книги из ГПНТБ / Колобков Н.В. Атмосфера и ее жизнь

ных облаков в форме веера, что свидетельствует о нали­ чии очень мощного облака, готового разразиться градом.

Каждое большое кучево-дождевое облако всегда не­ сет с собой град, и если он не всегда достигает земли, то только потому, что успевает растаять в пути. Летом перед началом града нередко идет холодный дождь от­ дельными крупными каплями. Эти капли и есть растаяв­ ший град.

Если учесть данные статистики градобитий, то выяв­ ляются определенные районы, особенно часто и сильно поражаемые градом. У нас такие районы встречаются на Кавказе.

На равнине также встречаются области с ежегодны­ ми градобитиями. Они располагаются западнее Киева, а также около Тамбова и Пензы. Наименее подвержены градобитиям дальний север Европейской части СССР, берега Балтийского моря и сухие степи Средней Азии.

О мерах борьбы с градовыми облаками мы расска­ жем несколько ниже.

Бури и ураганы

Безобидный легкий ветерок, приносящий прохладу в жаркий летний день, иногда усиливается до бури и даже переходит в ураган. Тогда ветер становится грозным. На суше буря вырывает с корнем деревья, срывает кры­ ши. На море шторм вызывает сильное волнение, которое бывает опасным даже для больших океанских пароходов.

Бурей называют продолжительный сильный ветер, дующий со скоростью, превышающей 15 м/сек. На суше ветер в нижнем слое вследствие трения о земную по­ верхность становится порывистым, неравномерным и по скорости и по направлению, в нем появляются вихри. Порывы ветра при буре превышают его среднюю скр-

90

рость в полтора-два раза. Совершенно очевидно, что при прочих равных условиях ветер на суше не может достиг­ нуть такой силы, как в открытом океане. Здесь буря зна­ чительно сильнее.

Так как сильные бури чаще наблюдаются на морях и океанах, то им присвоены морские наименования. Так,

25—29 м/сек (11 баллов) — жестоким штормом. Когда скорость ветра превосходит 30 м/сек (12 баллов), начи­ нается ураган. Эти названия характеризуют силу ветра, хотя по существу все они обозначают одно и то же явле­ ние — бурю.

Изучать условия возникновения и характер бурь на­ чали около ста лет назад. Толчком послужила вошедшая в историю балаклавская буря. 14 ноября 1854 г. англо­ французский флот, осадивший Севастополь, начал при­ готовления к высадке десанта в районе балаклавской бухты. Внезапно налетела буря, вскоре перешедшая в ураган. Неподготовленный флот англичан и французов оказался бессильным сопротивляться стихии и был поч­ ти полностью уничтожен; лишь немногим судам, взяв­ шим курс к южным берегам Черного моря, удалось спастись.

Как выяснилось потом, буря началась за три дня до этого на юге Франции, затем перекинулась на Балканы и 14 ноября достигла берегов Крыма. Она имела харак­ тер циклона, двигавшегося с запада на восток.

В настоящее время можно предвидеть направление движения ветров и заблаговременно предупреждать те районы, которым угрожает опасность. Сигналы о наступ­ лении бурь особенно большое значение имеют в мореплавании.

Образование бурь в большинстве случаев связано с глубокими циклонами, имеющими большие градиенты давления. Градиент давления — это разность давления воздуха на единицу расстояния. За единицу расстояния принято считать длину 1° широты (111 км), а давление измеряется в миллиметрах ртутного столба или милли­ барах. Измерение градиента давления производится на карте изобар прикладыванием измерительной линейки перпендикулярно к изобарам.

Чем больше градиент давления, тем больше скорость ветра. При слабых ветрах градиенты бывают равны

гают 5—6 и более миллибаров. Как и в реке, где течение воды сильнее в местах наибольшего уклона русла, так и здесь, чем гуще идут изобары, тем сильнее ветер.-Глубо­ кие штормовые циклоны в наших широтах бывают редко. Над нашей страной циклоны с ветрами силой до 12 бал­ лов проносятся над той или иной территорией примерно

.раз в десятилетие.

Бури и ураганы приносят также и тропические 'цик­ лоны.

Размеры их диаметра много меньше циклонов уме­ ренных широт и при зарождении не превышают 200—500 км. Зато градиенты давления колоссальны и достигают иногда 20 мб на градус меридиана. Поэтому скорость ветра в них бывает 50—60 м/сек. Давление в тропическом циклоне падает иногда до 920 мб и ниже. Например, в центре циклона, пронесшегося в 1937 г. над Восточно-Китайским морем, давление упало до 886 мб. В районе Тихого океана тропические циклоны называют­ ся тайфунами.

Развитие тропического циклона связано с бурным подъемом огромных и очень влажных масс воздуха. Этот

92

процесс сопровождается исключительно мощнрй конден­ сацией водяного пара, а это в свою очередь влечет новое всасывание влажных масс воздуха, давление в центре циклона понижается до заключительной фазы существо­ вания циклона. Такая фаза продолжается иногда больше недели.

В отличие от циклонов умеренных широт тропические циклоны чаще всего образуются летом и осенью. Они возникают обычно между 6 и 15° как северной, так и южной широты. Тайфуны восточно-азиатских морей по пути движения иногда захватывают территорию совет­ ского Дальнего Востока.

Приближение тропического циклона чувствуется в природе задолго до его наступления. Первые признаки появляются на небе. Еще накануне при восходе и заходе солнца небо расцвечивается очень яркими тонами. Потом оно становится медно-красным, а на горизонте появляется темная полоса. Но вот вдалеке слышится глухой шум, постепенно переходящий в далекое стенание ветра. Это начало шторма. Специальные аппараты пред­ стоящий шторм могут предсказать еще раньше, регист­ рируя инфразвуковые волны, которые человече­ ское ухо не воспринимает. Задолго до прихода шторма, когда барометр еще не показывает никаких перемен, спасаются от бури маленькие ракообразные существа и медузы. Последние уходят подальше от берегов, а пти­ цы улетают в глубь континента.

За 12, а иногда и за 24 часа до наступления урагана давление воздуха начинает понижаться. Чем быстрее «падает» давление, тем скорее и сильнее будет ураган. Ветер крепчает, и надвигается черная туча. Беспрестан­ но налетают шквалы. Ливень закрывает горизонт. Мол­ нии то и дело пронизывают наступивший сумрак. Гром гремит не переставая. В самом центре тропического цик­

9 3

лона всегда есть область затишья. Здесь на некоторое время проясняется небо, лучи солнца пронизывают атмо­ сферу, ветер стихает, но по-прежнему бушует океан. Моряки называют эту область «глазом бури». Немного погодя, после прохождения центра циклона, барометр делает скачок вверх, и опять налетает ураган.

Тропические циклоны сильнее всего свирепствуют в открытом море и на берегах островов или континентов, где они не встречают никаких препятствий.

Одним из самых сильных тропических циклонов по­ следнего времени оказался ураган «Флора», зародив­ шийся 30 сентября 1963 г. у Малых Антильских островов. Перекрывая все передачи, в эфире раздалась торопливая дробь морзянки: три тире, три буквы «Т» — экстренное штормовое предупреждение!

Судовые радисты, дежурные аэродромных радио­ станций, Служб погоды, диспетчеры прильнули к прием­ никам. Диктор «открытым» текстом по-английски сооб­ щил координаты урагана «Флора», время по Гринвичу, направление движения, скорость ветра, давление воз­ духа.

1 октября разрушительную силу тропического цикл на испытали жители небольшого острова Тобаго. Здесь скорость ветра достигала 60 MjceK (220 км/час). Ураган разрушил жилища, прервал связь, потоками ливня и штормовым ветром уничтожил посевы. Погибло около 40 человек, сотни людей ранены. Остров превратился в груду руин. Ветер дул с такой силой, заявил один из фермеров, что поднял трех лошадей на высоту до 30 м, а потом швырнул их*на землю.

3 октября ураган дошел до Гаити и Кубы, обрушил свою мощь на американскую военно-морскую базу Гуан­ танамо. Над просторами Карибского моря циклон шел со скоростью 20 км/час.

94

С 4 октября скорость циклона замедлилась до 12 км¡часу и он в течение пяти дней бушевал над остро­ вом Гаити, а затем над Кубой, захватил Ямайку и Доми­ никанскую Республику. Скорость ветра опять возросла до 70 м/сек (250 км/час), циклон вызвал страшные раз­ рушения на Гаити; здесь погибло около 4000 человек.

На Кубе ураган вызвал много человеческих жертв и причинил громадные разрушения. От ливневых дождей появились потоки воды, которые внезапно хлынули в до­ лины и создали невиданный по силе паводок. Люди вы­ нуждены были искать убежища на деревьях.

Многие тысячи людей остались без крова, погибли посевы и скот, разрушены железные, шоссейные и про­ селочные дороги. Благодаря чрезвычайным мерам пра­ вительству удалось предотвратить гибель десятков ты­ сяч людей. Только в одной провинции Ориенте было эва­ куировано около 150 тыс. человек. Но несмотря на эти гигантские усилия, погибло более тысячи человек и стра­ не был причинен ущерб, исчисляющийся сотнями мил­ лионов песо. Вечером 8 октября циклон покинул Кубу и устремился к Багамским островам.

Тропические циклоны постоянно привлекали и при­ влекают к себе пристальное внимание метеорологов. Это обусловливается не только катастрофическими последст­ виями, но и тем значением, которое изучение тропиче­ ских циклонов имеет для выяснения многих сторон атмо­ сферных процессов. Сюда относятся вопросы преобра­ зования энергии в атмосфере, зарождение атмосферных вихрей, взаимодействия океана и атмосферы.

В последние годы исследователи отважились на тя­ желых самолетах проникнуть в тайфун и пересечь его на разных уровнях. Это позволило впервые получить до­ стоверные данные о структуре тропического циклона. Ценнейшие материалы дали метеорологические спутни-

95

ки. Полученные с их помощью фотографии облачной системы тропических циклонов четко подтвердили ее спиральную структуру. Спутники обнаруживают зарож­ дение тропических циклонов много раньше, чем это мог­ ло быть сделано по обычным метеорологическим и аэро­ логическим наблюдениям. Это дало возможность суще­ ственно улучшить прогнозирование их траектории.

Шквалы

Шквал — это внезапное усиление ветра с резким из­ менением направления. Температура при шквале быстро понижается (иногда на 10—15°). Давление воздуха при прохождении шквала стремительно возрастает (шкваловый скачок). Шквальный ветер напоминает удар, и раз­ рушения, которые он может произвести за короткие минуты, бывают внушительны. Шквалы обыкновенно связаны с резко выраженными холодными фронтами. Шкваловая зона имеет протяжение несколько сот кило­ метров при очень малой ширине. Перед фронтом шквала обычно дуют слабые ветры. На самом же фронте ветер резко усиливается и меняет свое направление, иногда даже на обратное.

Сила шквала на разных участках фронта неодинако­ ва. В отдельных местах как бы концентрируется весь запас энергии, и здесь шквал разрушителен. В других — он проходит при небольшом усилении ветра.

Возникает шквал при вторжении холодного воздуха в район теплого. При встрече двух потоков, если суще­ ствует значительная^разность температур между холод­ ной и теплой массами, шквал протекает очень бурно. Интенсивность шквала возрастает также с увеличением количества водяного пара в приземном слое воздуха.

Шквал, как правило, сопровождается грозами, крат­ ковременным сильным дождем. Иногда при большой

96

сухости воздуха осадков не бывает. В высоту шквал про­ стирается на 2000—3000 м, но воздушные завихрения

грозой, ливнем и градом. Дождевые капли, раздроблен­ ные ветром, неслись сплошной завесой. Из-за гула и сви­ ста ветра не было слышно грома, хотя яркие вспышки молнии непрерывно бороздили небо. Скорость ветра сра­ зу возросла с 10 до 26 м/сек, затем, нарастая, достигла 35 м/сек, сохраняясь не более 2 минут. Ветер выдавливал стекла вместе с рамами, вырывал с корнем огромные деревья, на многих улицах обрывал провода высокого напряжения, и электрическим током было поражено не­ сколько человек. В пригороде Москвы шквалом повали­ ло многотонный подъемный кран.

Возможно ли научное предвидение шквалов? Безу­ словно, да. Предупреждение о приближении шквала является одной из задач метеорологов-прогнозистов.

Смерчи

Во второй половине душного летнего дня солнце вдруг скрылось в огромном мрачном облаке. Гроза еще далеко, но уже слышен отдаленный гул. В природе все затихло, такое затишье бывает перед бурей.

Гром становится все сильнее, облако стремительно растет на глазах. Вдруг из-за завесы дождя вырывается крутящийся облачный вал, который, изгибаясь, как бы устремляется вниз, к Земле. Навстречу облачному валу

сземли поднимается завихренный столб пыли. Все сли­ вается в одну колонну, напоминающую своим видом хо­ бот гигантского слона. Внутри хобота воздух вращается

согромной скоростью и одновременно по спирали

97

стремительно поднимается вверх. Видно, как вихрь за­ хватывает пыль, сучья, даже доски и бревна. Вихрь кру­ тит, вертит их, подхватывает с собой и мчится дальше. Он срывает крыши, валит заборы, вырывает с корнем деревья, ломает и скручивает их. Все это длится однудве минуты, потом вихрь исчезает и начинается сильный дождь с грозой.

Что это за необычайное явление природы? Это смерч. Вихрь с вертикальной осью, сопровождающийся сильней­ шим ветром. Внутри смерча скорость ветра достигает 100 и более метров в секунду, во много раз превышая самые жестокие ураганы. На морях и океанах диаметр смерча

800—1500 м.

Смерч имеет несколько названий. В частности, в За­ падной Европе его называют тромбом, в США — тор­ надо.

В смерче, как и в циклоне, движение воздуха вихре­ вое. Однако на этом и заканчивается сходство между ними. В то время как циклон — вихрь громадных разме­ ров, захватывающий огромные площади, смерч — явле­ ние чисто местное.

Смерчи очень часто образуются на территории США. В нашей стране наблюдаются очень редко. Маленькие пыльные вихри, хотя и напоминают своим видом как бы модель смерча, имеют совсем другое происхождение.

Необходимо отметить, что иногда буквально в не­ скольких десятках метров от вихря господствует полный штиль. Под влиянием огромной скорости вращения внутри смерча развиваются центробежные силы. Они от­ брасывают воздух из центра к краям вихря, а внутри его давление сильно понижается. Поэтому, проходя над озером или морем, вихрь как бы всасывает воду, которая

98

поднимается сплошным столбом до высоты 6 м. Если вспомнить, что давление атмосферы способно поднимать воду только на высоту 10 м (всасывающие насосы), то станет понятным, насколько разрежено пространство внутри смерча. В связи с этим часто в зданиях, остав­ шихся неразрушенными ураганом, все стекла оказыва­ лись выдавленными изнутри.

Сильное разрежение воздуха внутри смерча вызывает значительное падение температуры, что приводит к кон­ денсации водяного пара, имеющегося в воздухе. Поэтому смерч имеет вид облачного столба (хобот).

Природа смерчей долгое время казалась загадочной, потому что соответствующих наблюдений и фотографий было очень мало. Наблюдать за смерчем очень трудно, так как легко представить себе состояние наблюдателя, на глазах которого все рушится и покрывается ту­ чами пыли. Кроме того, смерчи, как правило, появ­ ляются внезапно. И все-таки в настоящее время на­ копилось достаточно материала для объяснения этого явления.

Смерч зарождается в центральной части мощного гро­ зового облака, где находится ось вертикальных потоков. Если эта ось попадет под действие мощного горизонталь­ ного воздушного течения, произойдет «опрокидывание» восходящего потока и возникнет вихрь с горизонтальной осью, который, двигаясь вперед, выходит из облака. Законы механики говорят, что такой вихрь не может по­ гаснуть в облаке, а должен изогнуться в вихревое кольцо. При образовании такого кольца вихрь, изгибаясь, начи­ нает опускаться узкими кольцами к земле по обе сторо­ ны облака. Справедливость такого рассуждения под­ тверждается тем, что часто можно видеть двусторонние смерчи, одновременно опускающие хоботы справа и сле­ ва от облака. Те же законы физики говорят, что на

99