепринятое мнение, что погода изменяется по прихоти богов. Гесиод, например, уже в 750 году до н. э. предлагал фермерам и морякам некий звуковой прибор, созданный на основе реальных наблюдений за погодой.

Греческий философ Анаксимандр из Ионии, живший в VI веке до н. э., считал, что ветер представляет собой движение воздуха. Это определение вряд ли было кем-нибудь улучшено. Греки регулярно наблюдали за погодой еще в V в. до н. э. В этом же веке Гиппократ, отец медицины, произвел некоторые очень важные наблюдения, на основе которых сделал вывод об относительном влиянии климата на здоровье и условия жизни человека.

795. Какую роль сыграл в метеорологии Аристотель? В 350 году до н. э. Аристотель завершил монументальную работу о погоде. Великий философ Древней Греции опубликовал четыре книги под общим названием «Метеорология», в которых были собраны все предшествующие знания в области метеорологии, а также астрономии. Почти 2000 лет «Метеорология» служила учебником. В ней рассматривался значительно более широкий круг вопросов, по сравнению с тем, что теперь изучает метеорология. В этом огромном философском компендиуме рассматривались все физические явления, которые происходят на земле, на море и в воздухе. Книги содержали также критический разбор работ Пифагора, Анаксагора, Сократа, Гиппократа и Демокрита.

796. Кто такой Теофраст? Как и мы теперь, люди древнего мира хотели знать, какая будет погода, а также понять, почему она такая. «Метеорология» Аристотеля не могла в полной мере удовлетворить их нужды. Теофраст (около 375–285 год до н. э.) написал трактат, названный «Книгой признаков». В нем были изложены многочисленные правила предсказания погоды. Теофраст (настоящее его имя Тирант) был одним из любимых учеников Аристотеля в знаменитой перипатетике (от греческого peripatetikos — «прогуливаться») — школе философии в Афинах. Как и многие философы Древней Греции, он интересовался широким кругом явлений, относящихся к ботанике, психологии и физике. Его «Книга признаков» содержала по крайней мере 80 признаков дождя, 45 признаков ветра, 50 признаков штормов, 24 признака хорошей погоды и 7 признаков, по которым определялось, какая погода будет через год или больше. Признаки представляли собой смесь науки и фольклора.

797. Каков вклад древних римлян в науку о погоде? С распадом греческой цивилизации пришли в упадок искусство и науки, в том числе и наука о погоде. Римляне были непревзойденными мастерами в области законодательства, политики, ремесел и строительства. Но они оказались удивительно беспомощными в науке и искусстве. Они добавили очень мало нового к сведениям о погоде. Даже погодный фольклор был ими заимствован у Теофраста — представителя греческой школы. Наиболее известные латинские трактаты о погоде были написаны Вергилием в его первой книге «Георгики». В большинстве своем они представляли собой толкование фольклора, унаследованного от греков.

798. В чем состояли заслуги арабов в развитии метеорологии? Наблюдая заход и восход солнца на ясном небе пустыни, арабские астрономы в XI веке произвели первую, грубую оценку высоты верхней границы атмосферы. По продолжительности сумерек они установили, что атмосфера имеет существенную плотность до высоты 80 км. Многочисленные более поздние исследования подтвердили это. Наибольшая высота, на которой плотность воздуха еще достаточна для того, чтобы рассеивать ощутимое количество солнечного света, — 70 км. Эту высоту называют границей сумерек.

799. Как относились к изучению погоды в период средневековья? В средневековой Европе наблюдалась тенденция отстаивать достоверность старых притчей и религиозных предрассудков о погоде. Во время господства астрологии и всеобщей веры в то, что явления погоды— это проявление воли всевышнего, попытки научно объяснить их рассматривались как нечестивые, еретические действия. Но несмотря на это, в конце XII века в Европе появился на латинском языке большой компендиум Аристотеля «Метеорология». Это был перевод с арабского текста, причем последний, в свою очередь, являлся переводом с греческого. Его появление положило начало изучению метеорологии, правда в ограниченных пределах, в некоторых университетах. Но в основу этого изучения было положено признание непогрешимости Аристотеля и библии и, таким образом, оно не способствовало развитию дальнейших исследований явлений погоды. Такое положение сохранялось до тех пор, пока некоторые смелые мыслители не дерзнули нарушить запрет церкви и не стали искать ответов на возникшие вопросы, не прибегая к книге Аристотеля.

800. Что такое «Правила пастуха из Бэнбери»? Это уникальное собрание правил предсказания погоды, заимствованных из астрометеорологии, фольклора и опыта наблюдений за погодой. Оно принадлежит перу неизвестного автора и впервые было издано в 1744 году в Англии Клэриджем, хотя написано гораздо раньше. Полагают, что правила отражают отношение к погоде в средневековой Европе. Правила, за некоторым исключением, являются, по существу, тщательной компиляцией «Книги признаков» Теофраста, а также работ Арата и Вергилия.

801. Где впервые появилась систематическая климатология? Некоторые явления погоды начали регистрировать еще древние греки в V веке до н. э. Однако попытка регулярно собирать сведения о погоде и на основе их делать выводы о состоянии погоды в том или ином районе была впервые предпринята в Англии в 1337 году. Этот год явился годом зарождения систематической климатологии. Эта работа была выполнена Уильямом Мермом, бывшим с 1337 по 1344 год стипендиатом Мертонского колледжа Оксфорда. В законченном виде она была опубликована в 1891 году.

802. Какие приборы считаются основными в современной метеорологии? Эра приборной метеорологии началась с изобретения термометра и родственного ему прибора — барометра. Важность изобретения этих приборов для метеорологии — науки, возведенной в высший ранг, — едва ли можно переоценить. Они помогли человеку понять природу гидродинамических сил. Как врач теперь не решится поставить диагноз болезни своего пациента без измерения температуры тела и давления крови, так и метеоролог не может составить карту погоды без данных измерения барометрического давления и температуры воздуха.

803. Кто изобрел первый термометр? Великий итальянский ученый-экспериментатор Галилео Галилей (1564–1642) очень интересовался физикой воздуха. Изучая труды Герона из Александрии, Галилей обратил внимание на термоскоп, который был создан Героном еще в третьем столетии. Правда, термоскоп этот был очень примитивным.

В 1592 году в Падуанском университете Галилей сконструировал первый воздушный термометр, основанный на принципе расширения воздуха при нагревании.

Благодаря Галилею и его ученикам, Северная Италия стала колыбелью инструментальной метеорологии и физики.

804. Какой вид имел воздушный термометр Галилея? Термометр Галилея был мало похож на современный. Он состоял из большой колбы, наполненной воздухом, и стеклянной трубки. Воздух в колбе при нагревании расширялся и оттеснял вниз воду в трубке, уровень которой и показывал температуру. Примерно в 1612 году Галилей создал термометр, устроенный в основном так же, как и термометр, которым мы пользуемся теперь. Круглый или цилиндрический резервуар заполнялся спиртом. При расширении спирт поступал в запаянную с одного конца трубку, которая другим концом соединялась с резервуаром. Температура определялась по положению уровня спирта в трубке. Ртутный термометр был создан в 1709 году жившим в Голландии немецким физиком Габриелем Даниелем Фаренгейтом.

805. Какие трудности встали перед первыми создателями термометров? Наиболее сложной проблемой явился выбор надежных реперных точек, необходимых для создания удобной для практических целей шкалы, а также определение цены деления шкалы. С этой целью было проведено множество экспериментов.

В 1688 году ученый Даленс в качестве нижней реперной точки выбрал температуру воздуха, при которой замерзает вода. Верхней реперной точкой была температура таяния сливочного масла. Другие для этой цели брали температуры воздуха в периоды летнего зноя и зимнего холода или температуру льда при. очень сильном морозе. Были попытки использовать температуру крови различных животных. Очевидный недостаток всех этих реперных точек заключается в том, что они изменяются с течением времени.

806. Что такое шкала Фаренгейта? Эту шкалу построил Габриель Даниель Фаренгейт в 1714 году. За нуль он принял уровень, до которого упала ртуть в его термометре в особенно холодный день в Данциге. Позднее точка нуль стала соответствовать температуре смеси хлористого аммония, поваренной соли и снега. Противоположная реперная точка соответствовала нормальной температуре тела человека. Интервал между реперными точками был разбит на 96 делений, называемых градусами.

807. Кем была создана стоградусная шкала? Стоградусная шкала была предложена в 1742 году шведским астрономом Андресом Цельсием. Нулевая реперная точка его шкалы соответствовала температуре смеси воды и льда. Точка 100 градусов соответствовала температуре кипящей воды[45].

808. Кто построил абсолютную шкалу температуры? Абсолютную шкалу температуры, или шкалу Кельвина, создал около 1850 года английский ученый Уильям Томсон (лорд Кельвин). Его шкала является наиболее обоснованной. Нуль этой шкалы соответствует температуре, при которой прекращается тепловое движение молекул.

809. Что навело на мысль о существовании давления атмосферы? Естествоиспытатели средних веков, объясняя, почему насос выкачивает воду, говорили: «Природа не терпит пустоты». Однако правильность этого вывода однажды была поставлена под сомнение. Великий герцог Тосканы Фердинанд II, приказав в 1640 году вырыть вблизи Флоренции глубокий колодец, был очень удивлен тем, что с помощью насоса не удается выкачать воду из трубы колодца, который имел глубину 15 м, даже когда из нее был выкачан воздух, на высоту более 9,76 м. Рассказывают, что исследуя по приказу герцога этот вопрос, Галилей иронически заметил: «Кажется, природа терпит пустоту выше 32 футов». Перед смертью он высказал предположение, что жидкости, имеющие различные плотности, должны подниматься в трубе, из которой выкачан воздух, на разную высоту, поскольку жидкость поднимается под действием силы веса воздуха. Галилей посоветовал своему другу и ученику Эванжелисте Торричелли проверить его предположение о том, что воздух имеет вес.

810. Кто изобрел первый жидкостный барометр? Первый жидкостный барометр был сконструирован в 1643 году Эванжелистой Торричелли, профессором математики Флорентийской академии. К выводу о возможности создания прибора для измерения атмосферного давления он пришел после изучения проблемы, предложенной ему Галилеем. Вместо воды Торричелли для эксперимента взял наиболее тяжелую и, следовательно, наиболее удобную жидкость — ртуть. Он заметил, что ртуть поднялась в трубке, из которой был выкачан воздух, на 762 мм, и сделал вывод, что жидкость в трубке поднимается за счет давления атмосферы на поверхность жидкости, а не благодаря какой-то мистической всасывающей силе, создаваемой пустотой.

811. Как был устроен барометр Торричелли? Он состоял из стеклянной трубки длиной около 90 см, запаянной с одного конца и наполненной ртутью. Закрыв незапаянный конец пальцем, Торричелли медленно перевернул трубку и погрузил нижний конец ее в сосуд со ртутью. Когда он убрал палец с конца трубки, ртуть в ней опустилась, и уровень ее остановился на высоте около 75 см над уровнем ртути в сосуде. Поместив свой прибор в стеклянный колокол, Торричелли стал выкачивать из него воздух. Уровень ртути в трубке понизился. Так Торричелли доказал, что столбик ртути в трубке уравновешивается давлением атмосферы, и создал прибор, позволяющий измерять это давление. Барометр Торричелли, значительно усовершенствованный, применяется и в настоящее время для точных измерений давления воздуха.

812. Кто способствовал тому, что Италия стала колыбелью инструментальной метеорологии? Великий герцог Тосканы Фердинанд II не был ученым. Но несмотря на это, он с большой симпатией относился к работам ученых, особенно таких, как Галилей и Торричелли, которые играли выдающуюся роль в Падуанском университете и Флорентийской академии. Фердинанд II проявлял большой интерес к погоде и не жалел времени и средств на развитие метеорологии. В 1653 году он основал несколько станций для наблюдения за погодой в Северной Италии, создав, таким образом, первую в мире метеорологическую сеть. Она не получила развития, так как никто не знал, как нужно использовать и сделать сравнимой информацию, полученную с различных станций.

813. С помощью какого опыта было показано, что давление атмосферы уменьшается с высотой? В 1648 году молодой французский математик Блэз Паскаль выдвинул идею о том, что давление воздуха, как и других жидкостей, должно падать с уменьшением столба воздуха, т. е. с увеличением высоты над поверхностью Земли. Но проверить эту идею Паскаль не мог, так как в округе не было подходящих для этого возвышенностей. Тогда он попросил проделать этот опыт своего шурина Перье, который жил на юге Франции.

Перье поднял ртутный барометр на вершину горы Пюи-де-Дом и был чрезвычайно удивлен, увидев, что столбик ртути в трубке понизился. С помощью этого опыта Паскаль установил, что высота столба ртути пропорциональна весу находящегося над барометром воздуха. Этот вывод имел большое значение для дальнейшего изучения атмосферы.

814. Когда был создан барометр-анероид? Анероид был создан только в 1843 году, т. е. через 200 лет после изобретения ртутного барометра. Его создателем был Люсьен Види, французский ученый, который пришел к выводу, что давление атмосферы можно измерять с помощью переносных приборов, содержащих маленькие коробочки, из которых выкачана большая часть воздуха. Изменение атмосферного давления заставляет коробочки изменять свою форму, что с помощью рычагов может передаваться на стрелку, указывающую на определенным образом отградуированной шкале давление воздуха. Этот принцип заложен в основу устройства современных высотомеров, которые используются на самолетах для измерения высоты полета по изменению атмосферного давления.

815. Что такое закон Бойля и каково его значение? Роберт Бойль родился в Ирландии, а образование получил в Англии. Он очень интересовался физикой газов и провел много экспериментов. В 1662 году в Оксфорде он открыл закон, выражающий зависимость между объемом воздуха и его давлением. Он гласит, что при постоянной температуре объем данного количества воздуха обратно пропорционален его давлению. Закон явился первым вкладом в динамику атмосферы.[46]

816. Как выглядел первый анемометр? Английский физик Роберт Гук в 1667 году создал первый анемометр, который впервые позволил получать численные величины скорости ветра[47]. Прибор состоял из прямоугольной пластины, укрепленной за верхнюю часть так, что ветер мог отклонять ее на некоторый угол от вертикали. Величина угла была пропорциональна скорости ветра, значения которой были выгравированы на шкале, установленной перпендикулярно пластине. Вращающиеся анемометры появились около 1724 года и были усовершенствованы в 1774 и 1790 годах швейцарскими и немецкими учеными.

817. Кто впервые объяснил механизм пассатов? Пассаты были известны мореплавателям многих народов и использовались ими еще за несколько столетий до того, как была предпринята первая попытка объяснить механизм их возникновения.

В 1696 году Эдмунд Галлей, британский королевский астроном, опубликовал монументальную работу[48], в которой он попытался объяснить общую циркуляцию атмосферы различными условиями нагревания земной поверхности. Он пришел к совершенно правильному выводу, что особенности режима ветра на земном шаре состояния равновесия вторжением холодного воздуха в районы, где располагается теплый воздух. Галлей провел исследования движений воздуха большого масштаба, за что получил титул «отца динамической метеорологии».

818. Кому принадлежит заслуга дальнейшего развития взглядов Галлея? Эта заслуга принадлежит Джорджу Гадлею, адвокату по профессии. В 1735 году он представил Королевскому обществу Англии доклад. В нем он излагал теорию, согласно которой на потоки воздуха большого масштаба действует вращение Земли, создающее отклоняющую силу (силу Кориолиса). По его утверждению, именно это явление служит причиной формирования пассатного пояса ветров, дующих к экватору в северном полушарии с северо-востока, а в южном полушарии с юго-востока.

819. Кто впервые использовал змеи для зондирования атмосферы? Летним днем 1749 года в шотландском городе Глазго Александр Вильсон поднял в воздух несколько связанных попарно змеев, к которым были привязаны термометры. Змеи, поднявшиеся выше всех, скрылись в кучевых облаках на высоте около 760 м. Через определенные промежутки времени термометры отсоединялись от змеев и опускались на землю. Они показывали приблизительную температуру воздуха на соответствующей высоте.

820. Что представляет собой общеизвестный эксперимент со змеем Бенджамина Франклина? В 1752 году Бенджамиц Франклин поставил эксперимент в области атмосферного электричества. Он запустил змей в пасть грозы и опроверг суеверия, которые были связаны с представлениями о молнии. Франклин с помощью своего опыта показал, что молния — это электричество. Основываясь на таком выводе, он создал громоотвод. Франклин сообщил о своем эксперименте химику Джозефу Пристли, который впоследствии писал: «..Обнаружив это явление, он немедленно поднес сустав пальца к ключу, подвешенному на веревке змея, и… ощутил электрический разряд…» Франклину в тот день очень повезло. Если бы по мокрой веревке змея прошел не побочный, а полноценный разряд молнии, его карьера окончилась бы самым печальным образом.

821. Какие наблюдения над погодой провел Бенджамин Франклин? В 1743 году, т. е. еще за несколько лет до своего знаменитого эксперимента со змеем, Франклин установил, что в умеренной зоне Северной Америки погода распространяется в общем направлении с запада на восток. Сравнивая результаты своих наблюдений в Филадельфии с результатами наблюдений, проводившихся одновременно его братом в Бостоне, Франклин установил, что шторм обычно движется навстречу ветру, приносящему дождь. Тщательно изучая корреспонденцию из Бостона, он пришел к выводу, что несмотря на то, что ветер у поверхности земли направлен с востока, шторм в действительности движется на восток, через Филадельфию на Бостон и далее на море.

822. Кто установил, что воздух состоит из нескольких компонентов? В 1756 году Джозеф Блэк, будучи еще студентом медицинского факультета Эдинбургского университета, установил, что в воздухе есть углекислый газ. Он пришел к выводу, что этот газ представляет собой хотя и небольшую, но постоянную составную часть воздуха, следовательно, воздух не простой элемент, а состоит из ряда элементов. Этим поразительным открытием Блэк нанес удар существовавшей более 2000 лет гипотезе, которая утверждала, что атмосфера состоит из «воздуха» и водяного пара. Работа Блэка дала толчок дальнейшим исследованиям состава атмосферы, в результате которых вскоре были открыты газы, входящие в состав воздуха.

823. Когда были открыты азот и кислород? Азот, составляющий 4/5 атмосферы, был обнаружен в атмосфере в 1775 году шотландским химиком Даниел ем Резерфордом, а кислород, газ жизни, на долю которого в атмосфере приходится около 1/5, — знаменитым английским химиком Джозефом Пристли в 1774 году. Наличие в атмосфере инертных газов (аргона, неона, гелия, криптона и ксенона), называемых так потому, что они не вступают в соединения с другими химическими элементами, было предсказано Кавендишем еще в 1785 году, а открыты они были во второй половине XIX столетия.

824. Кто изобрел волосной гигрометр? Первый волосной гигрометр, служащий для определения влагосодержания атмосферы, был создан в 1783 году швейцарским геологом Горацием Бенедиктом де Соссюром. В качестве чувствительного элемента он использовал обычный человеческий волос, который независимо от температуры удлиняется во влажном воздухе и сокращается в сухом. В том же году Соссюр опубликовал статью, в которой доказал, что при одних и тех же температуре и давлении влажный воздух легче сухого.

825. Кто впервые показал, что дождь можно получить при охлаждении воздуха, насыщенного водяным паром? В 1784 году шотландский геолог Джеймс Хаттон представил Королевскому обществу Эдинбурга доклад, в котором утверждал, что дождь можно было бы получить путем охлаждения объема насыщенного водяным паром воздуха. Этот вывод оказался основополагающим в метеорологии, несмотря на то что Хаттон не указал в своем докладе, что охлаждение поднимающегося воздуха за счет его расширения — причина преобладающего большинства всех дождей и снегопадов.

826. Кто описал эффект нагревания при сжатии воздуха? В 1800 году школьный учитель из Англии Джон Дальтон указал, что при сжатии и расширении газов происходит их нагревание и охлаждение. Эти явления представляют собой основные причины многих процессов, происходящих в атмосфере. Охлаждение влажного воздуха при расширении — основная причина всех дождей. Нагревание воздуха при его сжатии является главным фактором образования теплых и сухих ветров, как, например, чинук и Санта Ана, которые за несколько часов могут превратить снежное поле в покрытую пылью землю.

827. Кто предложил первую пригодную для практики классификацию облаков? Первую классификацию облаков, пригодную для практического использования, дал в 1803 году химик английской мануфактуры Льюк Говард. Она содержала основные формы облаков (cirrus, stratus, cumulus и др.) и позволила понятнее говорить и писать об облаках. Таким образом, был открыт путь многочисленным полезным исследованиям облаков. Постепенно классификация Говарда улучшалась международными облачными комиссиями. Однако основой существующей классификации остается перечень облаков, предложенный Говардом.

828. Когда была создана шкала Бофорта, служащая для измерения скорости ветра? В 1806 году гидрограф Британского королевского военного флота контр-адмирал сэр Фрэнсис Бофорт предложил самую лучшую по тому времени шкалу для измерения ветра. Он разработал классификацию ветров, которая давала возможность определять относительные скорости ветра на море с помощью внешнего вида волн и на суше по хорошо известным явлениям. Шкала Бофорта, первоначально основывалась на терминах, которые применялись моряками для обозначения скорости ветра (штиль, бриз, шквал, шторм и т. д.). Стремясь унифицировать свою шкалу, Бофорт описал действие ветра каждой из тринадцати градаций своей шкалы на типичной британский корабль.

829. Кто впервые правильно описал механизм образования росы? В 1814 году английский врач Чарльз Уэллз положил конец долгое время признававшейся всеми теории о том, что роса выпадает с неба. Он показал, что когда воздух находится в соприкосновении с холодной подстилающей поверхностью, его температура падает ниже точки насыщения, свойственной данному содержанию водяного пара. На поверхности земли и различных предметах происходит конденсация водяного пара и образуются капельки воды (роса) или кристаллики льда (иней) в зависимости от температуры этой поверхности.

830. Кто изобрел психрометр? Психрометр — прибор для измерения точки росы и других характеристик влажности — был изобретен в 1825 году Рихардом Ассманом. Современный психрометр очень прост и является самым точным из всех приборов, применяющихся для измерения влажности воздуха. Он состоит из двух термометров, смонтированных рядом. Когда необходимо измерить влажность, резервуар одного из них увлажняют. За счет испарения воды с поверхности увлажненного резервуара температура понижается. Разница в показаниях сухого и смоченного термометров дает возможность определить количество влаги в воздухе.

831. Где была организована первая сеть метеорологических станций? Спустя почти 200 лет после неудавшейся попытки великого герцога Тосканского организовать в Северной Италии сеть метеорологических станций в Европе вновь стали предприниматься попытки создать сеть станций для наблюдения за погодой. В начале XIX века шевалье де Ламарк, работая во Франции с П. С. Лапласом, А. Л. Лавуазье и другими, учредил систему метеорологических станций и опубликовал серию годичных сводок погоды. Самым большим препятствием для осуществления проекта явилось отсутствие быстрой связи (телеграф еще только начали создавать).

832. Когда были составлены первые карты погоды? В 1820 году немцу Генриху Брандесу пришла в голову очень важная мысль. Она состояла в том, что явления погоды можно будет лучше изучить, если нанести на карту результаты наблюдений погоды, произведенных в одно и то же время на большой территории. К нему присоединился американец Уильям Рэдфилд. Реализовать идею построения синоптических (широкообзорных) карт Брандесу и Рэдфилду в их странах было очень трудно, так как почтовая корреспонденция со сводками погоды из отдаленных мест доставлялась крайне медленно и сведения о погоде поступали с большим опозданием. Карты Брандеса содержали данные о погоде 37-летней давности! Однако очень важным явился сам факт того, что началось составление карт погоды, которое в полной мере осуществлялось после установления телеграфной связи.

833. Когда впервые для передачи данных о погоде был использован телеграф? В 1844 году, 25 лет спустя после того, как Эрстед открыл возможность применения явления электромагнетизма для электрического телеграфа, первый коммерческий телеграф передал с помощью азбуки Самюэля Ф. Б. Морзе первую телеграмму из Балтиморы в Вашингтон. В это же время возникла идея использовать телеграф для передачи сводок погоды с периферийных метеорологических станций в центральные учреждения.

Впервые передача сводок погоды была организована в 1849 году американским электрофизиком и секретарем Смитсонианского института Джозефом Генри. Он и американский метеоролог-теоретик Джеймс Эспи положили начало организации регулярной службы погоды в Соединенных Штатах, которая была отдана в ведение военного министерства.

Первая оперативная карта погоды, т. е. карта, на которую была нанесена информация, полученная с помощью электрического телеграфа в этот же день, была составлена в Англии 8 августа 1851 года. На нее были нанесены результаты наблюдений, произведенных в 9 часов утра.

834. Когда телеграфные передачи метеорологических наблюдений были впервые использованы в прогностических целях? Использовать электрический телеграф для передачи сводок погоды в целях составления прогнозов погоды впервые предложил в 1842 году пражанин Карл Крейль. Аналогичное, но разработанное более тщательно предложение поступило в Британскую ассоциацию от англичанина Джона Болла. Но наиболее эффективно использовал телеграф для прогнозирования штормов и других условий погоды в 1854 году французский астроном Урбан Леверье. Он получил распоряжение французского императора Наполеона III организовать систему прогнозирования погоды, после того как во время шторма 14 ноября 1854 года в Черном море затонуло много французских и британских кораблей, которые перевозили ценное снаряжение для союзной армии, действовавшей в Крыму.

Создание службы прогнозов и штормового предупреждения было завершено в 1860 году профессором физики Утрехтского университета (Голландия) Бейс-Балло.

835. Какие проблемы возникли перед созданной службой прогнозов? Деятельность Леверье и других положила начало созданию национальных сетей метеорологических станций, которые в середине XIX века появились во многих странах. Однако прогнозирование основывалось на недостаточно надежных теоретических выводах. Методы прогнозирования в то время развивались крайне медленно, хотя широкой поступью двигалась вперед статистическая и описательная метеорология. Типичным было положение в Англии. Метеорологическая служба была создана в 1854 году и организационно вошла в министерство торговли как один из его департаментов, во главе которого был поставлен адмирал Фицрой. В 1867 году начал функционировать Метеорологический комитет Королевского общества. Работа этого комитета часто перестраивалась в связи с тенденцией научных кругов добиться астрономической точности прогнозов погоды. Только в 1879 году служба погоды в Англии окончательно стала на ноги.

836. Когда началось международное сотрудничество в изучении погоды? В 1853 году состоялось международное соглашение приморских стран, которое явилось началом систематического обмена информацией о погоде на море. В 1872 году на конференции директоров служб погоды некоторых стран в целях организации получения информации о погоде с каждой обитаемой части земного шара, а также для распространения всеми имеющимися средствами связи метеорологической информации, получаемой со станций, расположенных на суше, и кораблей, была учреждена Всемирная метеорологическая организация.

837. Когда были созданы первые климатические карты? Первые карты, показывающие глобальное распределение атмосферного давления, были построены в 1869 году секретарем Шотландского метеорологического общества Александром Баханом. В 1870 году немец X. Мон подготовил атлас штормов, а в 1882 году американским математиком Элиассом Лумисом была создана первая карта, показывающая глобальное распределение осадков. Первый общий метеорологический атлас был создан директором Австрийского метеорологического центра Юлиусом Ганном в 1887 году.

838. Кто впервые описал общие характеристики областей низкого давления? В 1841 году была опубликована работа Джеймса Поларда Эспи, американского ученого-метеоролога, «Философия штормов». Она дала повод для многочисленных научных дискуссий и вызвала появление ряда статей, описывающих структуру и действие штормов. Эспи впервые показал, что конвекция (крупномасштабные восходящие движения воздуха) наблюдается в областях низкого давления, или циклонах. Он развил теорию, в соответствии с которой центры низкого атмосферного давления возникают благодаря уносу масс воздуха термической конвекцией, формирующейся за счет высвобождения тепла при конденсации водяного пара. Эспи также показал, что низкое давление способствует возникновению спиралеобразного движения воздуха от периферии к центру и что шторм как целое переносится общей циркуляцией атмосферы. Идеи Эспи не согласовывались с происхождением, структурой и поведением областей низкого давления умеренной зоны, образующихся при встрече противоположных по своим свойствам воздушных масс. Они, однако, хорошо соответствовали происхождению, структуре и развитию тропических циклонов (ураганов).

839. Кто написал «Закон штормов»? Около 1850 года директор Королевского метеорологического института в Берлине Генрих Вильгельм Дове опубликовал свою знаменитую книгу «Закон штормов». В ней он показывал, что штормы образуются, когда наблюдается взаимодействие полярного воздуха с тропическим. Книга содержала более полное объяснение глобальных систем ветра. Дове рассматривал две главные циркуляции в обоих полушариях: одна — между экватором и субтропиками, другая — между субтропиками и полюсами. Трактат Дове был ранним предвестником современных синоптических методов в метеорологии.

840. Кто создал первое большое собрание статистических характеристик воздушных и океанических течений? В 1855 году офицер и гидрограф американского военно-морского флота Мэтью Фонтэн Мори опубликовал классическую работу «Физическая география моря», основанную на тысячах наблюдений за ветром и океаническими течениями, результаты которых заносились в вахтенные журналы кораблей. Мори создал удивительно полные карты ветров семи морей. Эти карты оказывали неоценимую помощь капитанам, которые, по их утверждению, могли благодаря им сократить время плавания на 25 процентов.

841. Кто подчеркнул важность влияния вращения Земли на системы ветров? В то же время, когда Мори опубликовал свою работу, другой американец, Уильям Фэррел занимался теоретической стороной проблемы происхождения различных особенностей ветра. В 1856 году он опубликовал работу «Очерки ветров и океанических течений». В этих очерках и в более поздних статьях он математически строго показал, что воздух имеет тенденцию поворачивать вправо от направления первоначального движения. Правда, идеи об отклоняющем действии вращения Земли были высказаны еще ранее. В 1735 году об этом велась речь в работе Джорджа Гадлея, а в 1835 году французский математик Г. Г. Кориолис обосновал идеи, высказанные Гадлеем, в связи с чем отклоняющее действие вращения Земли названо силой Кориолиса. Однако именно Фэррел первым применил эту теорию к ветрам и увлек ученых широкими возможностями, появляющимися в результате применения этого закона.

842. Какое важное открытие было сделано относительно ураганов? В 1860-х годах Уильям С. Рэдфилд, американский метеоролог, внесший большой вклад в организацию картографирования погоды, изучал вест-индские ураганы и штормы Атлантического побережья США. Он установил, что «циклоны составляются большими массами воздуха, быстро вращающимися против часовой стрелки».

843. Кто впервые обнаружил существование областей высокого давления? В разгар гражданской войны в Северной Америке англичанин сэр Фрэнсис Гальтон опубликовал статью, в которой сообщал: — «Я установил… существование не только циклонов, но и областей, которые я осмелился назвать антициклонами…» Теперь антициклоны, или области повышенного давления, рассматриваются как управляющий центр воздушной массы. Изучение движений областей высокого давления, по-видимому, имеет даже большее значение для современного прогнозирования погоды, чем, как раньше полагали, изучение циклонов, или областей низкого давления.

844. Какое важное открытие было сделано относительно процесса конденсации водяного пара в атмосфере? В 1880 году Джон Айткен, шотландский морской инженер, открыл очень важное явление. Он установил, что конденсация водяного пара при образовании тумана, облаков и дождя происходит в присутствии определенных микроскопических или почти микроскопических частиц, таких, как морская соль, мельчайшие пылинки и т. д. Айткен показал, что присутствие таких частиц, называемых гигроскопическими ядрами или ядрами конденсации, представляет необходимое, хотя и не достаточное, условие процесса конденсации. На этом открытии основаны некоторые современные работы по искусственному вызыванию дождя.

845. Когда был построен первый воздушный шар? Идея использовать горячий воздух или газ для создания подъемной силы высказывалась, по-видимому, очень давно. Имеются сведения, что Леонардо да Винчи наполнил тонкие восковые фигурки горячим воздухом и они поднялись вверх во время коронации папы Льва X. В 1670 и 1709 годах два европейских иезуита проводили эксперименты по созданию воздушного корабля на основе использования горячего воздуха, но безуспешно.

В 1783 году братья Монгольфье, французские цеховые мастера, изготовляющие бумагу, произвели сенсацию, построив из полотна и бумаги шар, который имел длину окружности 32 м. Шар наполнили горячим воздухом с помощью жаровни, расположенной под ним, обрезали крепление, и он поднялся на несколько сот метров, приземлившись через десять минут на расстоянии примерно 3 км.

846. Когда для наполнения шаров стал применяться водород? Описанный выше эксперимент братьев Монгольфье как бы наэлектризовал европейских ученых.

Парижская Академия поручила физику Дж. А. Чарлею провести дальнейшие исследования в области аэронавтики. Чарлей сконструировал шар диаметром 4 м и наполнил его водородом, известным тогда как «горючий воздух» и открытым незадолго до этого англичанином Кавендишем. 27 августа 1783 года шар был успешно запущен в Шам де Марсе в присутствии толпы «философов, официальных лиц, студентов и зевак». Один из присутствующих, повернувшись к убеленному сединами американскому послу Бенджамину Франклину, который был среди пораженных этим зрелищем очевидцев, спросил: «Какая польза от этого шара?», на что Франклин ему ответил вопросом: «Какая польза, сэр, от новорожденного ребенка?» И он оказался прав. Осенью этого же года люди стали успешно подниматься на больших шарах, предварительно испытав безопасность таких подъемов на животных.

847. Когда шары стали впервые использоваться для изучения погоды? В конце XVIII и начале XIX века после подъемов братьев Монгольфье и Чарлея свободный шар, или аэростат, стал очень широко использоваться и для исследования атмосферы.

В 1784 году два аэронавта произвели первые точные измерения температуры в свободной атмосфере. Вскоре после этого шары с людьми на борту стали достаточно широко использоваться для зондирования атмосферы с помощью термометра и барометра. В 1809 году Томас Фостер в Англии начал изучать направление и особенности ветра в нижних слоях атмосферы, наблюдая за небольшими шарами, которые свободно поднимались в воздухе и уносились ветром. Широкое использование шаров в настоящее время связано не с транспортировкой грузов, как предполагалось во время первых запусков, а главным образом с широкими исследованиями атмосферы до высоты 40 км.

848. Когда с помощью шаров стали поднимать самопишущие метеорологические приборы? К 1892 году самопишущие приборы, способные регистрировать изменения температуры, давления и влажности воздуха (приборы эти называются метеорографами), были усовершенствованы настолько, что ученые смогли получать данные о погоде, не поднимаясь вверх. Для подъема этих приборов в атмосферу стали широко использоваться змеи, змейковые и привязные аэростаты. Тейсеран де Бор, талантливый французский метеоролог-любитель, стал успешно применять малые шары, называемые шарами-зондами. Он запускал свои шары в различных точках Европы и со своей яхты в Южной Атлантике. А. Лоуренс Ротч, американский пионер в области исследования свободной атмосферы, широко сотрудничал с де Бором. В начале 1900-х годов они установили, что высота нижней границы стратосферы изменяется от полюса к экватору. Беспилотные шары были устроены так, что после разрыва оболочки на высотах, где давление воздуха сравнительно невелико, прибор спускался с помощью устройства, подобного парашюту (в те времена вынуждены были осуществлять подъем с помощью двух шаров. Когда один из них лопался, второй действовал как парашют.). Нашедшему прибор предлагалось за вознаграждение вернуть его владельцу.

849. Когда для зондирования атмосферы стали использовать самолет? В начале 1900-х годов метеорограф, поднимавшийся с помощью шаров и змеев, был усовершенствован. В 1917–1918 годах, во время первой мировой войны такие метеорографы начали устанавливать на самолетах для зондирования атмосферы над французскими участками фронтов. Эти аэрометеорографы были усовершенствованы и стали широко использоваться в 1920-х, 1930-х и начале 1940-х годов, и использовались до тех пор, пока не были почти полностью заменены более удобными и более эффективными радиопередающими устройствами.

850. Когда для исследований атмосферы стали применять радиопередающие приборы? Еще в 1917 году был предложен метод передачи метеорологических данных по проводам с метеорографа, установленного на змее, на землю. Но этот метод не получил признания.

В 1927 году французы Буре и Идра впервые получили радиосигнал, несущий метеорологическую информацию; он был послан радиопередатчиком, подвешенным к шару, достигшему высоты 12,8 км. Но фактически первое радиооборудование, которое поднималось шаром и посылало полные сведения о состоянии атмосферы на различных высотах, было создано в России П. А. Молчановым. Создание этого оборудования означало, что в жизнь вступил современный радиозонд — прибор, который поднимается небольшим шаром и передает сведения о температуре, давлении и влажности с различных высот вплоть до 36 км. Направление и скорость ветра ка соответствующих уровнях определяют путем прослеживания траекторий движения этих шаров с помощью радиолокационной станции.

851. Какую роль сыграла первая мировая война в развитии науки о погоде? В 1914–1918 годах союзные страны прекратили передачу данных о погоде и прогнозов погоды. В неблагоприятных условиях оказались и нейтральные страны, в том числе Норвегия, которая лишилась сведений о погоде с Запада. Тогда норвежские метеорологи стали искать новые методы прогнозирования погоды. Создалась норвежская школа метеорологов (бергенская школа), которой был разработан наиболее важный принцип изучения погоды — фронтологический анализ — и введено понятие «воздушные массы». Для описания взаимодействия воздушных масс была использована терминология, которая отражала язык войны, — фронты, вторжения и отступления. Это было оправдано, поскольку норвежские метеорологи стали рассматривать погоду как результат никогда не прекращающейся борьбы между «армиями» воздуха.

852. Кому принадлежит теория о фронтах и воздушных массах? Эта теория принадлежит группе норвежских метеорологов, которую возглавлял Якоб Бьеркнес, сын знаменитого норвежского физика Вильгельма Бьеркнеса. Бьеркнес изучил и развил идеи своих предшественников — немца Генриха Дове и сотрудника Бюро погоды Соединенных Штатов Франка Байджлоу. Он рассматривал зону умеренных широт как арену постоянной борьбы между холодными воздушными массами, вторгающимися к югу из полярных районов, и теплыми воздушными массами, распространяющимися к северу из тропиков. Бьеркнес установил, что встречающиеся и взаимодействующие воздушные массы образуют циклоны и антициклоны, которые приходят на Норвегию из Атлантического океана через сравнительно одинаковые промежутки времени. Он также выдвинул идею о наличии характерных путей движения воздушных масс и о существовании границ между воздушными массами (фронтов). Теория Бьеркнеса способствовала быстрому развитию методов краткосрочного прогноза погоды.

853. Чем характеризовалось развитие метеорологии между первой и второй мировыми войнами? Два десятилетия, прошедшие между двумя мировыми войнами, в метеорологии характеризовались переходом от двухмерного представления о процессах, происходящих в атмосфере, к трехмерным представлениям. Начиная с 1920-х годов стали быстро распространяться идеи фронтологического анализа, развитые норвежскими метеорологами. Быстрое развитие авиации в 1930-х годах дало толчок развитию новых термодинамических и гидродинамических схем и методов прогнозирования. Этому в большой мере способствовало совершенствование средств зондирования атмосферы. Исследование верхних слоев атмосферы оказалось в центре внимания метеорологов. Важный вклад в метеорологическую науку в этот период был сделан Якобом Бьеркнесом, Хальвором Солбергом, Тором Бержероном, Сверром Петтерссеном, Карлом-Густавом Россби, Хардом С. Биллетом, Джорджем Стюве и Робертом А. Миллекеном.

854. Какие основные проблемы пришлось решать метеорологам в период второй мировой войны? Военные операции большого масштаба на суше, море и в воздухе во время второй мировой войны создали необходимость значительного расширения метеорологической службы во многих странах. Бомбардировщики дальнего действия и истребители летали все выше, быстрее и дальше. Военно-морские и сухопутные силы развертывались на акваториях океанов и территориях некоторых континентов. Все это создало острую необходимость в совершенствовании методов прогнозирования. При решении широкого круга военных проблем потребовалось использовать многочисленные климатологические данные.

855. Чем ознаменовалось развитие метеорологии после второй мировой войны? Во время второй мировой войны были созданы и усовершенствованы специальные приборы для зондирования атмосферы, что позволило проводить исследование атмосферы до больших высот. Многие тайны атмосферы помогли раскрыть радиолокационные средства, большие аэростаты и ракеты. Стала быстро развиваться телетайпная метеорологическая сеть, а также факсимильная аппаратура, служащая для передачи по проводам приземных и высотных карт погоды. Новую эру в метеорологии открыло международное сотрудничество в области изучения погоды в глобальном масштабе, включая метеорологические наблюдения в Арктике и Антарктике, проводимые многими государствами.

856. Как производятся исследования погоды с помощью радаров? Недремлющий глаз радара является в настоящее время наиболее многообещающим средством изучения погоды.

Радары могут применяться для изучения многих метеорологических объектов, но основная их задача — определять местоположение и особенности приближающихся штормов и зон осадков. Радиолокационные станции являются частью общей метеорологической сети и оказывают большую помощь в прогнозировании погоды для обеспечения деятельности людей на суше, на море и в воздухе. Благодаря объединенным усилиям Бюро погоды Соединенных Штатов, вооруженных сил, университетов и промышленных групп быстрое развитие получает использование радаров для обнаружения ураганов, сильных гроз и торнадо. Кроме того, что радиолокаторы помогают обнаруживать штормы и определять пути их движения, они позволяют установить мощность облаков, а также оказывают помощь пилотам во время выполнения посадки при минимально допустимых для этого условиях погоды.[49]

Радары дают возможность прослеживать движение в свободной атмосфере шаров, служащих для измерения направления и скорости ветра на высотах.

857. Какие причины стимулировали применение радаров в метеорологии? Самой главной причиной явилась угроза вторжения ураганов в прибрежную зону восточной части Соединенных Штатов.

В настоящее время по всему побережью — от Браунсвилла, расположенного на берегу Мексиканского залива, до Портленда в штате Мэн — развернута сеть дорогостоящих метеорологических радаров. Бюро погоды, военные ведомства, гражданская оборона и промышленные группы объединяют свои усилия, чтобы создать сплошное радиолокационное поле для своевременного обнаружения ураганов. Как только ураган оказывается в поле зрения радиолокационной системы, т. е. на расстоянии около 500 км, он зажимается в радиоэлектронные клещи, что дает возможность непрерывно получать горизонтальный разрез шторма. Путем прослеживания и хронометрирования изображения шторма на индикаторе кругового обзора рассчитывают положение шторма, направление и скорость его движения.

858. Как работает радар? Радар — это сокращение слов radio detecting and ranging[50]. Радиолокационная станция состоит из нескольких систем. Передающая система посылает радиоимпульсы с помощью волновода и вращающейся антенны. Приемная система представляет собой контур, который принимает возвращающиеся эхо-сигналы и превращает их в видеоинформацию. Эта информация передается на индикаторы, с помощью которых можно увидеть изображение шторма, определить расстояние до него, изучить его поведение, вычислить его размеры. Радиолокаторы, предназначенные для наблюдения за штормами и зонами осадков, могут быть не только наземными, но устанавливаются также на кораблях и самолетах.

859. Что такое шары постоянного уровня? Во время второй мировой войны изобретательность японцев была направлена на создание беспилотных воздушных шаров, которые автоматически управлялись бы электромеханическими системами управления и могли бы в течение нескольких дней дрейфовать в воздушном потоке на каком-то одном основном уровне. Такие шары были созданы и использовались японцами для доставки из Японии в Северную Америку зажигательных бомб. Эти шары принято называть трансозондами.

860. Как трансозонды используются в метеорологических целях? Достижения японцев, описанные выше, заинтересовали ученых с точки зрения возможности их применения в метеорологических исследованиях. Исследовательскими группами военно-морского флота и военно-воздушных сил Соединенных Штатов были созданы огромные полиэтиленовые трансозонды «Скайхаук» и «Моби Дик», которые дрейфовали на большие расстояния и на больших высотах, давая сведения об особенностях воздушных течений.[51] Трансозонды способны нести нагрузку в десятки килограммов на протяжении многих тысяч километров, все время удерживаясь вблизи постоянного уровня и передавая сведения о погоде на наземные приемные станции.

861. Из каких основных частей состоит система трансозонда? В систему трансозонда входят следующие основные компоненты:

1) шар для создания подъемной силы с контрольным оборудованием, служащим для поддержания заданного уровня полета;

2) станция зондирования, состоящая из метеорологических приемников, радиопередатчика и элементов питания;

3) сеть радиопеленгационных станций для периодического определения положения шара и снятия с него метеорологической информации.

862. На какое расстояние могут летать эти шары? Трансозонды военно-морского флота Соединенных Штатов, несущие метеорологическое оборудование, дрейфуют на высоте около 9 км в среднем на расстояние 8000 км. Например, 24 апреля 1953 года шар, запущенный в Миннеаполисе, приземлился 27 апреля на побережье Северной Африки.

Исследовательские шары военно-воздушных сил запускались в Верналисе, штат Калифорния, в феврале 1955 года. Они прослеживались радиопеленгационными станциями в течение 14 дней. За это время шары покрывали расстояние, равное 3/4 окружности земного шара.

Информация, полученная во время таких трансконтинентальных и трансокеанических полетов, очень полезна для совершенствования наших знаний об общей циркуляции атмосферы. Она также важна для развития методов долгосрочного прогнозирования погоды.

863. Какие еще шары применяются для изучения погоды? Примером шаров другого рода, использующихся в метеорологии, служат шары, выпускаемые в кругообразные циклонические вихри, например ураганы, и являющиеся мишенями, отражающими волны радиолокационных станций. Они помогают определять направление перемещения штормов.

864. Что такое автоматические метеорологические станции? Большим шагом вперед явилось создание метеорологических станций, работающих без участия человека. Они устанавливаются в ненаселенных районах земного шара. Такие автоматические станции использовались во время второй мировой войны на Тихом океане и на Алеутских островах. Метеорологические автоматические станции могут применяться на море и в воздухе.

865. Как автоматические метеорологические станции устанавливаются на море? На море автоматическая метеорологическая станция устанавливается на лодке или на буе, которые укрепляются якорями так, чтобы они были в состоянии выдержать любой шторм. Она способна передавать сведения о погоде посредством закодированных радиосигналов в течение нескольких месяцев на расстояние до 1000–1500 км. Станции измеряют температуру воды и воздуха, атмосферное давление, — направление и скорость ветра специальными приборами, установленными в специальном алюминиевом корпусе.

866. Может ли автоматическая метеорологическая станция применяться в воздухе? В воздухе можно применять парашютную автоматическую метеорологическую станцию, сбрасываемую с самолета (сбрасываемый зонд). Этот прибор может сбрасываться над недоступной для человека местностью и передавать сведения о температуре, давлении и влажности на приемную станцию, находящуюся на расстоянии нескольких километров.

867. Что такое инфракрасный гигрометр? Несколько лет тому назад в отделе приборов Бюро погоды Соединенных Штатов был разработан новый высококачественный метод определения количества водяного пара в воздухе. На его основе был создан прибор, называемый инфракрасным гигрометром. Устройство гигрометра основано на принципе измерения потока инфракрасного излучения двух волн разной длины, проходящих через слой воздуха. Одна из волн поглощается, а другая не поглощается водяным паром. Сравнение потоков инфракрасной радиации в двух диапазонах позволяет определить количество водяного пара, содержащегося в исследуемом слое атмосферы. Прибор дает возможность проводить измерения на различных расстояниях, начиная с нескольких сантиметров и кончая тысячами метров. Он дает возможность также производить измерения при очень низких температурах и низких концентрациях водяного пара, когда все другие приборы практически непригодны.

868. Что определяют с помощью метода сфериков? Грозовые разряды, связанные с грозовыми облаками и торнадо, излучают во всех направлениях импульсы электромагнитной энергии. Радиопомехи этого типа могут генерироваться также снегом и дождем. Радиоимпульсы могут быть приняты на большом расстоянии радиоприемником, работающим на той же частоте, которую имеют сигналы, излучаемые метеорологическими объектами. С помощью сети из нескольких радиопеленгационных станций, расположенных на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга, можно узнать, как ведут себя штормы, определить положение очагов сильных гроз. Описанный метод называют методом сфериков (сокращение слова атмосферики). Он позволяет засекать грозы и получать траектории их движения на расстояниях до 3000 км.

869. Как по звездам исследуют ветер на высотах? О характере ветра на высотах можно судить по мерцанию звезд, поскольку оно обусловлено турбулентным движением объемов воздуха, имеющих различную плотность. Следовательно, эти объемы вызывают различную рефракцию света. Ученые считают, что по частоте мерцания звезд можно определить направление и скорость ветра.

870. Как проводились эксперименты по выбросу на больших высотах химических веществ? Геофизики военно-воздушных сил Соединенных Штатов предприняли ряд попыток использовать энергию, поступающую от Солнца, для исследований атмосферы с помощью фотохимического эффекта. Проведя в лабораториях исследования свечения газа при низких давлениях, ученые перенесли эксперимент в атмосферу. Они стали выпускать из ракет некоторое количество окиси азота на высоте около 100 км. Окись азота выделяет лучистую энергию и выглядит на ночном небосводе как светящееся облако. Возможно, этот эффект будет использован для создания облаков, отражающих радиоволны, в целях улучшения радиосвязи или для искусственного освещения ночью.

871. Что такое численные прогнозы погоды? Численные прогнозы погоды основаны на использовании быстродействующих электронных вычислительных машин. С целью внедрения численных прогнозов в Сютленде, штат Мэриленд, создан Объединенный центр численного прогнозирования, который объединяет усилия Бюро погоды, военно-воздушных и военно-морских сил. Поступающая в этот центр метеорологическая информация перфорируется на специальные карты. Сотни перфокарт, содержащих результаты метеорологических наблюдений на территории Северной Америки и остальной части северного полушария, включая Советский Союз и Китаи, вводятся в электронные вычислительные машины. Вычислительные машины работают по определенной программе, составленной на основе уравнений гидродинамики, и с определенной степенью точности предвычисляют будущее развитие атмосферных процессов.

872. Насколько успешны численные прогнозы? С помощью вычислительных машин получают главным образом прогностические карты потоков в свободной атмосфере, а не прогнозы погоды для какого-либо пункта. Однако последние в большой степени определяются характером поля давления и, следовательно, поля ветра на высотах. Специалисты утверждают, что численные прогнозы должны оцениваться не их настоящей оправдываемостью, а способностью к улучшению. Разработка численных прогнозов погоды является знаменательной вехой на пути современного развития метеорологии. Их возможности будут раскрываться все полнее по мере совершенствования вычислительных машин и навыков людей в управлении ими, развития математических моделей атмосферных процессов с учетом изменчивости элементов погоды и, наконец, по мере увеличения потока точных приземных и высотных данных.

873. В чем заключается искусственное воздействие на погоду? Искусственное воздействие — это изменение человеком состояния воздушной среды с целью достижения полезных результатов. К ним относится искусственное увеличение осадков, рассеивание тумана или низких облаков, попытки управлять — правда, в ограниченной степени — потоками солнечной энергии. Термин «преобразование погоды» логически следовало бы отнести к изменению состояния любых ее элементов, но, он означает, главным образом, стимулирование выпадения дождя искусственными методами. Однако не следует понимать это только как попытку увеличить количество осадков, поскольку искусственное воздействие означает, кроме того, стремление рассеять или уменьшить грозовую деятельность и зоны осадков, тумана.

874. В чем заключается теория искусственного вызывания дождя? Эксперименты по стимулированию дождя искусственными средствами основываются на том, что выпадение дождя из облака в умеренных широтах происходит тогда, когда облако кроме капель воды содержит и ледяные кристаллы. В этом случае кристаллы начинают быстро расти за счет «перекачки» влаги с поверхности капель на кристаллы, сливаются друг с другом и выпадают из облака. Когда падающие кристаллы проходят через слои теплого воздуха, они тают и превращаются в дождь.

Эксперимент по стимулированию дождя заключается в засеивании облака некоторыми веществами, которые по своему действию аналогичны ледяным кристаллам. Этими веществами являются мельчайшие частицы сухого льда, йодистого серебра, сульфата аммония, твердой двуокиси азота или метиламина. При засеивании облаков эти вещества выбрасывают из самолета или, в большинстве экспериментов, бомбардируют основания облаков химикатами из генератора, установленного на земле.

875. Когда были начаты эксперименты по искусственному вызыванию дождя? Первые попытки научного подхода к воздействию на погоду относятся к 1890-м годам, когда в Соединенных Штатах и Германии были выданы патенты на приборы, созданные для введения сухого льда в облако. Но успешному осуществлению эксперимента препятствовала ограниченность знаний об атмосферных условиях. В 1931 году голландец Вераарт, поднявшись на самолете, внес в облако частицы сухого льда. Он утверждал, что в результате опыта начал выпадать дождь. Не получив от правительства Голландии финансовой помощи, Вераарт не смог продолжать эксперименты.

На современной основе эксперименты по искусственному воздействию начали проводиться в лабораториях компании «Дженерал электрик».[52] Ими руководили Ирвинг Лэнгмюр, Винсент Шэфер и Бернард Воннегут. При этих опытах сухой лед вводили в часть облака, содержащую переохлажденные капли воды, что вызывало интенсивное образование кристаллов льда и, следовательно, выпадение дождя.

876. Насколько успешными являлись опыты по вызыванию дождя? Несмотря на то что американские метеорологи даже заключили контракты по воздействию на погоду с фермерами и промышленными компаниями, эффективность искусственного воздействия на облака в Соединенных Штатах оценивается крайне осторожно и с оговорками. Исследования показывают, что выпадающий дождь может усиливаться лишь в 9—17 % случаев при особых обстоятельствах. Сообщения об этом содержат много «если». Например, в заявлении совета Американского метеорологического общества говорится: «Выпадение ощутимого количества осадков за счет естественных или искусственных воздействии требует предварительного поступления в атмосферу большого количества влаги… По этой причине для искусственного вызывания осадков благоприятными являются те же условия, которые наблюдаются при естественном их выпадении. Это обстоятельство делает оценку эффективности засеивания облаков реагентами, стимулирующими выпадение осадков, трудной и часто неубедительной».

877. Что такое Международный геофизический год? Международный геофизический год (МГГ) представляет собой, несомненно, одно из наиболее значительных международных соглашений в истории человечества. Программа его проведения, принятая учеными 56 стран, включала наблюдение и изучение внутреннего ядра Земли, ее коры и океанов, комплексное исследование всей толщи атмосферы от земной поверхности до высоты нескольких сотен километров, а также Солнца, которое является источником жизни на нашей планете. Этот гигантский всеобъемлющий международный научный эксперимент первоначально решено было проводить с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года. В дальнейшем появилась возможность продлить его по крайней мере на десятилетие (Международное метеорологическое десятилетие).

878. Как осуществлялось руководство МГГ? Для руководства исследованиями в период МГГ был создан Специальный комитет Международного геофизического года (СКМГГ) со штаб-квартирой в Брюсселе. В каждой стране — участнице МГГ — был создан Национальный комитет, который осуществлял руководство работами в соответствии с научной программой этой страны.

879. Был ли МГГ первым международным научным сотрудничеством? Опыт международного сотрудничества по исследованию окружающей нас воздушной среды не нов. В 1882–1883 годах проводился Первый Международный полярный год, в течение которого в полярных районах были организованы широкие наблюдения метеорологических и магнитных станций, а также станций наблюдения за полярными сияниями. Последние провели очень важные наблюдения, позволившие установить распределение полярных сияний в северном полушарии. Второй Международный полярный год состоялся в 1932–1933 годах, т. е. пятьдесят лет спустя.

Проводившиеся исследования способствовали углублению знаний о свободной атмосфере и существенно продвинули вперед радиофизику. Программа МГГ значительно превосходит по размаху, интенсивности и географическому охвату прежние программы, которые ограничивались северными полярными районами.

880. Какие исследования проводились в период МГГ? Наблюдения по программе МГГ охватывают полярные сияния и свечения воздуха, космические лучи, геомагнетизм, гляциологию, гравитацию, физику ионосферы, измерение долгот и широт, метеорологию, океанографию, сейсмологию и солнечную деятельность. Планировалось проведение исследований верхней атмосферы с помощью шаров, ракет и спутников. Геофизические станции, которые привлекались для наблюдений, были разбросаны по всему земному шару, от полюса до полюса, и предназначались для того, чтобы с помощью ударных взрывных волн добраться до больших глубин земной коры, а с помощью ракет и спутников проникнуть в глубины космического пространства. Они проводят измерения морских глубин и высот океанических приливов, ведут наблюдения за многообразными космическими частицами, которые непрерывно бомбардируют Землю.

881. На какие вопросы помогли получить ответ исследования, проведенные в период МГГ? Исследования дают возможность получить ответы на тысячу и даже более вопросов.

Меняется ли климат Земли? Отступают ли ледники? Затопят ли тающие ледяные поля прибрежные участки суши? Какова действительная природа циркуляции атмосферы вокруг Земли? Откуда поступают космические лучи и какова их природа? Каково происхождение полярных сияний? Какова зависимость между пятнами на Солнце, вспышками в его хромосфере и дальней радиосвязью? Можно ли прогнозировать землетрясения?

Для того чтобы получить ответы на эти и многие другие вопросы, и были разработаны программы МГГ. Решение этих вопросов не только послужит расширению научного кругозора людей, но и найдет широкое применение во многих областях практической деятельности человека, таких, как сельское хозяйство, связь, навигация и т. д.

882. Как производится обмен данными МГГ? Польза, которую получает человечество в результате проведения таких грандиозных исследований, зависит от полноты и оперативности информации. Для того чтобы ускорить поступление метеорологических данных к потребителям, было создано три Мировых центра по сбору метеорологической информации. Один центр находится в США, другой — в Советском Союзе, а третий разделен между Западной Европой и Японией. Каждый центр получает данные от сопредельных стран и немедленно передает их в другие Мировые центры. Любая организация или любое частное лицо может запросить у Мирового центра интересующие их данные. Эти данные немедленно высылаются при условии оплаты репродуцирования материала.

883. В чем состояла начальная фаза МГГ? Первой фазой МГГ явились научные экспедиции и создание станций в Антарктиде в период 1954–1956 годов.

В 1954 году подразделения военно-морского флота Соединенных Штатов исследовали ледовые условия вблизи Антарктического континента, а в 1955–1956 годах была создана специальная группа для организации станции Литл-Америка и транспортирования различного оборудования для строительства двух передовых станций: на Южном полюсе и на Земле Мэри Берд (80° ю. ш., 120° з. д.).

Программа работы в Антарктиде позволила с самого начала составлять ежедневные карты погоды для этого огромного материка. Территория площадью в 10 млн. км^2, покрытая льдом и снегом, представляет собой уникальный район холода, который, как считают ученые, влияет на погоду всего земного шара.

884. Когда для исследования верхней атмосферы впервые были применены ракеты? Принцип движения с помощью прямой реакции известен очень давно. Ракета появилась на много столетий раньше паровой машины, автомобиля и аэроплана. Она всегда была средством вооруженной борьбы, начиная от древних пороховых ракет и кончая современными межконтинентальными баллистическими ракетами.[53] Для научных исследований верхних слоев атмосферы ракеты начали применять лишь после второй мировой войны, когда на армейском полигоне США Уайт-Сэндс, расположенном в штате Нью-Мексико, стали монтировать и испытывать трофейные немецкие ракеты Фау-2. Первоначальной целью испытаний было приобретение опыта, который оказался полезным при создании американских управляемых снарядов. В ходе испытаний стало ясно, что ракеты можно оснащать аппаратурой, с помощью которой можно производить исследования верхней атмосферы, и, по просьбе армейских учреждений, такие ис следования были разрешены правительственными органами. В них приняли участие и университеты.

Первая ракета Фау-2, полностью оснащенная для исследований верхней атмосферы, была запущена на полигоне Уайт-Сэндс 28 июня 1946 года до высоты 105 км. В состав оборудования, установленного на ней, входили счетчик Гейгера для измерения космических лучей, спектрограф, датчики давления и температуры, радиопередатчик для зондирования ионосферы.

885. Какие измерения можно проводить с помощью исследовательских ракет? Ракеты позволяют измерять в верхней атмосфере давление, температуру, плотность воздуха и ветер. С их помощью можно производить исследования таких важных физических явлений, как рентгеновское и ультрафиолетовое излучение Солнца, приходящая в верхнюю атмосферу корпускулярная радиация. Кроме того, ракетное зондирование атмосферы дает возможность решить и другие важные проблемы. К ним относятся вертикальное распределение озона и водяного пара, химический состав верхних слоев атмосферы, связь между полярными сияниями, ионосферными течениями, ветрами на больших высотах и флюктуациями магнитного поля Земли.

886. Как посылается информация с ракет на Землю? Результаты измерений передаются на приемный пункт по телеметрическому каналу, который представляет собой хитросплетения электронных ламп, сопротивлений, конденсаторов и трансформаторов. Телеметрические сигналы принимаются наземной станцией и регистрируются на ленте микрофильма шириной несколько сантиметров и длиной несколько десятков сантиметров. Другим методом получения информации, особенно фотографических изображений, является возвращение контейнера с приборами на парашюте.

887. Где запускаются ракеты? До начала МГГ большинство ракет, предназначенных для исследования верхней атмосферы, запускалось на различные высоты до 96—220 км из района Холомэн-Уайт-Сэндс, штат Нью-Мексико. В 1956 году были начаты запуски ракет на канадском полигоне Форт-Черчилл. Запуски ракет производятся также на военно-воздушной базе Патрик во Флориде[54].

888. С какой целью запускают метеорологические искусственные спутники Земли? Метеорологические спутники являются очень важным средством получения сведений о метеорологической обстановке над большими районами земной поверхности и даже над всем земным шаром. Они дают возможность наблюдать распределение облачности над поверхностью Земли, производить исследования радиационного баланса системы Земля — атмосфера, измерять уходящую инфракрасную радиацию в различных частях спектра, изучать состав атмосферы и вертикальное распределение температуры воздуха. Кроме того, они позволяют получить сведения о температуре поверхности Земли, а также верхней границы облачности, и, следовательно, определять ее высоту. Несомненно, круг задач, которые можно решить с помощью метеорологических искусственных спутников, с течением времени будет расширяться. Метеорологические спутники выводят на орбиты вокруг Земли начиная с 1959 года.

Первым искусственным спутником, использовавшимся в интересах метеорологии, был американский спутник «Авангард-II».

В дальнейшем было запущено десять американских метеорологических спутников типа «Тайрос», два спут-, ника серии «Нимбус» и три спутника «Эсса». В Советском Союзе выведены на орбиты метеорологические спутники «Космос-122» и «Космос-144».

889. Как метеорологические искусственные спутники Земли выводятся на орбиту? Метеорологические спутники, как и все спутники вообще, выводятся на орбиту ракетой-носителем. Ракета-носитель должна поднять спутник на определенную высоту и разогнать до определенной скорости. Метеорологические спутники обычно выводятся на орбиты, близкие к круговым, так как в этом случае не нужно вводить поправку на изменение высоты над земной поверхностью.

Для того чтобы спутник двигался по круговой орбите, он должен иметь такую скорость, при которой возникающая во время движения центробежная сила уравновешивала бы силу тяжести. Эту скорость принято называть первой космической или круговой скоростью. Величина круговой скорости определяется высотой орбиты. Например, на высоте 300 км круговая скорость равна 7,73 км/сек. С увеличением высоты круговая скорость уменьшается. Ракета-носитель обычно имеет 2–3 ступени, которые выводят спутник на орбиту по траектории, характер которой задается программой выведения. После достижения заданной скорости на высоте выведения метеорологический спутник отсоединяется от последней ступени ракеты-носителя и движется по орбите в соответствии с законами небесной механики.

890. Какие орбиты наиболее целесообразны для метеорологических спутников Земли? Наиболее важными параметрами орбит метеорологических спутников являются их высота и наклон плоскости орбиты к плоскости экватора, который принято называть наклонением орбиты.

Высота орбиты метеорологического спутника определяется, с одной стороны, возможностями аппаратуры и, с другой стороны, необходимым сроком существования спутника, который зависит от величины плотности воздуха. Например, первый советский искусственный спутник Земли, выведенный на эллиптическую орбиту, имевшую перигей — минимальное удаление орбиты от поверхности Земли — на высоте 228 км, просуществовал 92 дня. С ростом высоты орбиты плотность воздуха и, следовательно, аэродинамическое сопротивление быстро уменьшается.

Следует заметить, что увеличение высоты орбиты приводит к увеличению полосы земной поверхности, наблюдаемой метеорологическим спутником. Спутник «Космос-122» дает сведения о распределении облачности, например, в полосе около 1000 км. Если высоту орбиты метеорологического спутника увеличить до 35 730 км, он сможет одновременно обозревать Уз земной поверхности. Таким образом, для непрерывного наблюдения процессов, происходящих в атмосфере, необходимо вывести на эту высоту три спутника. Конечно, в этом случае можно будет выявить только крупномасштабные особенности атмосферных процессов.

Наклонение орбиты определяет максимальную широту полосы земной поверхности по обеим сторонам от экватора, которая будет обозреваться со спутника. Например, если орбита спутника имеет наклонение 65°, то такой спутник будет обозревать полосу земной поверхности, расположенную между 65° северной и 65° южной широты. Наиболее выгодным для метеорологических спутников является наклонение 90°. Такие орбиты принято называть полярными, поскольку они проходят через географические полюса Земли. Метеорологические спутники, движущиеся по полярным орбитам, обозревают всю поверхность Земли.

891. Какая аппаратура устанавливается на метеорологических спутниках Земли? Кроме служебной аппаратуры, в которую входит система ориентации и стабилизации спутника, программное устройство, радио- и телеметрические системы, на метеорологических спутниках устанавливаются телевизионные камеры для передачи изображений облачности на освещенной Солнцем стороне Земли и многоканальные радиометры — приборы, служащие для измерения радиационных потоков тепла. Каждый из каналов производит измерение в некотором участке спектра и, следовательно, имеет определенное назначение. Например, радиометры спутников «Тайрос» имеют пять каналов. Первый канал соответствует области спектральной чувствительности 5,7–6,9 микрон и предназначается для исследования теплового излучения в полосе поглощения водяного пара, что дает возможность определить общее содержание его в атмосфере. Второй канал соответствует спектральной полосе 8—12 микрон, которую принято называть «атмосферным окном». Тепловое излучение в этой полосе очень слабо поглощается газами, составляющими атмосферу. В связи с этим второй канал предназначен для измерения уходящего излучения и, следовательно, для получения данных о распределении облачного покрова на ночной стороне Земли, для определения температуры поверхности Земли на участках, свободных от облачности, а также для получения температуры верхней границы облаков, по которой можно оценить ее высоту. Третий канал работает в полосе 0,2–5,5 микрон и служит для измерения уходящей коротковолновой радиации и отражательной способности системы Земля — атмосфера. Четвертый канал служит для измерения суммарного длинноволнового излучения. Он работает в полосе 7,5—30 микрон. Наконец, канал 0,55—0,75 микрон служит для исследования яркости планеты в видимом участке спектра.

В радиометрах могут использоваться каналы, работающие и в других участках спектра. Перспективным оборудованием метеорологических спутников, по-видимому, являются радиолокационные установки, которые позволят определять положение зон осадков и очагов гроз.

892. Что представляет собой телевизионная информация метеорологических спутников? Система ориентации и стабилизации метеорологических искусственных спутников все время направляет оптическую ось телевизионной камеры по местной вертикали. Следовательно, пролетая над поверхностью Земли, метеорологический спутник с помощью телевизионных камер обозревает определенную полосу, находящуюся под ним. Изображение земной поверхности и покрывающих ее облачных полей в пределах угла зрения телевизионных камер разлагается на строки и записывается на магнитную ленту. Когда спутник находится в пределах радиовидимости наземного приемного пункта, он по определенной команде передает по радиолинии информацию на Землю. Эта информация записывается на магнитную ленту приемной аппаратурой наземного пункта, затем воспроизводится на видеоустройстве и фотографируется. Таким образом, метеорологи получают снимки облачных полей, покрывающих земную поверхность, которые используются в научных исследованиях для анализа и прогноза погоды.

893. Что такое система Эй-Пи-Ти (АРТ)? Описанный выше способ получения телевизионных изображений облачных полей обладает крупным недостатком. Он заключается в том, что очень часто между моментами обзора и получения снимков проходит много времени, что затрудняет оперативное использование снимков. Поэтому метеорологические спутники стали оснащать системой автоматической передачи снимков — системой Эй-Пн-Ти (APT). Система APT состоит из подсистемы, установленной на спутнике, и наземной подсистемы. Первая из них содержит телевизионную камеру и радиопередатчик, позволяющие получать в дневное время телевизионные снимки облачности, которая находится непосредственно под спутником во время передачи, производящейся автоматически в момент съемки. Наземная подсистема состоит из антенны, приемника и воспроизводящей факсимильной аппаратуры. Прием снимков может быть осуществлен, когда спутник находится в зоне радиовидимости. Система APT была установлена на метеорологических спутниках «Тайрос-8», «Нимбус-Н» и «Эсса-2». Она сможет содержать также и инфракрасную аппаратуру.

894. Как фотографические изображения облачных полей, получаемые с помощью метеорологических спутников, используются для анализа и прогноза погоды? В настоящее время на земном шаре имеются многочисленные метеорологические станции, ведущие систематические метеорологические и аэрологические наблюдения. Результаты этих наблюдений наносятся на карты погоды, которые после тщательного анализа используются как основное средство прогнозирования погоды. Однако 4/5 поверхности Земли занято океанами и морями, которые покрыты очень редкой сетью метеорологических станций. Кроме того, большая часть суши представляет собой труднодоступные районы. В этих условиях метеорологические спутники являются очень ценным дополнительным средством получения метеорологической информации, оказывающей большую помощь в уточнении процессов, происходящих в атмосфере.

Фотографические изображения облачности, полученные с помощью телевизионной и инфракрасной аппаратуры спутника, должны быть привязаны к географической сетке Земли и дешифрированы. Дешифрирование снимков состоит в распознавании по характеру облачных полей различных особенностей барического поля атмосферы, а также в изучении процессов более мелкого масштаба. Успешность последнего зависит от разрешающей способности аппаратуры, которая определяется размером наименьшего облачного образования, которое еще можно выделить на снимке. Разрешающая способность телевизионной камеры системы APT, например, при высоте орбиты 1390 км составляет около 3 км. Разрешающая способность инфракрасной аппаратуры примерно на один порядок ниже. Дешифрированные снимки облачных полей помогают синоптикам уточнить положение и степень развития циклонов, атмосферных фронтов, струйных течений, положение и интенсивность тропических циклонов, а также различные характеристики внутримассовых облаков, включая грозовые облака.

895. Какими особенностями на фотографических изображениях характеризуются циклоны умеренных широт? Циклонические возмущения в атмосфере характеризуются спиралевидной облачностью, которая легко распознается на фотографиях, полученных со спутника. Вид облачной системы на фотографии зависит от стадии развития циклона. Хорошо развитые циклоны имеют облачность, которая похожа на спираль, закручивающуюся к центру вихря против часовой стрелки. К спирали облаков примыкает безоблачная спираль. Облачное поле циклона, который возник сравнительно недавно и который метеорологи называют «молодым», отличается от облачного поля развитого циклона главным образом тем, что безоблачная спираль не достигает центра циклона.

896. Какими особенностями обладают облачные образования атмосферных фронтов? Вид фронтальных облачных образований зависит от активности фронта. С активными атмосферными фронтами связаны облачные системы, имеющие вид плотных полос. Фронтальные полосы простираются в ширину на 200–300 км и сравнительно хорошо очерчены. Облачные полосы имеют большую протяженность, составляющую в некоторых случаях несколько тысяч километров. Ширина облачной полосы увеличивается, а ее края становятся расплывчатыми, когда на фронте возникает волновое возмущение, которое является начальной стадией развития циклона. С уменьшением активности фронта облачные полосы приобретают кучевообразную структуру и становятся разорванными. По инфракрасным снимкам можно, кроме положения и активности фронта, определить и мощность облачных систем. Наиболее яркие части фронтальных полос на этих снимках состоят из облаков, которые имеют большую вертикальную протяженность. Наоборот, небольшая яркость облачных полос свидетельствует о том, что верхняя граница фронтальных облаков располагается сравнительно низко.

897. Как на спутниковых фотографиях определяют положение струйных течений? Анализ телевизионных изображений облаков показал, что вдоль струйных течений располагаются характерные перистые облака. Эти облака имеют вид либо обширного облачного массива, либо длинных узких полос. Облачные поля струйных течений резко обрываются вблизи оси струйного течения. Край облачного поля сильно сглажен, прямой или обладает характерным небольшим изгибом. Такие перистые облака дают возможность установить положение струйных течений в тропосфере, что имеет особенно большое значение для зон земной поверхности, имеющих редкую сеть аэрологических станций, как, например, обширные просторы океанов.

898. Какую роль играют метеорологические спутники Земли в службе предупреждения о тропических циклонах? Тропические циклоны являются настоящим бедствием во многих районах земного шара. В связи с этим своевременное обнаружение тропических циклонов и предупреждение населения районов, через которые они должны пройти, является делом первостепенной важности. Однако обнаружить тропические циклоны на ранней стадии их развития, а также проследить процесс их оформления в хорошо развитый тропический шторм с помощью обычных синоптических методов и даже авиационной разведки часто очень трудно. Это связано с тем, что тропические циклоны возникают в приэкваториальных районах (5—20° широты) океанов, которые слабо освещены в метеорологическом отношении. Кроме того, в начальный период развития тропические циклоны занимают небольшие площади. Однако размеры их облачных систем даже в период зарождения оказываются достаточно большими для того, чтобы их можно было обнаружить на фотоснимке, полученном с метеорологического спутника. Поэтому метеорологические спутники явились важным средством обнаружения тропических циклонов и уже в течение ряда лет с успехом используются в системе предупреждения.

Хорошо развитые тропические циклоны имеют круговую зону сплошной облачности. Чем интенсивнее циклон, тем сильнее выражена круговая полосатость. Часто на спутниковых фотографиях в центре тропического циклона можно увидеть «глаз бури».

В настоящее время ученые могут не только определять по снимкам стадию развития тропических циклонов, но и оценивать максимальную скорость в области вихря с точностью до +10 м/сек.

899. Какие характеристики внутримассовой облачности можно определить на спутниковых фотографиях? На телевизионных и инфракрасных изображениях можно определить границы полей слоистых облаков или туманов, часто покрывающих большие зоны океанов, а иногда и материков. Кроме того, по очертаниям и яркости изображения облачных полей можно установить положение грозовых облаков, определить структуру облачного поля, оценить интенсивность конвективных движений в атмосфере, определить характер бризовой циркуляции, а также многие другие особенности атмосферных процессов.

XII

Как предсказывать погоду?

Введение. Какую бы вы ни читали газету— столичную или местную, безразлично, — ежедневная карта погоды — неотъемлемая часть вашего чтения. Новости о погоде — это очень важные новости, от которых зависит ваша повседневная деятельность, и потому они заслуживают самого широкого распространения. Но одно лишь наличие карты погоды еще не означает, что ее читает или понимает большинство читающей публики.

Вполне возможно, что читатель, который часто ломает голову над более сложными криптограммами и кроссвордами и все же находит их решение, даже не подозревает, о чем рассказывает карта погоды. А между тем на небольшом пространстве карты, испещренном различными символами, именно для него помещен не имеющий конца рассказ о столкновениях воздушных масс мощностью в несколько километров, которые происходят за тысячи километров от читателя.

Для него тысячи наблюдателей, работающих в пустынях, на равнинах и в горах, в океанах и на борту самолетов, собрали сведения о погоде и отправили туда, где их обобщили, обработали и нанесли на карту.

Карты погоды говорят языком, который каждый может изучить, и тогда они смогут оказать неоценимую услугу для планирования и работы, и отдыха. Помимо практической пользы тому, кто умеет их читать и разгадывать, они могут доставить удовольствие, схожее с тем удовольствием, которое приносит разгадка головоломки. Чтение карт — соревнование разума с беспокойной атмосферой и ее вечными загадками.

900. Кто готовит карты погоды для ежедневных газет? Основные карты погоды для газет готовятся различными отделениями Бюро погоды. Газеты ежедневно получают две синоптические обзорные карты погоды: одну — для публикации в вечерних выпусках, другую — для утренних и дневных. На карте погоды, помещаемой в утренней газете, обычно бывает представлена картина погоды, которая наблюдалась в 1.30 пополудни предыдущего дня. Карта, помещаемая в вечернем выпуске, отражает состояние атмосферы, которое имело место в 1.30 предшествующей ночи.

901. Почему карты по-разному выглядят в разных газетах? Хотя карты погоды готовятся, как правило, на основании одних и тех же данных, их стиль или характер обозначений иногда меняют в агентстве новостей, для того чтобы сделать их более простыми и удобными для зрительного восприятия. Некоторые газеты печатают карты в точности такими, какими получают их из Бюро погоды. Другие разгружают их от сугубо технических деталей и снабжают информацией, подающейся в манере, которая, как предполагается, позволяет воспроизвести карту более быстро. Иногда национальная служба оповещения готовит унифицированные упрощенные карты, с тем чтобы они могли быть помещены во всех газетах страны.

Для того чтобы помочь ликвидировать разрыв во времени, который отделяет фактическую подготовку карты от момента, когда она попадает к читателю, некоторые газеты публикуют облегченный вариант прогностической карты Бюро погоды, которая дает наглядное представление о погоде, ожидающейся в стране завтра. Независимо от того, как подается карта, основная ее цель — дать читателю наглядное представление о погоде, которая наблюдается в стране в данный момент.

902. Какие элементы погоды обычно показывают на газетных картах? На общую карту погоды, помещаемую в газетах для публики, попадает лишь часть того огромного количества данных, которые отражаются на картах погоды, служащих материалом анализа для синоптика. Синоптик имеет перед собой карты, которые публика никогда не видит; причем это не только карты, где детально обрисована погода в приземном слое воздуха, но также и такие карты, на которых показана картина состояния атмосферы на высотах до 12 км от поверхности земли. Газетные же карты — это приземные карты, к тому же упрощенные, на которых оставлены лишь наиболее общие очертания барических центров, направление ветра, распределение температуры, осадков, облачности и отдельных воздушных масс (фронтов).

903. Что такое синоптические карты погоды? Подготовка карт погоды — это один из видов обзора состояния атмосферы. Заключается она в том, что вначале фиксируются условия погоды, наблюдавшиеся на какой-то территории, а затем результаты всех этих наблюдений наносятся на карту. Это так называемый синоптический метод (от греческого «synoptikos»), представляющий собой фиксацию общей картины погоды, в какой-то момент времени. Синоптическая карта погоды, следовательно, является картой, отражающей метеорологические условия, которые наблюдаются на большой территории в данный момент.

904. Как сообщается информация для карты погоды? В определенное время, через каждые шесть часов, наблюдатели всего мира одновременно приступают к наблюдениям за погодой. Они фиксируют состояние неба и классифицируют облака; снимают показания с барометров и приводят их к значениям на уровне моря; определяют скорость и направление ветра. Измеряют количество осадков — дождя или снега. Измеряют температуру в данный момент и отмечают экстремальные величины, имевшие место со времени последних наблюдений. Определяют влажность воздуха, а также дальность видимости, высоту облаков. Тщательно регистрируют другие атмосферные явления, такие, как грозы, туман, дым, мглу, гало. На различных станциях собирают также вспомогательную информацию о ветрах, температуре, давлении и влажности в верхней атмосфере.

Затем каждый наблюдатель переводит собранную информацию на цифровой язык, согласно Международному коду. Такая сводка представляет собой сочетание групп пяти- или шестизначных цифр; если перевести эти группы на описательный язык, каждая из них составила бы от 60 до 100 слов. Эту сводку легко смогут расшифровать в любой стране мира. Кодирование собранной информации о погоде занимает около 20 минут; после этого кодированные сводки поступают в центры сбора информации, а оттуда — в международные каналы.

905. Как производится передача кодированной метеоинформации? На приемных пунктах сводки немедленно расшифровываются и полученная информация о погоде преобразуется в цифры и символы (международная метеорологическая «стенография»), помещаемые на контурной карте в том районе, откуда поступили сводки. На карте местоположение каждой станции обозначено маленьким кружком. Данные каждой станции записываются в соответствующем кружке по определенному стандарту, которому следуют во всем мире. Когда на карту нанесены все полученные данные, синоптик может видеть широкую картину условий погоды, наблюдающихся в данный момент на очень большой географической территории.

906. Как вычерчивается приземная карта погоды? Синоптик изучает метеоинформацию, которая представлена на карте условными обозначениями, а затем начинает анализировать карту погоды. Он находит атмосферные фронты, или линии раздела воздушных масс с различными характеристиками. Пункты с одинаковым барометрическим давлением он соединяет плавными непрерывными линиями, называемыми изобарами. Изобары проводятся с интервалом 4 мб, т. е. за линией, соединяющей пункты с барометрическим давлением в 1020 мб, следуют одна за другой изобары, соединяющие пункты с давлением в 1024, 1028 мб и т. д., — по направлению к районам с более высоким давлением, и последовательные изобары, соединяющие пункты с давлением 1016, 1012 мб и т. д., — по направлению к районам с более низким давлением. Центры этих районов обозначаются соответственно буквами В и Н[55]. Затем синоптик делает картину погоды более наглядной, заштриховывая на карте территории, где выпадают осадки, и нанося другие линии, показывающие распределение температуры, барометрические тенденции и т. д. (Линии, соединяющие точки с одинаковой температурой, называются изотермами.)

907. Как синоптик использует карту погоды? Имея полное пространственное представление о погоде над большим географическим районом, синоптик начинает интерпретировать информацию, нанесенную на лежащую перед ним карту. Он сравнивает текущие карты с несколькими предшествовавшими картами. Он изучает движение и поведение барических систем и замечает, как изменяются температура и влажность воздушных масс, когда они проходят над различными типами подстилающей поверхности. Он изучает зоны, в которых происходит встреча этих воздушных масс (фронты). Он наблюдает, как они движутся и развиваются, и пытается предусмотреть те изменения, которые произойдут внутри этих масс и над теми районами, над которыми они сталкиваются. Он определяет, какая площадь будет охвачена этими массами и через какое время в данном районе произойдут изменения погоды. Он пытается предсказать погодные условия, которые, возможно, будут наблюдаться в той или иной местности в ближайшие 12, 24, 36 или 48 часов. Результаты его работы доводятся до публики в виде обычного прогноза погоды через газеты, радио и телепередачи.

908. Как подразделяются карты погоды? Карты погоды, как отпечатки пальцев, выглядят бесконечно разнообразно. Вряд ли можно найти две карты, которые были бы абсолютно идентичны. Однако, как и отпечатки пальцев, карты погоды можно разбить на определенные типы, каждый из которых обладает своими, присущими только ему общими признаками. Значительный процент практических и экспериментальных прогнозов выполняется теми метеорологами, которые основываются на коллекции множества карт погоды. Отбирая те карты, которые сходны с картой текущей погоды, эти метеорологи исходят из того предположения, что сходная картина погоды, наблюдавшаяся на картах соответствующих типов, поможет им составить прогноз погоды с достаточной вероятностью.

909. Почему важно, знать символы, используемые на картах погоды? Если человек, интересующийся погодой, хорошо знает основные символы, употребляющиеся на газетных картах погоды, то без всякой специальной подготовки он может пользоваться этими картами как прекрасным подспорьем для понимания процессов погоды. Эти символы в очень лаконичной форме обрисовывают очень сложную картину погоды.

910. Как обозначается на карте состояние неба? Различные ключевые пункты страны изображены на карте в виде маленьких кружков. Состояние неба (количество облаков) обозначают, закрашивая ту или иную часть этого кружка. Например, если небо пасмурное, кружок будет целиком черный. Если небо ясное, кружок оставляют светлым. Если небо частично закрыто облаками, кружок зачерняют наполовину. Если на станции во время составления карты шел дождь или снег, это показывают, используя соответствующие символы. На карте погоды используются многие другие условные знаки. Например, такое явление погоды, как молния, изображают на карте зигзагообразными линиями, а облачность показывают в виде маленьких облаков соответствующей формы.

911. Как изображается на картах ветер? Направление ветра показывают стрелкой, отходящей от кружка, который обозначает станцию. Северный ветер принято показывать стрелкой, пририсованной к верхней части кружка. Стрелка показывает, с какой стороны на станцию дует ветер. Следовательно, если стрелка помещена у западной стороны кружка, это значит, что ветер дует с запада.

Чтобы показать скорость ветра, к концу стрелки под прямым углом пририсовывают так называемое оперение. Длинное перо обозначает, что скорость ветра составляет примерно 4 м/сек., а вдвое более короткое перо показывает скорость ветра около 2 м/сек.

Покажем на примере, как нужно расшифровывать символы для состояния неба и ветра. Если кружок городской Нью-йоркской станции снабжен стрелкой, направленной на юг, и если она имеет три длинных пера и одно короткое, а сам кружок наполовину зачернен, это значит, что небо над Нью-Йорком частично покрыто облаками, а ветер дует с юга со скоростью 14 м/сек.

912. Что обозначают на карте погоды обыкновенной стрелкой? На некоторых газетных картах погоды не показывают направление и скорость ветра с помощью стрелок с оперением. Ветер, без уточнения его скорости, обозначают простой стрелкой, показывающей основное его направление над большой территорией. Эти стрелки ориентированы в ту сторону, куда дует ветер.

913. Как наносят на карту температуру на каждой станции? Текущая температура (наблюдавшаяся во время подготовки карты) проставляется на наиболее упрощенных газетных картах погоды около станционных кружков непосредственно в виде цифр.

914. Что такое изобара? Непрерывные изогнутые черные линии на карте погоды называются изобарами (от греческих слов «iso», что значит «одинаковый», и «baros» — давление). Эти линии соединяют между собой станции, на которых зафиксировано одинаковое барометрическое давление (после приведения показаний к уровню моря). Изобары — исключительно важный элемент карты, так как они показывают контуры областей давления, которые управляют путями воздушных потоков. На концах линий изобар проставляется давление в миллибарах.

915. Как связаны на карте изобары и направление ветра? Изучая стрелки ветра с оперением или без него, изображенные на газетной карте погоды, читатель может заметить, что в антициклоне ветер дует по часовой стрелке и направлен слегка кнаружи от центра, а в циклоне он дует против часовой стрелки и направлен внутрь него. Если на карте много изобар, это значит, что градиент давления велик. По аналогии изобары можно сравнить с картой горы, вычерченной в горизонталях: чем круче гора, тем больше горизонтальных линий понадобится провести, чтобы показать ее крутизну. Продолжим аналогию. Вода, стекающая с крутой горы в долину, будет течь тем быстрее, чем круче холм. Воздух ведет себя аналогичным образом. Если область высокого давления расположена значительно выше соседней области низкого давления (долина), воздух будет течь более быстро. Следовательно, чем больше изобар, тем сильнее должен быть ветер.

С другой стороны, если в каком-либо районе карты изобары отстоят далеко одна от другой и не имеют четких очертаний, читатель сделает вывод, что ветер слабый или изменчивый. Подобные условия определяют как малоградиентные и, возвращаясь к аналогии, область с таким распределением давления можно сравнить с равниной, лежащей между низкими горами.

916. Как нужно изображать область высокого давления? Область высокого давления — это район, где воздушная масса, наиболее тяжелая (т. е. наиболее плотная) в своей центральной части, движется по часовой стрелке. Изобары, очерчивающие антициклон, следует рассматривать как линии изогипс, показывающие профиль воздушного купола, или холма. В отличие от линий изогипс, отражающих высоту воздушного купола, они показывают вертикальные градиенты веса, или давления, этого купола. Центром антициклона считается вершина купола, или район с наибольшим давлением. Воздух в антициклоне опускается (оседает), и растекается от центра, точно так же как песок стремится осыпаться, или растечься, от центра кучи.

917. Как нужно представлять область низкого давления? Область низкого давления следует рассматривать как вращение систем воздушных масс против часовой стрелки, оказывающихся наиболее легкими (т. е. наименее плотными) в центре. Изобары, очерчивающие циклон, отражают вертикальные градиенты веса, или давления, воздуха в циклоне; центр циклона помешается в точке с наименьшим весом.

В отличие от воздуха в антициклоне, который, по существу, представляет собой большую массу однородного воздуха, типичная умеренная зона циклона, изображенного на карте погоды, образуется при встрече (сходимости) разных воздушных масс.

918. Как показывают на карте погоды холодные фронты? Холодный фронт — это передний край движущейся над местностью массы холодного воздуха. Холодный воздух (движущийся обычно к югу или востоку) по мере своего продвижения вторгается в более теплый воздух подобно клину, вытесняя его вверх и смещая к востоку. На карте холодный фронт изображается сплошной черной линией с примыкающими к ней маленькими треугольниками, вершины которых указывают направление движения фронта. Эти треугольники напоминают наконечники пик.

919. Как обозначаются на карте погоды теплые фронты? Под теплым фронтом подразумевается передний край движущейся массы теплого воздуха, отделяющий теплый воздух от массы более холодного. Когда теплый воздух наступает (обычно в северном или восточном направлении), он скользит по склону более холодной воздушной массы и постепенно оттесняет ее.

Теплые фронты изображаются на карте в виде сплошных линий с маленькими полукружиями, закрашенными черным. Основание каждого такого полукружия примыкает к линии фронта, а выпуклая его часть находится перед этой линией. Эти маленькие черные полукружия напоминают по форме дождевую каплю.

920. Как показывают на карте стационарный фронт? Стационарный фронт — это поверхность раздела двух различных воздушных масс, ни одна из которых не движется сколько-нибудь заметно. Он наносится на карту в виде линии, по обе стороны которой изображены маленькие черные треугольники и полукружия.

921. Что такое внутримассовая погода? Существуют два основных типа погоды — внутримассовый и фронтальный. Внутримассовая погода развивается в пределах одной воздушной массы. Она определяется характером и свойствами этой воздушной массы и ее взаимодействием с подстилающей поверхностью. Внутримассовая погода является результатом внутренней эволюции одной воздушной массы, независимой от других масс. Она зависит от изменений температуры и влажности внутри этой массы и может держаться несколько дней подряд.

922. Что такое фронтальная погода? Фронтальная погода имеет место в зоне соприкосновения и взаимодействия воздушных масс с различными свойствами или около этой зоны. Она зависит не только от особенностей по меньшей мере двух масс, но также и от того, каким образом они приходят в столкновение.

Для фронтальной погоды характерны резкие перемены ото дня ко дню и даже от часа к часу. В Соединенных Штатах летом преобладает внутримассовая погода, а в зимнее время — фронтальная.

923. В чем состоят основные принципы прогнозирования? Один из основных принципов прогнозирования погоды для средних широт основан на том, что погода в умеренных зонах перемещается с запада на восток (со средней скоростью 6 м/сек. летом и 11 м/сек. — зимой), под влиянием мощных приземных и высотных потоков, известных под названием «преобладающий западный перенос». Кроме приземных ветров и изобарических процессов, в атмосфере происходит грандиозный перенос воздушных масс с запада на восток, являющийся частью общей, или планетарной, циркуляции атмосферы Земли. Следовательно, барические системы и фронты, представляющие собой явные возмущения этой общей циркуляции, все время, изо дня в день, перемещаются на восток.

924. На что нужно обращать основное внимание при изучении карты погоды? Читатель прежде всего должен мысленно найти на карте то место, где он живет. Тем самым он сможет определить положение своего района относительно определенной области высокого или низкого давления, господствующей в этом районе. Подвергнув несложному исследованию ветры, он сможет определить свое местонахождение по отношению к любому барическому центру в северном полушарии. Мысленно повернувшись спиной к направлению ветра, дующего в его собственном районе, он убедится, что центр циклона должен находиться слева от него. Центр же антициклона должен располагаться справа.

925. Как можно, зная ветер, определить движение барического центра? Если наблюдатель встанет на траекторию восточного ветра, то, повернувшись к ветру спиной, он обнаружит центр циклона слева от себя, или к югу. Если ветер будет продолжать дуть с востока, он будет знать, что центр циклона относительно стационарен. Если же ветер начнет вращаться вправо (изменять направление по часовой стрелке) и дуть с юго-востока, то, повернувшись спиной к ветру, наблюдатель увидит, что центр циклона движется с юга к юго-западу. Если ветер продолжает вращаться вправо, это значит, что центр циклона движется к северу. Значение таких исследований заключается в том, что они помогают наблюдателю мысленно ориентироваться по отношению к барическим центрам, когда они движутся над его территорией, неся с собой изменения погоды.

926. Почему при восточном ветре центр циклона движется с юга? Легко видеть, что когда циклон приближается к какой-либо местности, то наблюдателю, находящемуся на этой местности, будет казаться, что он идет с почти противоположной стороны (по отношению к ветру); дело в том, что ветры дуют по спирали вокруг центра циклона, а не в Направлении его движения. Так, циклоны, характерные для побережья Северной Атлантики, которые называют норд-остами, обычно приходят с юга или с юго-запада.

927. Почему хорошую и плохую погоду связывают, соответственно, с антициклонами и циклонами? При исследовании областей карты, обозначенных как антициклоны, видно, что ветры в них дуют в направлении, противоположном направлению ветров вокруг изображенных на карте циклонов, т. е. они спиралеобразно движутся кнаружи от центра, вращаясь по часовой стрелке. Следовательно, рассматривая циркуляцию ветров вокруг центров антициклона и циклона, легко можно увидеть, что здесь имеет место постепенный перенос воздуха у поверхности от областей высокого давления к областям низкого давления.

Этот воздушный перенос означает, что в антициклонах происходит медленное опускание воздуха, так как воздух из верхних слоев опускается вниз, чтобы занять место растекающегося приземного воздуха. В циклонах же, наоборот, происходит поднятие воздуха, так как там он вытесняется наверх сталкивающимися ветрами. Опускающийся, или оседающий, воздух в антициклоне становится теплее в результате увеличения давления. Благодаря этому сжатию воздуха происходит рассеивание облаков. В циклоне же воздух, поднимаясь, охлаждается вследствие расширения, что благоприятствует конденсации водяного пара, содержащегося в воздухе. Таким образом, при антициклоне существует тенденция к ясной, безоблачной погоде, а при циклоне — к облачности и осадкам.

928. Что такое историческая последовательность карт погоды? Чтобы использование карт погоды приносило реальную пользу, нужно иметь две, три или четыре предшествующие карты погоды. Это поможет восстановить картину движения различных барических систем и фронтов. При условии применения нескольких основных принципов и индивидуальных корреляций можно предсказать эти движения с достаточной точностью. Практический метод составления прогноза любителем, заключающийся в анализе исторической последовательности карт, называется траекторным методом.

929. Что такое траекторный метод прогноза? Траекторный метод может помочь использовать ежедневные газетные карты погоды для понимания тенденций погоды над данной местностью. Этот метод особенно надежен при условии изучения двух или трех последовательных карт погоды, включая текущую карту. Выбрав на карте какую-нибудь точку, например центр циклона либо антициклона или линию холодного либо теплого фронта, можно проследить скорость и направление их движения в течение трех предыдущих дней. Проанализировав тип этого движения, можно предсказать будущее изменение.

930. В чем состоят первые шаги в использовании этого метода? Прежде всего нужно изучить карту погоды за предшествующие 48 часов и выбрать на карте какой-либо пункт, в котором наблюдается специфическая погодная обстановка. Так как на карте показано расположение формирующих погоду антициклонов и циклонов с сопутствующими им холодными и теплыми фронтами, это поможет наблюдателю найти центры антициклона и циклона или линию близлежащего холодного или теплого фронта. Анализ типа движения и направления этого объекта начинается с фиксирования его на карте погоды за предшествующие 48 часов. Точку наносят цветной краской на кальку и затем накладывают ее на карту погоды за минувшие 24 часа. Затем на кальку наносится новое положение точки. После этого, наложив кальку на текущую карту, отмечают ее последние продвижения. Теперь наблюдатель имеет три важные отправные точки. С одного взгляда он может определить расстояние, которое прошла точка за два последовательных 24-часовых периода, среднюю скорость ее движения за этот период и его направление. После этого легко можно высчитать, где будет эта точка через 24 часа после составления текущей карты.

931. Как траекторный метод применяется в прогнозировании? Приведем два примера применения этого метода.

1. Если точка А за 24 часа продвинулась на 500 км к востоку, а в следующие 24 часа — еще на 500 км к востоку, то можно предполагать, что эта точка будет продолжать двигаться в том же направлении и с той же скоростью. Следовательно, на карте погоды на завтра точку А можно переместить на 500 км к востоку от ее положения на текущей карте. Затем читатель мысленно может найти свое местоположение на этой новой карте.

2. Если точка А за первый день продвинулась на 500 км к юго-востоку, а на второй день — на 250 км к востоку, то наблюдатель может заметить две вещи: во-первых, скорость движения точки уменьшилась наполовину, и, во-вторых, она изменила свое первоначальное юго-восточное направление на восточное. Основываясь на траекторном методе и методе тенденций, можно предполагать, что и на третий день скорость движения точки будет уменьшаться таким же образом и характер отклонения ее движения от первоначальной траектории будет сохраняться. Следовательно, можно предугадать, что завтра, или через 24 часа после составления текущей карты, точка А продвинется еще на 125 км и сместится к северо-востоку от ее положения на текущей карте. (В последние годы все расчеты будущего состояния барических центров и атмосферных фронтов производятся электронными вычислительными машинами по весьма совершенным и очень сложным схемам, обеспечивающим большую точность предвычисленных карт погоды или карт будущей погоды, которые обычно доводятся до потребителей средствами факсимильной связи и которые все чаще публикуются в газетах. — Прим. ред.)

932. В какой мере можно полагаться на прогнозы погоды, помещаемые в календарях? Календарь не может снабдить вас прогнозом погоды. Несколько лучших календарей помещают информацию о погоде, наблюдающейся в определенном районе в течение года; эта информация основана на средних данных об условиях погоды в этом районе, выведенных из многолетнего ряда наблюдений. Такая информация носит климатологический характер и в этом смысле имеет некоторую ценность. Если бы климатологические данные, предназначенные для определенного района, помещались во всех календарях, их изучение могло бы принести определенную пользу. Тогда читатель мог бы составить четкое представление о том, какая погода наиболее часто наблюдается в то или иное время года. Конечно, эта информация не была бы верной во всех случаях, особенно если она касается периодов короче недели, но по крайней мере были бы шансы ее правильно использовать. К сожалению, большинство календарей «стреляет крупной дробью», т. е. использует такой метод прогноза, который, по самой своей сути, носит случайный и противоречивый характер и сформулирован весьма неопределенно. Не раз метеорологи проверяли то, что утверждается в календарях о погоде, и всегда обнаруживали, что они лишь дезориентируют читателя.

933. Почему трудно предсказывать погоду только по местным признакам? Изменения погоды обычно нельзя предсказать по местным признакам раньше, чем за несколько часов. В самом деле, местные штормы вряд ли можно предвидеть раньше, чем за час. Другая трудность состоит в том, что некоторые, чрезвычайно локальные, признаки нельзя применять в равной мере-ко всем частям страны. Местные признаки, характерные для Тихоокеанского побережья, очень отличаются от местных признаков, характерных для Атлантического побережья, для побережья Мексиканского залива или для внутренних районов страны.

Во внутренних районах, в свою очередь, существуют различия между местными признаками, присущими, например, району Скалистых гор и центральным долинам или району Великих озер. Многие признаки, которые справедливы применительно к долине Огайо, совершенно не оправдываются для засушливых районов Юго-Запада.

934. Как любитель должен вырабатывать правила прогнозирования погоды по местным признакам? Для того чтобы любитель мог установить такие правила применительно к местности, в которой он живет, он должен проделать тщательные систематические наблюдения и сопоставить их. Выполнив серию таких наблюдений и классифицировав их, наблюдатель вскоре сможет установить определенные четкие закономерности, которые дадут ему возможность выяснить ряд надежных местных признаков.

935. Почему местные признаки являются хорошим подспорьем для определения местных изменений погоды? Изучая местные признаки погоды, являющиеся сигналом изменений погоды, нужно исследовать определенные основные элементы в совокупности, а не в отдельности. Наблюдения за изменением давления, ведущиеся совместно с наблюдениями за направлением ветра, могут послужить ключом к пониманию местной погодной обстановки. Прослеживая за этими двумя элементами в совокупности, любитель сумеет определить свое местоположение по отношению к движущимся над ним областям низкого и высокого давления. Изучая изменение поведения стрелки барометра в зависимости от силы и направления ветра, он может составить достаточно точный прогноз.

936. Как нужно определять высоту барометра-анероида? О высоте барометра можно узнать в местном отделении Бюро погоды (по телефону) либо из передач о погоде, ведущихся по радио или телевидению. Для того чтобы отрегулировать домашний барометр-анероид, нужно выбрать день, когда ветер слабый, так как в такие дни давление изменяется незначительно. Высота барометра выражается в миллиметрах или миллибарах с точностью до десятых, например: 755,2 мм или 1007,8 мб и т. д.

937. Как поставить черную стрелку барометра на отметку, соответствующую давлению в данный момент? На задней стороне барометра есть небольшое отверстие около 6 мм в диаметре, которое открывает доступ к маленькому винтику. Осторожно повернув этот винтик, вы можете передвинуть черную стрелку на нужную отметку. Стрелку нужно установить тщательно, так чтобы ее кончик находился точно у отметки, соответствующей высоте барометра в данный момент. Никакой другой наладки механизма анероида не требуется. Хороший барометр-анероид неограниченно долгое время будет отсчитывать текущее барометрическое давление.

938. Для какой цели в барометре-анероиде имеется позолоченная стрелка?[56] Позолоченная стрелка служит только для того, чтобы можно было определить, насколько изменилось барометрическое давление со времени последнего отсчета. Маленькая кнопка на поверхности стекла показывает, что эта стрелка движется независимо от черной стрелки. Один или два раза в день золоченую стрелку нужно переводить так, чтобы она совпадала с черной стрелкой. Черная стрелка с изменением атмосферного давления движется по часовой стрелке по направлению к отметке, соответствующей более высокому давлению, когда давление поднимается, и против часовой стрелки в сторону более низкого давления, когда давление падает.

939. Можно ли определять по облакам ожидаемую погоду? Изучение и понимание природы облаков может оказаться очень полезным, так как они являются осязаемым отражением целого ряда изменений в состоянии атмосферы. Когда изучают облака, чтобы использовать их как ключ к изменениям погоды, очень важно наблюдать их в исторической последовательности. Сами по себе облака не много расскажут наблюдателю, если он не будет знать, как облака образуются и развиваются, видоизменяются или рассеиваются за какой-то период времени. Как и барометр, они не дают прямых указаний на изменение погоды, но тип развития и направление этих изменений по ним можно определить.

940. С чего нужно начинать изучение облаков? Чтобы с пользой применять наблюдения за облаками как подспорье для предсказания погоды, наблюдатель должен научиться различать и классифицировать облака, определять высоту облаков над поверхностью земли, направление их движения и условия, сопутствующие их развитию, образованию или постепенному рассеиванию. Описание всех основных групп облаков содержится в главе II. Для приобретения навыков в распознавании облаков может быть полезен карманный атлас облаков.

941. По каким основным признакам, связанным с облаками, можно ждать плохой погоды? Шансы за то, что будет плохая погода, увеличиваются, если:

— изолированные группы облаков становятся более плотными, увеличиваются и снижаются;

— облака движутся быстро, уплотняются и снижаются; облака движутся беспорядочно, часто меняя свое направление;

— линия облаков среднего яруса темнеет на западной стороне горизонта;

— изолированные клубящиеся облака сливаются и снижаются;

— до полудня (летом) на больших высотах появляются мощные громоздкие облака;

— основания облаков темнеют и становятся плоскими.

942. По каким признакам, связанным с облаками, следует ожидать хорошей погоды? Шансы за то, что погода улучшится, увеличиваются, если:

— туман рассеивается до полудня; количество облаков постепенно и устойчиво уменьшается;

— основания облаков располагаются выше; в слоистых облаках образуются разрывы, и в облачном покрове появляются просветы.

… букв больше нет… "сканмейкер" куда-то дел последние страницы "☺" …

* * *

Перевод с английского

Л. А. ЗЕЛЬМАНОВОЙ (главы 1–2, 6-10, 12) и Е. П. ШКОЛЬНОГО (главы 3–5 и 11)Ответственный редактор доктор географических наук П. Д. АСТАПЕНКО

Редактор И. И. ТАТУЙКО

Художник В. П. ЛЕОНОВ

Художественной редактор В. А. ЕВТИXИЕВ

Технический редактор И. К. ПЕЛИПЕНКО

Корректор Т. В. АЛЕКСЕЕВА, Е. П. БАСКАКОВА

* * *

Примечания

1

Для того чтобы легче запомнить цвета спектра в правильном порядке — от длинных волн к коротким, — нашим школьникам обычно рекомендуют заучить фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», первые буквы слов в которой совпадают с первыми буквами названий цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). (Прим. перев.)

2

То же, что наш «грибной дождь». (Прим. перев.)

3

Одна морская миля равна 1,852 км. (Прим. перев.)

4

Силу, приводящую воздух в движение, называют силой барического градиента. Она пропорциональна горизонтальному градиенту давления, т. е. изменению давления воздуха на единицу расстояния. (Прим. перев.)

5

С. -Т. Кольридж. «Поэма о старом моряке». Перевод Ф. Миллера. «Библиотека для чтения», т. 108, 1851. (Прим. перев.)

6

Западная часть тихоокеанского антициклона летом захватывает Японское, Желтое и Восточно-Китайское моря и, таким образом, оказывает влияние на Японию, восточное побережье Китая и советского Дальнего Востока. Он является причиной поступления в эти районы с юго-востока теплого и влажного воздуха. (Прим. перев.)

7

Сибирский антициклон, как и североамериканский, является сезонным центром действия, т. е. наблюдается зимой над большой частью Азии. Сибирский антициклон является очень активным барическим образованием. Его центр располагается юго-западнее озера Байкал. Он занимает всю Сибирь, большую часть Китая, Монголию и иногда даже распространяется на восточную часть Европейской территории СССР. Сибирский антициклон сформирован в массах очень холодного воздуха. В его области находится полюс холода северного полушария — район Верхоянска — Оймякона. (Прим. перев.)

8

Правильнее было бы сказать — тропосферы, поскольку это понятие относится именно к этому слою атмосферы. (Прим. перев.)

9

В Советском Союзе принята несколько иная классификация воздушных масс. В соответствии с этой классификацией кроме разновидностей тропического воздуха, указанных выше, различают следующие воздушные массы.

1. Континентальный арктический воздух (кАВ) — холодный и сухой воздух, вторгающийся на территорию Советского Союза с покрытых льдом морей Арктики.

2. Морской арктический воздух (мАВ) — холодный, но более влажный, чем кАВ. Вторгается на Европейскую территорию СССР и Западную Европу с северо-запада, проходя перед поступлением на материк над незамерзающими морями, такими, например, как Северное или Баренцево.

3. Континентальный умеренный воздух (кУВ) — сухой воздух, холодный зимой и достаточно теплый летом. Формируется над материком Евразии, главным образом в малоподвижных областях высокого давления, как, например, сибирский антициклон.

4. Морской умеренный воздух (мУВ) — воздух, поступающий на Европу из умеренных широт Атлантики, а также с бассейнов Средиземного и Черного морей. В восточные районы СССР мУВ приходит главным образом летом со стороны Охотского, Японского и Желтого морей. (Прим. перев.)

10

Континентальный тропический воздух формируется везде над материками в тропиках и субтропиках. При благоприятных условиях летом вследствие сильного прогревания материков континентальный тропический воздух может формироваться над континентами вплоть до 50° с. ш., в том числе над территорией Советского Союза, и распространяться до полярного круга. (Прим, перев.)

11

Арктический фронт отделяет арктический воздух от умеренного воздуха (как морского, так и континентального). (Прим. перев.)

12

Над территорией Советского Союза зимой чаще всего располагается арктический фронт. Полярный фронт в это время можно обнаружить лишь на крайнем юге страны. (Прим. перев.)

13

В холодную половину года по западной периферии антициклона часто выносится теплый и влажный воздух. Натекая на холодную подстилающую поверхность, теплый воздух охлаждается, что приводит к конденсации водяного пара В области антициклона образуются обширные зоны туманов и сплошной низкой облачности, из которой выпадают моросящие осадки. Такие условия часто бывают над Европейской территорией СССР и Восточной. Европой. (Прим. перев.)

14

На территории Советского Союза зимой таким стационарным антициклоном является сибирский антициклон. (Прим. перев.)

15

На Европейскую территорию СССР циклоны поступают чаше всего с Северной Атлантики через Прибалтику или Скандинавию, перемещаясь с запада на восток. Ряд циклонов приходит со Средиземного или Черного моря. Иногда можно увидеть циклоны, которые движутся к югу с Баренцева моря на центральные области Европейской территории СССР. Такие циклоны называют ныряющими. Антициклоны чаще всего приходят с северо-запада летом и с северо-востока и востока зимой. (Прим. перев.)

16

При уравновешивании указанных трех сил движение будет наблюдаться вокруг центров барических систем по круговой траектории. Именно так и происходит движение воздуха в свободной атмосфере, где отсутствует сила трения. Для того чтобы наблюдалось движение, например, в антициклоне от центра к периферии, должна действовать еще одна сила, сила трения. Таким образом, в приземном слое атмосферы действует не три, а четыре силы. (Прим. перев.)

17

Особенно полезными для этой цели являются данные, получаемые от метеорологических искусственных спутников Земли. (Прим. перев.)

18

Это расстояние составляет около 1500–2000 км. (Прим. перев.)

19

Аналогичные наводнения возникают иногда в советском Приморье при вторжении тайфунов. (Прим. перев.)

20

Подобные наводнения возникают во многих горных районах, в том числе и на территории Советского Союза, например в Карпатах. (Прим. перев.)

21

Воздушные вихри малого масштаба принято называть турбулентными вихрями. (Прим. перев.)

22

В нашей стране хорошо известна новороссийская бора. Очень холодный воздух с большой скоростью вторгается через Мархотский перевал в Новороссийскую бухту, вызывая сильное волнение моря у берега и обледенение сооружений на берегу и кораблей вблизи берега. Причиной боры является дополнительное усиление ветра в связи со сближением линий тока в горизонтальной плоскости, а также падением холодной массы воздуха с высокого берега. Аналогичного характера ветер под названием бора известен и в Арктике, на острове Новая Земля. (Прим. перев.)

23

Лидер представляет собой поток быстрых электронов, производящих под действием электрического поля высокой напряженности ударную ионизацию молекул и атомов воздуха. В результате развития такого лидера в атмосфере образуется канал высокой проводимости с концентрацией ионов, доходящей до 10^13 см-3. (Прим. перев.)

24

Самый высокий небоскреб в Нью-Йорке. (Прим. перев.)

25

Это является следствием большей повторяемости гроз в перечисленных штатах. Например, в горных штатах в июле и августе среднее число дней с грозами составляет 12–16. (Прим. перев.)

26

Небо не всегда имеет голубой цвет. Во многих случаях оттенки неба в реальной атмосфере сильно изменяются. Изменения оттенков цвета неба объясняются присутствием в атмосфере крупных по сравнению с молекулами частиц. Вследствие этого максимум рассеяния смещается в сторону более длинных волн. Таким образом, чем больше примесей содержится в атмосфере, тем слабее синева неба, тем более белесым оно кажется. (Прим. перев.)

27

Наблюдения советских и американских космонавтов показали, что на освещенной солнцем стороне Земля окружена красивым ореолом, имеющим беловатый и голубоватый оттенки. Ореол содержит два слоя повышенной яркости, не считая самого нижнего слоя, находящегося у поверхности Земли. Слои повышенной яркости существуют и на ночной стороне Земли. В. В. Николаева-Терешкова обнаружила один такой слой, сравнительно слабо выраженный, на высоте около 11 км, а второй слой, значительно более мощный с четкой верхней границей, на высоте около 20 км. Эти слои имеют аэрозольную природу. (Прим. перев.)

28

Продолжительность сумерек зависит от географической широты. Наиболее короткие сумерки наблюдаются на экваторе, причем их продолжительность там остается практически постоянной в течение года. С увеличением широты продолжительность сумерек возрастает. Начиная с широты 59° летом утренние и вечерние гражданские сумерки сливаются. Наступает период белых ночей… (Прим. перев.)

29

Особенно красивым ореол Земли кажется из космоса. Он сфотографирован советским космонавтом К. П. Феоктистовым на цветную пленку. Окраска ореола меняется от красно-оранжевой у края Земли до голубой при переходе к космосу. Ореол имеет три слоя повышенной яркости. (Прим. перев.)

30

Кажущаяся сплюснутость небесной сферы — это еще одна очень интересная оптическая иллюзия, появляющаяся благодаря физиологическим особенностям зрительного восприятия, когда наблюдатель окидывает взором все небо. Она особенно велика, если небо покрыто облаками. В результате сплюснутости небесной сферы луна и солнце кажутся у горизонта больше примерно в пять раз. (Прим. перев.)

31

Продолжительность дня увеличивается за счет рефракции в средних широтах на 8—13 минут. (Прим. перев.)

32

Эта точка называется антисолярной точкой. (Прим. перев.)

33

Следует напомнить, что радуга образуется вокруг антисолярной точки, которая в это время находится более чем на 51° ниже горизонта. (Прим. перев.)

34

Известны случаи, когда в горах, а также с самолета наблюдалась радуга в виде почти полного круга в вертикальной плоскости. (Прим. перев.)

35

В природе встречаются и боковые миражи. (Прим. перев.)

36

Интересные случаи миражей описаны в журнале «Наука и жизнь», № 1, 1965. (Прим. перев.)

37

Флюгер по-английски называется «weathercock», что дословно значит «погодный петух». (Прим. перев.)

38

Имеются в виду градусы Фаренгейта. (Прим. перев.)

39

Что значит по-английски «хорошая погода». (Прим. перев.)

40

Английское идиоматическое выражение, соответствующее русской поговорке «дождь льет как из ведра». (Прим. перев.)

41

Для того, чтобы Христос доказал свое божественное происхождение. (Прим. перев.)

42

По-английски сизигийные приливы называются «spring tides», т. е., буквально, «весенние приливы». (Прим. перев.)

43

Эта эра наступила, и открыл ее первый в мире космонавт Ю. А. Гагарин на космическом корабле «Восток-1», переступивший 12 апреля 1961 года порог космического пространства. (Прим. перев.)

44

Башня построена Андроником Киррестом во II веке до н. э. и сохранилась до наших дней. (Прим. перев.)

45

Температура кипения воды зависит от атмосферного давления. Чем ниже давление, тем ниже температура кипения воды. Реперная точка 100 градусов соответствует температуре кипения воды при нормальном атмосферном давлении. (Прим. перев.)

46

Независимо от Бойля, его открыл французский ученый Мариотт. В нашей стране этот закон называют законом Бойля — Мариотта. (Прим. перев.)

47

Некоторые считают, что первый анемометр был создан около 1667 года не Гуком, а Крауном (см., например, А. X. Xргиан. Очерки развития метеорологии, 1948). (Прим. перев.)

48

Автор, по-видимому, имеет в виду работу Галлея «Историческое описание пассатов и муссонов». (Прим. перев.)

49

Несмотря на оснащение современных самолетов и аэродромов высокоэффективными системами «слепой» посадки, существуют определенные ограничения в условиях погоды для посадки самолетов. Такие ограничения устанавливаются для аэродромов, самолетов и летчиков. Они определяются качеством системы посадки, установленной на аэродроме, оборудованием и летно-техническими качествами самолета и уровнем подготовки летчика. (Прим. перев.)

50

Радиообнаружение и определение дальности. (Прим. перев.)

51

Подобные шары, снабженные фотосистемами, применялись для получения шпионской информации с территории стран социалистического лагеря. (Прим. перев.)

52

Успешные опыты по искусственному воздействию на облака и туманы проводились в ряде научных организаций Советского Союза. В настоящее время искусственное воздействие приобретает в СССР народнохозяйственное значение. (Прим. перев.)

53

Наиболее древними из известных ракет были пороховые ракеты, применявшиеся около пяти тысячелетий назад в Китае вначале в увеселительных, а затем в военных целях. (Прим. перев.)

54

В настоящее время в США насчитывается около 20 пунктов запуска исследовательских ракет. (Прим. перев.)

55

В — высокое давление и Н — низкое давление. (Прим. перев.)

56

Речь идет о барометре системы, распространенной в США. (Прим. перев.)

Content

Форрестер Фрэнк
«ТЫСЯЧА И ОДИН ВОПРОС О ПОГОДЕ»

От редактора

Введение

I Солнце, или где начинается погода

II Воздушный океан — наша атмосфера

III Ветры и штормы — планетарная система кондиционирования воздуха

IV Грозы

V Цвет неба

VI Климат мира

VII Практическая метеорология

VIII Медицинская метеорология

IX Фольклор о погоде. Факты и фантазии

X Служба погоды и подготовка специалистов

XI История изучения погоды

XII Как предсказывать погоду?

Примечания