Так развиваются события в теплый летний день, когда утром на ярком небе сияет солнце, а во второй половине дня сгущаются тучи и на землю проливается дождь. Это местные дожди. Дожди продолжительные, затяжные, на 2–3 дня, а то и на неделю, приносят издалека мощные воздушные вихри – циклоны. Определив скорость движения циклона, метеорологи могут предсказать время наступления дождливой погоды.
Вода, даруемая небом
Дождь и снег, выпадающие из облаков на землю, называют атмосферными осадками: с ними ведь осаждается влага.
Океан – главный поставщик этой влаги. Она поднимается в небо, с облаками переносится на большие расстояния, выпадает в виде дождя или снега, впитываясь в почву, питает реки, бегущие к морю, а потом снова испаряется с поверхности океана. Так замыкается круг влагооборота, в ходе которого происходит распределение влаги между различными участками нашей планеты. Это распределение очень неравномерное. В одних местах осадков выпадает очень много, в других их почти совсем не бывает. Одни районы Земли страдают от избытка влаги, другие – от ее недостатка.
Осадки измеряют специальными приборами – осадкомерами.
Самые засушливые места в мире – пустыня Атакама на севере Чили и город Арика близ нее. Здесь за год выпадает менее 50 мм влаги. В пустыне Каракумы (Туркменистан) есть места, где за год выпадает 60–100 мм осадков. Примерно так же мало их в Прикаспийской низменности (в Астраханской и Гурьевской областях). Бедна осадками Саха-Якутия: 100–200 мм в год.
А вот в самом дождливом месте в мире, на гористом острове Квуаи, входящем в состав Гавайских островов (США), среднегодовое количество осадков составляет 11 970 мм. Черрапунджи в Индии, возможно, занимает второе место по количеству осадков. Там их выпадает от 10 790 до 11 430 мм. В 1961 г. количество осадков там достигло 23 000 мм, почти 2,5 м!
Давайте сравним количество осадков в некоторых городах мира. В Лондоне выпадает 610 мм осадков в год, в Париже – 550 мм, Москве – 560 мм, Нью-Йорке – около 1010 мм, в Мадриде – около 430 мм осадков.
Для мест, где обычно выпадает достаточное количество осадков, подлинное бедствие – сухие годы, когда летом дождей почти совсем не бывает. Это – засуха, которая губит урожай, вызывает многочисленные лесные пожары.
Семицветная арка
Огромная, в полнеба, дуга-арка из переходящих друг в друга семи цветов – одно из самых красивых явлений природы. Люди уже давно задумывались над происхождением радуги. Еще в древности они заметили, что если на пути белого света поставить треугольную призму из стекла, то вместо одного белого мы увидим набор цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. (Для запоминания порядка цветов можно воспользоваться шутливой фразой: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Начальные буквы слов соответствуют первым буквам цветов радуги.) Эта полоса цветных линий называется «спектром». В воздухе после дождя роль призмы выполняют капельки воды.
Радуга появляется только после ливня, когда атмосфера насыщена множеством водяных капель и одновременно светит солнце. Чтобы увидеть радугу, необходимо находиться строго между Солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед вами). Солнце, ваши глаза и центр радуги должны находиться на одной линии! Если солнце высоко в небе, провести такую прямую невозможно. Вот почему радугу чаще всего можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру. Утренняя радуга означает, что солнце находится на востоке, а дождь идет на западе. При вечерней радуге солнце расположено на западе, а дождь идет на востоке.
Броккенский призрак
В 1957–1959 гг. мне довелось зимовать на Земле Франца-Иосифа.
Осенью частым гостем на ледяном куполе, где расположилась наша станция, был туман. Он то медленно наплывал снизу, с моря, то накатывался высоким валом откуда-нибудь с соседних ледников. Чаще всего мы принимали за туман обычные слоистые облака, проходившие немного ниже вершины нашего купола.
За туманом интересно было наблюдать со стороны, когда он, заполняя бухту, шевелился внизу подобно мохнатому фантастическому зверю или когда сплошной стеной неподвижно застывал на куполе всего в каких-нибудь ста шагах. Мир разделялся тогда на две половины: одна ослепительно сияла на солнце, другая казалась непроницаемой для света. Осенью солнце стоит низко над горизонтом, его лучи косо впиваются в туманную массу и окрашивают ее в цвета нежнейших, только в Арктике возможных оттенков, – розового, зеленоватого, голубого, бледно-фиолетового.
Стояла редкая в мире ледников тихая погода с легким морозцем. Термометры нашей метеостанции показывали не более 10 °C.
Над головой сияло ясное небо, низко, почти у самого горизонта, висело солнце. И вдруг на стене из тумана я увидел свою огромную увеличенную тень. Как и подобает тени, она повторяла за мной все мои движения.
Но в теневом моем изображении была одна странная деталь. Вокруг головы тени распространялось яркое разноцветное сияние. Оно состояло из белого ореола и двух концентрических колец. На внутренней стороне каждого кольца голубоватый отсвет постепенно переходил в зеленый, желтый, оранжевый и, наконец, красный цвета, сменявшиеся по законам светового спектра.
Это атмосферное оптическое явление называют «броккенским призраком» – по названию горы Броккен в Германии. В народе говорят, что на этой горе происходит шабаш ведьм. Но это явление объясняется довольно просто и знакомо каждому из нас. Попробуйте в комнате встать между стеной и настольной лампой. На стене тотчас же появится ваша тень, которая по размерам будет гораздо больше вас. Точно так же солнечные лучи, пробиваясь сквозь туман, освещают фигуру человека, и тень его падает на облако.
А радужный венец над головой получается, когда белый солнечный свет, проходя через мельчайшие капельки воды или льда, разлагается на составные части, как в радуге. Такой радужный венец вы можете увидеть зимой вокруг горящих уличных фонарей.
Метеорология – наука о погоде
Метеорология очень стара и очень молода. Зародившись давно, она начала развиваться лишь в последние 2–3 столетия, когда появились простейшие приборы, позволившие заглянуть в невидимые процессы в атмосфере. Миллионы раз в различных уголках планеты были измерены характеристики погоды: температура воздуха, влажность, давление воздуха, количество атмосферных осадков, величины солнечной радиации… Совсем недавно достижения метеорологии привели, наконец, к пониманию единой глобальной системы атмосферной циркуляции. Циркуляция – движение по кругу. Этот вид движения – основной в атмосфере. Невидимую атмосферную машину приводит в движение Солнце, от которого на поверхность Земли поступает энергетический поток мощностью в 32 квадриллиона киловатт (это цифра с 15 нулями). Значительная часть этой фантастически огромной энергии задерживается атмосферой.
Экваториальный пояс нагревается сильнее, чем полярные материки, а те, в свою очередь, нагреваются сильнее, чем моря и океаны, но водные просторы дольше сохраняют тепло и поэтому меньше остывают зимой. Горы вторгаются в атмосферу, нарушая ее тепловую структуру. Любой склон, камень и мельчайший комочек почвы нагревается больше, если он обращен к солнцу, и меньше, если находится в тени.
Циркуляция воздуха как бы призвана уменьшить эти контрасты: добавить тепла там, где слишком много холода, и слегка охладить места, достаточно богатые теплом.
Какой будет погода
Всех интересует, какой будет погода завтра, в воскресенье, летом… И мы смотрим на небо, потому что именно там, в окружающем Землю воздушном океане, и рождается погода.
Нет ничего более подвижного, изменчивого, чем воздух, образующий атмосферу. Ее состояние в том или ином месте земного шара мы называем погодой. А состояний этих может быть множество: тепло и холодно, пасмурно и ясно, влажно и сухо, ветрено и тихо (штиль)… Между этими крайними характеристиками очень много промежуточных, переходных.
Сезонные изменения происходят вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Изменения внутри сезонов вызываются перемещением теплых, холодных, влажных и сухих масс воздуха. Особенно важны гигантские вихри в атмосфере – циклоны и антициклоны. С ними связаны самые резкие изменения погоды.
Предвидеть будущую погоду можно, если постоянно следить за всеми изменениями температуры воздуха, влажности, характера облачности, направления и скорости ветра. Этим занимаются метеорологи на метеорологических станциях, оборудованных специальными приборами.
Большую помощь синоптикам (специалистам по прогнозам погоды) оказывают метеорологические спутники; с них регулярно поступают данные о распределении облачности над планетой. На снимках, сделанных из космоса, хорошо видны циклоны, антициклоны и атмосферные фронты, разделяющие воздушные массы.
Как составляют прогноз погоды
На синоптической карте, которую составляют в Российском Гидрометеорологическом центре дважды в день для всего северного полушария, отмечают пути всех циклонов и антициклонов с момента их зарождения. Данные для этой обзорной карты (греческое слово «синоптикос» означает «обозримый») получают с десятков тысяч метеорологических станций и спутников. Данные о погоде дают также геофизические ракеты, запускаемые в верхние слои атмосферы, корабли погоды, летающие обсерватории, автоматические метеостанции. Огромная информация о состоянии погоды перерабатывается с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ). Прогнозы бывают краткосрочными (на 1–2 дня) и долгосрочными (на месяц, сезон, год). Конечно, достоверность первых значительно выше – оправдывается в среднем 9 прогнозов из 10.
Люди научились изменять ход процессов погоды в нужную сторону. Проводятся опыты по рассеиванию облачности и искусственному вызыванию дождя при помощи распыления с самолетов или ракет специальных химических веществ.