На небе обозначается заря. С южной стороны ее скрывает легкая дымка облаков. Но это не бледные, нежные краски, предвещающие лучезарный зимний день. Нет, эта игра красок полна какого-то яркого, больного огня, она пророчит что-то тяжелое. Холодный воздух все еще движется в долине. И вдруг внизу проносится теплый порыв ветра, душный, точно из печи; шумит по лесу, завывает вокруг углов домов, взметает снег на улице и исчезает. Борьба между феном и холодным воздухом в долине началась. Теперь, после восхода солнца, холодные и теплые порывы быстро сменяют друг друга. Это ожесточенная, страстная борьба, в которой не всегда одерживает верх пришелец с высот. Но большей частью первенство остается за феном, и он широким теплым потоком устремляется по дну долины.
И вот начинается работа фена. Тяжелыми, влажными комьями падает снег с деревьев. Сухое, горячее дыхание проносится по лугам и по склонам и пожирает белый покров. Недаром в Швейцарии фен называют "пожирателем снега". То, чего солнце не может сделать в несколько дней, он делает в несколько часов. За зимней ночью следует весенний день, только без цветов и зелени. На крутых горных склонах растаявшая вода проникает под снег и, как смазочное масло, приводит снежные массы в движение: в долину несутся лавины. Грязный, черный след показывает, что лавины доходят до самой земли. Лишь там вверху, на гребнях гор, крутится, легкий снег под ударами южного ветра. Там царит мороз, и ледяным дыханием дышит буря над вершинами.
Фен — замечательный художник. Горы кажутся близкими, как никогда; исчерна-синими и фиолетовыми предстают леса, голубыми, как сталь, тени на снегу, глубокосиним — небо, по которому тянутся ослепительно белые облака. Легкое покрывало перистых растаяло. И лишь на юге стоит, как и прежде, неизменная, несмотря на бурю, стена облаков: "феновая стена".
Житель гор знает, что фен — предвестник ненастной погоды. К концу фена на западе обычно появляется темный облачный покров, надвигается ближе и ближе. В бешеных порывах ослабевает сила теплого ветра, точно он знает, что там, на западе, близится сильнейший противник. Холодные, тяжелые массы воздуха, доходящие до гребней гор, врываются в долину, неся за собой снег и дождь. Они проникают под теплый поток фена и заставляют его уйти наверх. Там он еще может дуть некоторое время, пока холодный воздух не наполнит всю долину до самых высоких вершин и не вытеснит его окончательно от земли. Замечательное явление погоды, которое мы называем феном, тем самым заканчивается".
Рис. 52. "Феновая стена" облаков над Альпами.
КАК ЗАСТАВИТЬ ВЕТЕР РАБОТАТЬ?
Не обидно ли, что в ветрах такой колоссальной силы пропадает напрасно, а иногда даже приносит ущерб человеку громадный запас движущей энергии? Нельзя ли заставить бурю совершать полезную работу?
Конечно, вопрос об использовании энергии ветра поставлен человеком уже давно. Простейшее его разрешение — ветряная мельница. Уже Дон-Кихоту пришлось сражаться с ветряными мельницами, а это произведение написано в начале XVI века. Полагают, что ветряные мельницы изобретены в начале XII века. Много старше, конечно, идея использования энергии ветра для парусного флота, знакомого всем древним народам.
Парусные суда, за исключением маленьких лодочек, давно сменились паровыми; ветряные же мельницы как будто весьма мало усовершенствовались со времен Дон-Кихота… Неужели использование энергии ветра признано невыгодным?
Дело в том, что ветряные двигатели непостоянны, как сам ветер. Стих ветер, — ваш двигатель стал, и если ветру заблагорассудится стихнуть на неделю, вы с ним ничего не поделаете. Поэтому там, где двигатель должен работать без перебоев, неудобно, использовать для него энергию ветра, если не накопить за то время, пока двигатель работает, такие запасы энергии, в виде, например, зарядки аккумуляторов, чтобы ее можно было расходовать во время затишья. Но это уже значительно усложняет вопрос.
И все-таки у нас в степях, где из-за отсутствия всяких препятствий сила ветра особенно велика, а затишья редки, ветряная мельница не сходит со сцены; заграницей, особенно в Америке, в последнее время появилось много ветродвигателей различного типа, которые очень удачно обслуживают небольшие хозяйства и предприятия. Конечно, каждый раз необходимо учесть условия ветра в местности, среднюю его скорость, частоту затишья и т. п. На это могут дать ответ метеорологические наблюдения; есть места, где ставить ветряк нет смысла. Но вообще энергия ветра пока не использована даже приблизительно в той мере, в какой могла бы.
Рис 53.Сложный ветряный двигатель американского типа
Рис. 54.Автомобильная станция в Америке, целиком обслуживаемая ветряным двигателем.
В последнее время этим вопросом всесторонне занимается Центр, аэрогидродинамический институт в Москве (ЦАГИ). Им разрабатываются наиболее выгодные формы, размеры и число крыльев ветряка, различные типы ветряных двигателей для различных целей и различных местностей. В Костроме ЦАГИ уже установил опытный ветряк, в котором достигнуто большое полезное действие и успешно разрешен ряд технических, вопросов, связанных с использованием энергии ветра.
Установка двигателей в местностях с таким сильным ветром, как Мархот, встречает трудности в том отношении, что постройка должна обладать там громадной прочностью. Чрезмерно быстрое вращение крыльев легко ведет к их поломке; нужен ряд автоматических приспособлений для регулирования скорости вращения, дай сама постройка не всегда выдержит натиск подобных бурь. Но ЦАГИ заинтересовался и Мархотом и производит там специальные исследования. Несомненно, в конце концов техника восторжествует и человек в полной мере овладеет энергией ветра, пропадающей до сих пор бесполезно.
У нас в СССР существует теперь специальное Бюро "ветрового кадастра", которое занимается вопросами учета ветровой энергии на территории Союза, ее исследования и использования; в ближайшие годы предположена установка ветряного двигателя на горе Ай-Петри в Крыму.
Рис. 55.Ветряный двигатель ЦАГИ в Костроме
Глава 8КАК ПОГОДА САМА СЕБЯ ЗАПИСЫВАЕТ?
САМОПИСЦЫ
Метеорологические наблюдения во всех странах производятся в одни и те же сроки (7 ч. утра, 1 ч. дня и 9 ч. вечера) лишь с небольшими уклонениями: в некоторых странах выбирают сроки в 8, 2 и 9 час. При этом время считается не по гражданскому времени, а по местному солнечному, потому что все метеорологические элементы изменяются в зависимости от движения солнца на небесном своде, и чтобы наблюдения были между собой сравнимы, нужно производить их в одно и то же время относительно положения солнца, независимо от долготы места.
Сроки эти выбраны так, чтобы, с одной стороны, среднее, вычисленное из них, ближе всего подходило к 24-часовой суточной средней, с другой — так, чтобы не слишком связывать лиц, ведущих наблюдения.
Сроки среди ночи были бы в этом отношении обременительны.
Есть, однако, целый ряд интересных изменений метеорологических элементов, как случайных, при особых явлениях погоды, так и подверженных общим законам атмосферных движений. Эти изменения, конечно, не всегда приходятся в те сроки, которые установлены для наблюдений. И вот, чтобы получить непрерывные изменения давления, влажности, температуры и др., придуман ряд приборов, посредством которых при очень малом участии человека погода "сама себя записывает".
Идея всех этих приборов — в том, чтобы записать и момент, когда метеорологический элемент имеет то или иное значение, и самое это значение. Для определения времени естественно служат часы; для определения значения элементов употребляются приемники, которые, известным образом изменяясь под влиянием внешних воздействий, передают эти изменения пишущей части прибора.
Отсюда общий вид всех этих "самописцев" такой: имеется барабан, равномерно вращающийся при помощи часового механизма, и имеются приемники, соединенные с перьями, которые, по мере вращения барабана, отмечают все изменения температуры, влажности, давления и т. п. Перо движется вверх или вниз; барабан, вращаясь, дает движение в горизонтальном направлении, — и в результате получается волнистая, кривая, на которой, зная начальное время и начальное значение данного метеорологического элемента, можно найти его значение в любой момент.
Приемником в самописце давления — барографе — служит барометрическая коробка (как в анероиде), из которой выкачан воздух. Под влиянием повышения или понижения давления, коробка соответственно сжимается или расширяется, и при помощи рычажков ее движения передаются перу.
В самописце температуры — термографе — приемником служит металлическая пластинка, спаянная из двух металлов, имеющих различный коэффициент расширения. Поэтому при изменениях температуры каждый из металлов расширяется или сжимается различно, пластинка искривляется, и ее движения также передаются перу.
В самописце ветра — анемографе — вращается Робинзонова вертушка, и известному числу ее поворотов отвечает замыкание электрического тока, рисующее на барабане зубец. Чем чаще, идут эти зубцы, тем сильнее, значит, дует ветер. Есть очень сложные анемографы, записывающие одновременно изменения и скорости, и направления ветра.
В самописце влажности — гигрографе — изменения влажности регистрируются посредством изменений длины пучка женских волос, о которых мы уже говорили.
Вращение барабана, на котором получается кривая, может быть рассчитано так, чтобы полный оборот совершался в сутки, или в неделю, или в месяц. Соответственно этому бывают "суточные", "недельные" или "месячные" самописцы. По истечений срока, на который рассчитано вращение барабана, нужно только вновь завести механизм, сменить наложенную на барабан бумагу, и прибор будет писать снова без всякой работы с нашей стороны.
Нужно только заметить, что все эти "графы" — приборы относительные, т. е. дающие не сами величины элементов, а их изменения. Куда мы поставили перо, оттуда оно и пойдет писать. Записи самописцев поэтому постоянно сравниваются с "абсолютными" приборами — барометром, термометром, психрометром и т. п., так что самописцы не освобождают человека от необходимости делать срочные метеорологические наблюдения, а лишь заменяют его на промежутки между ними. В момент наблюдения по абсолютным приборам наблюдатель делает на соответствующем самописце метку, приподнимая перо, чтобы иметь потом возможно