Молодость древней науки
Шрифт:
…Одно из моих самых ярких по контрастности впечатлений, вынесенных из путешествия по Восточной Африке, — это снега Килиманджаро над саванной. Вечером минувшего дня мы ездили по этой самой саванне. Львы неохотно уступали дорогу машине, жирафы, вытягивая и без того длинные шеи, издалека подозрительно посматривали на нас, зебры, сердито размахивая хвостами, отбегали подальше от шоссе, а удивительно грациозные и красивые антилопы импалу, не обращая на машину никакого внимания, продолжали спокойно пастись среди редких колючих акаций.
Короче говоря, все было как во «всамделишной», словно из географических учебников, Африке.
Но вот самолет, поднявшись с аэродрома в Найроби, столице Кении, взял курс на Момбасу, к берегу Индийского океана, и почти тотчас впереди возник синий, с резкой белой полосой поверху, конус Килиманджаро — высочайшей вершины Африканского континента. А внизу все тянулась саванна, и чуть приподнимались над нею дымки пожаров, и бродили там львы и антилопы. Ждала нас жаркая влажная Момбаса с густыми мангровыми лесами, с рощами кокосовых пальм. А сейчас на уровне глаз — ледяная шапка Килиманджаро и ледники-сосульки, спускающиеся по синему склону. Ну не чудо ли?
Не чудо, разумеется. Природные условия на суше изменяются не только с севера на юг, но и с увеличением высоты местности. Не всем, конечно, довелось видеть снега Килиманджаро или хотя бы розоватые в утренних лучах, чуть отливающие голубизною в дневные часы ледники Тянь-Шаня, Памира… Но что с высотой в горах становится холоднее, слышали, очевидно, все. Во всяком случае, никого не удивит при описании гор рассказ о лесах у подножья и альпийских лугах на высоте в 2000–3000 метров. И все-таки очень немногие могут правильно ответить на вопрос: почему, собственно, чем выше, тем холоднее? Меньше греет солнце?
Наоборот, с высотой возрастает интенсивность солнечной радиации и горное солнце обжигает кожу, как тропическое, даже сильнее. И все-таки — внизу леса, наверху — ледники…
Прежде чем разбираться в этой странности, произведем небольшую математическую — правда, на словах — прикидку. Представьте себе равнину размером, скажем, в один квадратный километр (размер роли не играет). Теперь мысленно разместите на этой равнине, не выходя за ее пределы, горы с крутыми склонами, ущельями. Основание этой горной страны будет, естественно, равновелико равнине, но площадь поверхности гораздо больше, и, чем расчлененнее рельеф, тем больше эта разница. А поток солнечной энергии, который раньше падал на равнину, остался прежним. Только распределяется он теперь на значительно большую площадь. Значит, каждая единица поверхности на равнине получала тепла больше, чем такая же единица поверхности в горах. Ну, а ночью с большей площади и теряется больше тепла путем излучения. Вот почему в горах в принципе всегда прохладнее, чем на равнине.
Но это общее положение еще не объясняет причин возникновения высотной поясности, которая прослеживается всюду, кроме высокой Арктики и Антарктики.
Подсчитано, что интенсивность солнечной радиации в горах возрастает на 10 % на каждую тысячу метров. Объясняется это в первую очередь тем, что с высотой воздух становится чище и прозрачней и те примеси, которые в приземных слоях на равнинах рассеивают солнечные лучи, в горах не мешают им доходить до почвы, до грунта.
Но почему же тогда чем выше, тем холоднее?
А вот почему: в горных странах с высотой быстрее, чем напряжение приходящей солнечной радиации, возрастает излучение с поверхности Земли, и в итоге это приводит к понижению температуры и, следовательно, к высотной поясности.
Но почему излучение превышает приход? И это известно. Роль «меха» в «голубой шубе Земли», как вы, наверное, помните, играет углекислый газ. А по мере подъема вверх количества его в атмосфере уменьшается. Стало быть, прозрачная атмосфера больше пропускает к поверхности земли солнечной энергии, но не может сохранить полученное тепло, теряет его больше, чем сама же пропускает. В конечном итоге это и приводит к тому, что с высотой температура понижается.
С этим сложным явлением не надо путать понижение температуры с высотой при подъеме, скажем, воздушного шара. Здесь — иная причина. Дело в том, что воздух нагревается не сам по себе, а от поверхности земли уже усвоенным почвой теплом. Но чем дальше (или выше) от «печки», тем, естественно, холоднее.
И еще одно замечание. Случается, что в книгах о природе земного шара сравнивают широтную зональность с высотной поясностью. Повод для такого сравнения есть, потому что в природных особенностях, допустим, таежной подзоны и таежного пояса в горах есть общие черты. Не надо только это сравнение доводить до крайности и утверждать, что высотные пояса — копии соответствующих зон. Этого не следует делать, во-первых, потому, что разные причины приводят к возникновению зональности и поясности (в первом случае первопричина — шарообразность планеты и наклон солнечного луча), а во-вторых, потому, что горные пояса при резком расчленении рельефа и повышенной динамичности почти всех процессов все-таки отличаются от равнинных зон. Они — как бы их аналоги, но не копии.
Вернемся теперь к самим высотным поясам. Количество поясов, так сказать их «набор», всегда зависит от той зоны, в которой находится основание горной страны. Именно по этой причине и нет высотных поясов в пределах зоны арктической или антарктической пустыни.
В зоне тундры уже возможен верхний пояс высокогорных (арктических) пустынь. В лесной зоне, в тайге вершины гор заняты гольцовым (безлесным) поясом. А в горах Средней Азии выделяют:
1) пустынный высотный пояс;
2) полупустынный высотный пояс;
3) пояс сухих степей;
4) лесо-лугово-степной пояс;
5) субальпийский пояс;
6) альпийский пояс;
7) вечные снега.
Иным будет «набор» поясов, скажем, в Африке. Вечные снега венчают Килиманджаро, а выделяют там такие пояса;
1) сухую степь;
2) саванну и редколесье;
3) вечнозеленый тропический лес;
4) субальпийские луга;
5) альпийские луга;
6) вечные снега.
Распределение высотных поясов зависит от особенностей и количества осадков. Встречая на своем пути горный хребет, воздушные массы, стремясь преодолеть его, начинают подниматься. Поднимаясь, они охлаждаются, влагоемкость их понижается, и лишняя влага выпадает в виде дождя или снега. Но дожди особенно обильны не при начале подъема и не в конце его, а где-то в средней части, обычно на высоте 2000–3000 метров. Поэтому там и располагаются более влаголюбивые, чаще всего лесные пояса. Причем на наветренном склоне хребта они могут быть, а на противоположном — подветренном — отсутствовать, потому что подветренный склон оказывается в так называемой «дождевой тени» и осадков получает очень мало.
На суше, в пределах ландшафтного комплекса, природные условия заметно изменяются на одной и той же широте. Это зависит, например, от такого фактора, как близость моря. Скажем, для Ленинграда характерно нежаркое, часто пасмурное, с дождями лето и нехолодная зима, с оттепелями, снегопадами. На той же широте в Якутии лето ясное, теплое, но зима настолько суровая, что морозы достигают 50°, а в некоторые дни столбик термометра опускается и значительно ниже. В океанах тоже на одной широте может быть разная температура воды (это зависит от комбинации холодных и теплых течений), но таких резких контрастов, как на суше, вы нигде не найдете.