Молодость древней науки
Шрифт:
О силе смерчей можно судить по тому, что лодки и катера, стоящие у причала на озере Эри, были подняты в воздух и закинуты в центр прибрежного города. Ветер поднимал над землей автомобили с пассажирами, переворачивал автобусы, опрокидывал железнодорожные вагоны. В городе Мэрион рухнул магазин, в котором находилось около 200 покупателей.
Наводнение обрушилось на штат Миннесота. Свыше 20 тысяч человек лишились крова. Воды реки Миссисипи угрожали
А электричество в атмосфере? А загадочные свойства молний, вдруг срывающих одежду с человека, но оставляющих его невредимым?.. А таинственные шаровые молнии?
Короче говоря, о тропосфере и ее особенностях действительно можно рассказывать до бесконечности, но в данной книге автор ограничен рамками поставленной задачи: рассказать о предмете исследования физической географии, о биогеносфере, и поэтому дальше будет говориться о воздушной оболочке с этих позиций. Она будет рассмотрена прежде всего как именно часть биогеносферы.
Основной компонент тропосферы — воздух. Средний состав чистого, лишенного влаги и минеральной пыли воздуха на уровне моря почти одинаков для любого района земного шара. По объему в воздухе содержится 78,08 % азота, 20,9 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % углекислого газа, 0,0005 % гелия и т. п.
Означает ли это, что нижняя оболочка атмосферы — тропосфера — повсюду однородна?
Нет, было бы глубочайшим заблуждением заключить, что если средний состав воздуха повсюду одинаков, то и свойства тропосферы по всей Земле остаются неизменными.
Они изменяются, и изменяются очень сильно, потому что тропосфера — это не просто воздух, это прежде всего природный комплекс. Важнейшие особенности тропосферы зависят от того, что в природе к воздуху всегда в том или ином количестве примешивается влага (в виде водяного пара, мелких капель воды, кристалликов льда), минеральная пыль (частицы горных пород, почвы, морская соль), и от того, что воздух всегда содержит запасы тепла.
Содержащиеся в воздухе водяные пары повышают его теплоемкость. Это во-первых. Во-вторых, теплоемкость водяного пара (0,477) в два раза больше теплоемкости сухого воздуха (0,238). А это означает, что запасы тепла в воздухе зависят в какой-то степени и от его влажности. В то же время от запасов тепла, от температуры воздуха зависит влагоемкость воздуха, то есть то количество влаги, которое он способен в себя «вобрать»: теплый воздух способен «вобрать» в себя больше влаги, чем холодный. Эти сложные, «перекрещивающиеся» взаимовлияния чрезвычайно важны, ими во многом объясняется климатический режим Земли.
Заметную роль в тропосфере играет запыленность. С ней связано такое физическое свойство воздуха, как прозрачность. Для литосферы обычен отрицательный электрический заряд; его же сохраняет и минеральная пыль в атмосфере. Вода чаще всего имеет положительный заряд, и при насыщении воздуха влагой пылинки играют роль ядер конденсации — способствуют образованию осадков.
Но с физико-географической точки зрения особенно важно то, что и влажность и запыленность воздуха в различных местах земного шара не одинаковы. Например, над океанами в воздухе больше влаги, чем минеральной пыли, а над пустынями — наоборот. А это наряду с неравномерным распределением тепла приводит к неоднородности тропосферы, к различиям в свойствах отдельных ее частей; получается так, что
Их так и называют — воздушные массы. Вот как определяет воздушные массы известный советский климатолог С. П. Хромов. Воздушные массы, пишет он, это «обширные и более или менее обособленные части нижнего основного слоя атмосферы — тропосферы, размеры которых соизмеримы с частями материков и океанов, перемещающиеся как одно целое в одном из течений атмосферы и обладающие достаточной однородностью свойств. Это значит, что температура, влажность и запыленность воздуха в пределах воздушных масс меняются в горизонтальном направлении достаточно медленно (имеют малые горизонтальные градиенты) и можно установить некоторые пределы значений для каждой из этих величин, характерные для всей воздушной массы в целом. Другие метеорологические элементы, облачность и осадки, обладают в воздушной массе определенными качественными особенностями, отличающими массу данного типа от масс других типов».
Границы между воздушными массами чаще всего четко выражены и представляют собой сравнительно узкие переходные зоны, но могут быть и расплывчатыми. А свойства воздушной массы зависят от «очага формирования» того района, в котором она возникла.
Если бы каждая воздушная масса оставалась постоянно в том районе, где она возникла, то погода на Земле хоть и изменялась бы от места к месту, но зато в каждой стране в один и тот же сезон была бы почти всегда одинакова.
Но воздушные массы — вечные странники. Едва возникнув, они отправляются в путешествие, и путешествие это продолжается до их «гибели». Однако странствия воздушных масс не хаотичны — пути их предопределены общей циркуляцией атмосферы, и далеко не всегда странницам удается уйти в сторону от этих путей, хотя случаются и такие казусы.
Воздушные массы, вся тропосфера находятся в непрерывном движении, а движут воздух две «силы», о которых мы уже говорили: солнечная и гравитационная энергия.
В климатологии — науке, изучающей воздушные массы, — разработана их географическая классификация. Выделяются четыре основных типа: 1) арктические воздушные массы (для южного полушария антарктические); 2) «полярные», или, точнее, воздух умеренных широт; 3) тропические и 4) экваториальные, Все они, кроме того, подразделяются на континентальные и морские.
В тропосфере в целом выделяются еще— по преобладающим воздушным массам, по характеру их циркуляции — крупные районы, или климатические зоны.
Выдающийся советский климатолог Б. П. Алисов насчитывает их семь:
1) зона экваториального воздуха;
2) зона экваториальных муссонов;
3) зона тропического воздуха;
4) зона субтропиков;
5) зона воздуха умеренных широт;
6) зона субарктическая (субантарктическая в южном полушарии);
7) зона арктического (антарктического) воздуха.
А теперь, пожалуй, пора попытаться ответить, почему же все-таки: «Если солнце село в тучу — берегись…»
Если вы живете в Москве, Ленинграде, Ярославле, Риге, Таллине, Калуге, Смоленске, Новгороде, Пскове, Старой Руссе, короче говоря, в одном из городов, расположенных в северо-западных районах Советского Союза, то одни и те же предзакатные тучи будут угрожать вам…
Впрочем, для того, чтобы окончательно убедиться в этом, нам нужно мысленно совершить путешествие в Африку, к экватору. Как это ни странно на первый взгляд, но появление грозных предзакатных туч под Ленинградом или Москвой в немалой степени зависит от… экваториальной Африки.