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

на снежном покрове даже на Урале и в Западной Си­ бири.

Когда циклоны из Африки через Средиземное море прорываются в Южную Европу, они несут перегретый воздух из Сахары. Тогда в Италии и на прилегающих к ней островах дует горячий ветер, получивший название сирокко. При этом воздух бывает исключительно сухой и изнуряющий. Температура даже ночью не падает ниже 30°.

Много вреда приносят горячие и сухие восточные вет­ ры, так называемые суховеи, дующие в юго-восточных и южных частях европейской территории Советского Сою­ за. Испарение при таких ветрах настолько сильное, что почвенная влага не успевает поступать в надземные части растений. Растения гибнут, и не просто засыхают, а испытывают явление запала. При суховеях сохнет вся­ кая степная растительность, засыхают листья деревьев. Хлеба созревают преждевременно. Они дают тощие, поч­ ти пустые колосья, зерна в них не наливаются, а засы­ хают.

В апреле 1955 г. жители Тамбовской, Пензенской, Са­ ратовской и Волгоградской областей наблюдали странное явление. С 18 по 20 апреля стоял густой белый туман при сильных южных и юго-восточных ветрах. Из атмо­ сферы выпадала белая пыль, которая покрывала слоем землю, деревья, строения. Налет был похож на муку. Достаточно было пробыть на улице с полчаса, чтобы стать похожим на мельника. Когда пыль попадала в рот, чувствовался солоноватый привкус, в горле першило и начинался кашель. Металл от этого налета быстро по­ крывался ржавчиной.*'

Ответ на вопрос, откуда взялась эта пыль, дали си­ ноптические карты погоды. Они ясно показали, что штор­ мовой восточный и юго-восточный ветер дул из арало­

110

каспийских степей через Кара-Богаз-Гол и Каспийское море. Он захватывал пыль Средней Азии и частицы соли из Кара-Богаз-Гола, так создалась эта туманная мгла. Когда выпадал дождь или стихал ветер, пыль оседала на землю.

Химический анализ налета, собранного в местах его выпадения, подтвердил, что это была лёссовая пыль с примесью хлористых солей.

ПОГОДА

И ЕЕ ПРЕДСКАЗАНИЕ

В общежитии очень часто состояние погоды характе­ ризуют коротко: плохая, хорошая, пасмурная, ясная, теплая, холодная, ненастная и т. д. В большинстве слу­ чаев такого определения вполне достаточно. В метеоро­ логии же под погодой подразумевают физическое состо­ яние атмосферы, характеризуемое комплексом метеоро­ логических элементов ■— ветер, облачность, температура, влажность, давление воздуха, видимость и др.

Погода оказывает огромное влияние на хозяйствен­ ную и культурную деятельность человека. Считаться с состоянием погоды вынуждены работники многих отрас­ лей народного хозяйства.

Для наблюдений за состоянием погоды организова­ на Гидрометеорологическая служба. В круг ее обязан­ ностей входят ежедневный сбор сведений о погоде, изу­ чение явлений погоды, выявление особенностей погодо­ образующих процессов. Кроме того, метеослужба долж­ на сообщать прогнозы погоды. В круг ведения гидрометслужбы входят так же вопросы гидрологии — науки, изу­ чающей происхождение, круговорот и деятельность воды

111

во всех ее состояниях на Земле и в ее воздушной обо­ лочке.

Основу метеорологической службы составляет сеть метеорологических станций, ведущих наблюдения за явлениями погоды по нескольку раз в сутки. При этом приборы, служащие для измерения давления, уста­ навливаются в комнате; все же остальные приборы располагаются вне помещения на метеорологической площадке.

Сеть метеорологических станций тяготеет к геофизи­ ческим обсерваториям, которые являются научными центрами. Они обрабатывают данные наблюдений, про­ изводимых на сети метеорологических станций, руково­ дят ими и ведут ряд других работ по изучению атмосфер­ ных явлений. В союзных республиках и некоторых обла­ стях имеются местные управления гидрометслужбы. В их непосредственном ведении находятся обсерватории и сеть метеорологических, гидрологических и аэрологических станций. Здесь собираются материалы наблюдений, обра­ батываются и составляются климатические описания районов.

Для обслуживания запросов народного хозяйства мётеоданными имеется Служба погоды. Возглавляется она Гидрометцентром СССР (ГМЦ), бывшим Центральным институтом прогнозов. Соответствующие отделы есть и в местных управлениях гидрометслужбы. Специально выделенная сеть метеорологических станций тотчас после каждого наблюдения любым быстрым способом (теле­ фон, телеграф, радио) посылает в отдел информации и прогнозов своего рай(ша телеграммы о погоде. Каждое местное гидрометуправление сводку наблюдений своего района посылает в ГМЦ. Сведения о погоде, собранные со всего Союза, ГМЦ несколько раз в сутки передает по радио. В этих сводках, кроме наблюдений по Союзу,

112

сообщаются также данные о погоде над всей Европой и другими районами земного шара. Телеграммы и радио­ сводки о погоде в целях экономии передаются шифром по международному коду.

В Гидрометцентре СССР и в местных бюро погоды поступающие сводки расшифровываются и условными значками наносятся на «немую» географическую карту. После соответствующей обработки получается синопти­ ческая карта погоды.

Дежурный метеоролог (синоптик) дает краткий обзор состояния погоды по синоптической карте и прогноз об изменениях погоды на ближайшие сутки для своего района заинтересованным организациям и ведомствам. Принимая по радио сводки и консультации ГМЦ или местных управлений гидрометслужбы, некоторые из за­ интересованных организаций и ведомств могут сами со­ ставлять синоптические карты погоды. После нанесения метеорологических данных на синоптическую карту пого­ ды на последней выделяют характерные явления, помо­ гающие судить о расположении воздушных масс, фрон­ тов, с помощью изобар определяют контуры циклонов и антициклонов, отмечают зоны гроз, ливней и пр. Анализ карт погоды позволяет сравнить их с предыдущими кар­ тами погоды и дает возможность составить прогноз погоды.

Мы знаем, что погода в том или ином районе зависит от физического состояния воздушных масс и от тех явле­ ний, которые наблюдаются на разделах между массами (фронтах). Следовательно, изменения погоды связаны:

1)с перемещением и перерождением (трансформа­ цией) воздушных масс;

2)с перемещением и эволюцией фронтов;

3)с перемещением и эволюцией циклонов и антицик­ лонов и др.

113

Если интересующий нас район находится в центре однородной воздушной массы, то погода в этом районе будет довольно устойчива. Прогноз погоды на ближай­ шие сутки в подобных условиях составить очень легко. Если же воздушные массы перемещаются быстро и про­ исходит смена их в данном районе с прохождением атмо­ сферных фронтов, то погода в этом районе будет резко меняться. В этом случае производится анализ погодооб­ разующих процессов и определяется возможная эволю­ ция фронта, изменение направления и скорости пере­ мещения воздушной массы в связи с развитием цикло­ нов и антициклонов и т. п. Так на основе анализа погодообразующих процессов составляется прогноз погоды.

В последние годы уже составляются прогностические высотные карты погоды способом расчета с помощью бы­ стродействующих электронных машин. Прогнозы погоды связаны с многими трудностями. В прогнозируемый рай­ он могут прийти массы воздуха, имеющие одну и ту же температуру и влагосодержание. Однако, несмотря на это, погода может быть различной в зависимости от цир­ куляции, в. которую они вовлекаются. Так, в усиливаю­ щемся циклоне, где преобладают восходящие движения воздуха, атмосферные фронты обострятся, облачность уплотнится и выпадут интенсивные осадки. В той же мас­ се воздуха в системе усиливающегося антициклона при преобладании нисходящих движений воздуха и размыва­ нии фронтов установится малооблачная погода.

Ежедневно многомиллионная радиоаудитория нашей страны внимательно слушает сообщения Гидрометцентра

СССР и местных бюро погоды об ожидаемой в ближай­ шие сутки погоде. Многие слушатели далеки от мысли, что немногословный прогноз погоды создается в резуль­ тате большого творческого труда группы специалистов во

114

главе с синоптиком и его многочисленных помощников, работающих не только рядом с ним, но и на всей терри­ тории СССР и всего земного шара.

Погода в средних широтах весьма изменчива во все времена года. Однако на земном шаре существуют обшир­ ные области, где погода относительно устойчива. В тро­ пиках, например, погода не подвергается столь быстрым изменениям, как в умеренной зоне. В низких широтах ха­ рактерны четко выраженные изменения погоды от сезона к сезону.

Поскольку атмосфера не имеет границ, то в Службе погоды крайне необходимо тесное международное со­ трудничество метеорологов. Поэтому метеорологические службы многих стран объединились во Всемирной мете­ орологической организации (ВМО) и создали Мировые метеорологические центры в Москве (Гидрометцентр

СССР), Вашингтоне (США), Мельбурне (Австралия). Эти Центры принимают данные наблюдений метеорологи­ ческих станций своего района, обрабатывают их, состав­ ляют необходимые приземные и высотные карты погоды и передают все эти данные и карты всем заинтересован­ ным организациям Службы погоды различных стран.

Солнечная активность — погода, климат

Все атмосферные процессы на Земле зависят от важ­ нейшего источника энергии — Солнца. Это раскаленный газовый шар в 1225 тыс. раз больше, чем Земля. Его по­ верхность накалена до 6000°, а в недрах выше— 15 млн. Солнце подобно громадной физической лаборатории.

Здесь в условиях колоссальных температур и давле­ ния происходят реакции, которые на Земле в таких мас­ штабах невозможны. Грандиозный процесс образования гелия из ядер водорода, который происходит при взрыве

115

водородной бомбы,— ничто по сравнению с процессами внутри Солнца. Но и на поверхности его все кипит и бу­ шует. Проносятся гигантские вихри раскаленного газа, появляются и исчезают пятна, факелы, хромосферные вспышки. Эти явления, которые получили общее назва­ ние солнечной активности, подвержены определенной цикличности. Солнечная активность в течение 4—5 лет возрастает до максимума. Затем в течение 6—7 лет убы­ вает до минимума. Кроме 11-летнего цикла, существуют и другие циклы солнечной активности. До того как эти циклы были установлены, считалось, что у границы на­ шей атмосферы на 1 кв. см поверхности, перпендикуляр­ ной к солнечным лучам, падает энергия, равная 2,007 ма­ лой калории. Эту величину назвали солнечной постоян­ ной. Но, как показали последующие исследования, солнечное излучение всегда испытывает колебания, особенно сильные в ультрафиолетовой части спектра.

В годы максимума активности Солнце выбрасывает дополнительное количество электрически заряженных

116

частичек — корпускул, чрезвычайно возрастает ультра­ фиолетовое и рентгеновское излучение Солнца. Особенно мощные потоки корпускул исходят от Солнца при хромосферных вспышках — взрывах. Поступая в атмосферу Земли, все виды этой дополнительной энергии в основном поглощаются верхними слоями атмосферы и производят в ней сильные возмущения. Обильные потоки корпускул вызывают магнитные бури и учащенные полярные сия­ ния. Мощное ультрафиолетовое излучение усиливает ионизацию высоких слоев атмосферы, что вызывает ионо­ сферные бури. Иногда электромагнитные возмущения до­ стигают такой силы, что прекращают на время работу радио и телеграфной связи. Так, например, 9—11 мая 1959 г. на Солнце произошли грандиозные хромосферные вспышки. Особенно сильной была вспышка 11 мая; она продолжалась около 3 часов. На это время в США вышли из строя радио, телеграф и телевидение.

Помимо электромагнитных возмущений, гелиоактивное излучение оказывает воздействие на высокие слои атмо­ сферы путем сильного нагревания их. Искусственные спут­ ники Земли и взлеты метеорологических ракет приоткры­ ли завесу взаимосвязи высоких и низких слоев атмосфе­ ры. Однако механизм такой взаимосвязи еще не раскрыт. Ряд исследователей утверждает, что в годы максимума солнечной активности усиливается циркуляция воздуш­ ных масс, обостряются столкновения теплых и холодных воздушных течений и на границе их встреч появляются мощные циклоны и антициклоны. Циклоны порождают частые грозы, бури, ураганы, ливни. Атмосфера бушует, бушует и погода.

Солнечная активность действует на все явления при­ роды, на животный мир и даже на человека. Хорошо из­ вестно, что по слоям спиленного дерева легко определить его возраст. Внимательно рассматривая срез, можно за­

117

11-летняя периодичность в развитии колец на их срезах. Если к ним прибавить срезы, сделанные на стволах мо­ реных дубов, найденных в руслах рек, открывается воз­ можность установить климат за 8—10 тыс. лет.

Большая давность существования 11-летнего цикла солнечной активности подтверждается также исследова­ ниями донных отложений озер, морей и океанов. Идея этого метода очень проста: если колебания солнечной ак­ тивности влияют на ход погоды, усиливая или ослабляя количество выпадающих осадков, то по количеству и ха­ рактеру иловых отложений мы можем судить об этих изменениях.

Многочисленные пробы ила показали, во-первых, слоистость их, во-вторых, колебания в толщине. Отложе­ ния в морях и океанах дают ту же картину, вызванную изменением интенсивности тропических ливней и таянием айсбергов и льдов, спускающихся из полярных областей

118

северного полушария в более южные широты. Анализ всех этих отложений обнаружил периодичность колеба­ ний в среднем через 5,7 и 10,9 года в течение сотен тыся­ челетий.

Установлен также и двойной 11-летний или 22-летний цикл. Кроме того, выявлен вековой цикл возрастания и убывания солнечных пятен, длительность которого изме­ ряется 80—90 годами. Этот цикл для климатологии имеет особенно большое значение, так как влияет на количе­ ство солнечных пятен во время их 11-летнего максимума. Например, последний максимум пятен, наблюдавшийся в 1958 г., оказался очень высоким, так как обычный 11-лет­ ний максимум совпал с вековым. В 1954 г. в течение 8 месяцев на Солнце не было ни одного пятна. Но в даль­ нейшем солнечная активность начала быстро возрастать и уже в 1956 г. она превысила предыдущий максимум

1947 г.

Некоторые ученые предполагают, что резкое увели­ чение метеорологических катастроф, наблюдавшихся с 1956 г., были связаны с возрастанием солнечной активно­ сти. По далеко не полным данным, на земном шаре за 1955 г. отмечено около 40 метеорологических катастроф, а в 1956 г. их было около 100. Поверхность нашей плане­ ты велика, и каждый.год где-либо случаются метеороло­ гические катастрофы по чисто гидродинамическим при­ чинам. Но здесь поражает рост катастроф и, кроме того, интенсивность стихийных явлений.

Так, например, ежегодно летний муссон в Индии вы­ зывает обильные дожди и паводки на реках, но в 1956 г. паводки повторялись несколько раз и приняли характер стихийных бедствий. От наводнений пострадало около миллиона людей, были затоплены тысячи селений, смыты посевы. 4 июня 1956 г. в Черрапундже (на р. Брахмапут­ ре) за 24 часа выпало 963,5 мм осадков. Это рекордное

119