Текст книги "Вопросы о погоде"

Автор книги: Павел Астапенко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 22 (всего у книги 32 страниц)

15.1. Где проходят границы Арктики и Антарктики и как связано их местоположение с условиями погоды или климатом?

Арктика – северная, а Антарктика – южная полярные области земного шара, примыкающие к географическим полюсам планеты. Границами их можно считать северный и южный полярные круги – 66°33' соответствующих широт. Это очень условные границы, показывающие географическую широту, выше которой бывают полярные день и ночь, то есть солнце на протяжении суток не заходит за горизонт или не показывается из-за горизонта. Более удобно и с большим основанием можно определять границы Арктики и Антарктики по естественным, объективно существующим или чисто климатологическим признакам. К этому склоняются сейчас все исследователи полярных областей Земли. При этом принято выделять, помимо собственно Арктики, еще и Субарктику

Для Арктики южной границей избрано положение июльской изотермы 5°C – линии, на которой в самом теплом месяце года – июле средняя месячная температура воздуха равна 5°C. Таким образом, в пределах Арктики оказываются Северный Ледовитый океан, его окраинные моря со всеми островами, отчасти северное побережье Америки и значительные участки высокоширотной акватории Атлантического и Тихого океанов. Южная граница Субарктики примерно совпадает с северной границей лесной зоны и южной границей тундры. Местами она проходит чуть севернее, а местами – чуть южнее полярного круга. Для Антарктики границы определены самой природой: это хорошо заметные на поверхности Южного океана линия антарктической конвергенции XE «антарктическая конвергенция» и линия субтропической конвергенции. На линиях конвергенции более холодные воды, притекающие с юга, сходятся с более теплыми водами с севера. На этой линии (фактически – полосе шириной несколько сотен метров) резко изменяются температура и соленость воды, а также состав органической жизни в воде (фито– и зоопланктон). Это хорошо заметно с палубы корабля при пересечении линии в светлое время суток. Линия антарктической конвергенции, лежащая приблизительно между 55 и 60° ю. ш., является северной физикогеографической границей Антарктики, а линия субтропической конвергенции – северной границей Субантарктики и одновременно – ориентировочной границей Южного океана. Последняя проходит через южные оконечности Новой Зеландии, Австралии, Африки и Южной Америки, то есть примерно между 40 и 45° ю. ш.

15.2. В чем особенности климата Арктики?

Две основные особенности определяют климат арктической пустыни – избыточное увлажнение и очень низкие температуры воздуха. Под избыточным увлажнением в климатологии подразумевается малая испаряемость по отношению к выпадающим осадкам, когда за год осадков выпадает в два с лишним раза больше, чем за тот же период испаряется влаги с земной поверхности. Температура воздуха здесь в течение всего года не бывает больше 19°C.

Вопреки широко распространенному мнению, в северном полушарии самые жестокие морозы бывают зимой не в Центральной Арктике, а далеко к югу от Северного полюса, у самого полярного круга, в глубине континента Азии. Но в Арктике очень холодное лето, здесь весь год сохраняются льды, так как они не успевают растаять за лето. Таяние льдов под лучами солнца во время длинного полярного дня поглощает почти все солнечное тепло, которого, таким образом, оказывается недостаточно для нагревания воздуха. Средняя температура воздуха в середине зимы в Центральной Арктике около – 36°C, а в самые теплые летние месяцы – около 0°C. Морозы с температурой воздуха ниже -40°C в Арктике не так уж часты – сказывается приток тепла через морские льды от воды океана. Только над плотными толстыми льдами и на отдельных станциях в Американском секторе Арктики минимальные температуры воздуха иногда бывают ниже -50°C, (Моулд-Бей и Юрика: -52,8°C, Исаксен: – 53,9°C). Максимальная температура воздуха в Центральной Арктике не превышает 5°C, тогда как на побережье арктических морей в Азиатской части континента она в отдельные дни может доходить до 30°C.

15.3. Насколько климат Антарктики суровее климата Арктики?

Если воспользоваться для оценки суровости погоды комплексным индексом Бодмана, учитывающим и температуру, и ветер, то условия погоды в Арктике зимой примерно оказываются соответствующими условиям погоды в Антарктиде летом. Так, на Южном полюсе в летние месяцы (декабрь – февраль) индекс Бодмана составляет от 4,6 до 6,3, тогда как на Северном полюсе в те же месяцы, являющиеся в северном полушарии зимними, он составляет от 5,3 до 5,6. Для станции Айсмитте в Гренландии, расположенной примерно на той же высоте над уровнем моря и примерно на той же географической широте, что и антарктическая станция Пионерская, соотношение индексов суровости погоды такое же: зимой на Айсмитте индекс составляет 6-7, летом – 3-4, тогда как на Пионерской соответственно 11-12 и 7-8. Чрезвычайная суровость погоды на станции Пионерская объясняется местоположением станции на склоне антарктического купола, где постоянны сильные ветры. Даже на станции Восток, самой «холодной» и самой «высокой» из всех антарктических станций, ввиду расположения ее в центральной части ледникового плато, где ветры слабее, индекс Бодмана зимой составляет 9,3, а летом 5,3, то есть меньше, чем на Пионерской.

15.4. Чем объяснить, что Арктика теплее Антарктики?

Летом Антарктика получает примерно на 7% больше солнечного тепла, чем Арктика, так как Земля в своем вращении вокруг Солнца в июне находится в афелии, а в декабре – в перигелии. Однако, несмотря на это, климат Южной полярной области суровее, чем Северной. Казалось бы, парадокс, но объясняется он довольно просто. Прежде всего, у Южного полюса существует материк, и к тому же – самый высокий из всех шести, имеющихся на Земле. Средняя высота Антарктического континента составляет несколько больше 2000 м, тогда как следующая за ним по высоте Азия имеет среднюю высоту около 900 м. Таким высоким материк Антарктида оказался из-за мощного слоя льда, покрывающего коренные материковые породы XE «ледники Антарктиды». Средняя толщина материкового льда в Антарктиде примерно 1800 м, при этом в центральной части Антарктического купола, вблизи геометрического центра континента, она без малого 4000 м, в районе советской станции Восток – около 3500 м, а на самом географическом полюсе – около 2800 м. В Центральной Арктике высота поверхности ледяных полей, покрывающих акваторию Северного Ледовитого океана, практически соответствует уровню моря – она составляет считанные метры. За счет только разности высот Антарктида должна быть холоднее Арктики в среднем примерно на 13°C, а на вершине ледяного купола – на целых 25-28°C, если считать, что температура воздуха в атмосфере убывает на 6,5°C на каждый километр высоты.

Но это не все. Есть вторая, не менее важная причина: Северный Ледовитый океан имеет свободное сообщение с Атлантическим океаном на обширном пространстве между Гренландией и северной оконечностью Европы. Теплые воды Атлантики, в том числе мощное теплое течение Гольфстрим, свободно проникают под арктические льды и отдают колоссальное количество тепла Арктике, смягчая ее климат.

Кроме того, в Северный Ледовитый океан впадают десятки крупнейших рек Евразии и Северной Америки. Вместе с пресной водой этих рек Арктика круглый год получает дополнительное количество тепла, которого лишена Антарктика. В Южном океане нет меридионально направленных океанических течений, подобных Гольфстриму, там существует самый мощный поток Мирового океана – Антарктическое циркумполярное, или круговое, течение, направленное с запада на восток. Мощность его в шесть-восемь раз превышает мощность Гольфстрима.

15.5. Почему мощность полярных льдов в Антарктике больше, чем в Арктике?

Причины этого те же, что и причины различий климатов на Южном и Северном полюсах Земли: наличие континента у Южного полюса и океана у Северного полюса. Когда на Земле впервые появились шапки полярного льда (а это произошло, по данным разных авторов, от 1 до 10 млн. лет назад), то на суше Южной полярной области лед с каждым годом продолжал накапливаться, так как не было поступлений тепла с водой, приносимой течениями с низких широт, как это имело место в Северной полярной области. У Северного полюса образовывались лишь тонкие морские льды, которые могли и таять, и уноситься течениями в более низкие и более теплые широты. Накопление льдов в северном полушарии имело место только на островных участках суши в Арктике и в высокогорных районах. В период наибольшего развития оледенения льды покрывали северные части материков Евразии и Америки, а в последующем, при потеплении климата, отступили снова в Центральную Арктику, но сохранились в Гренландии и на островах Канадского архипелага. В настоящее время площадь арктических морских льдов составляет 10 млн. км², а площадь оледенения на суше в Арктике – 2 млн. км².^{В Антарктике ледники занимают площадь почти 14 млн. км2, а морские льды зимой – еще около 20 млн. км2 (летом последних в восемь раз меньше).}

15.6. Было ли когда-нибудь в Антарктике теплее, чем в наше время?

Да, было и теплее, и холоднее. Как и на всем земном шаре, в Антарктике в предшествующие четвертичному периоду эпохи был в целом достаточно теплый климат. Среди древних отложений на Антарктическом континенте найдены слои, относящиеся к мезозойской эре, в которых оказались кости скелетов ящеров – обитателей теплого климата, который был в Южной полярной области 200 млн. лет назад. Залежи ископаемого каменного угля, также обнаруженные в Антарктиде, подтверждают, что этот континент не всегда был закован в лед. Анализ кернов льда из скважин, пробуренных в районе станции Мирный, показывает, что и после оледенения Антарктиды в Южной полярной области бывали периоды потепления. На глубине 950 м в Мирном возраст льда составляет 46 тыс. лет. Последнее значительное потепление имело место 10– 15 тыс. лет назад. На склонах гор, свободных от льда, можно видеть следы оледенения в прошлом, когда ледяной покров был толще нынешнего.

15.7. Что такое антарктические оазисы?

Это отнюдь не родники бьющей из-под земли воды в тени пальмовых деревьев, как мы представляем себе оазисы песчаных пустынь в тропической Африке или на Ближнем Востоке. Антарктические оазисы – это небольшие участки свободных от льда и снега скал вблизи побережья, выделяющиеся среди ледяной пустыни своей окраской – бурой, зеленоватой, красновато-коричневой, а летом – и синими чашами озер, между которыми бегут небольшие ручьи. Для антарктического пейзажа это так необычно, что норвежские моряки, впервые увидевшие такое чудо на берегу маленькой бухточки в заливе Маккензи, сравнили ее с живописной провинцией Вестфолль на своей родине. Спустя 20 лет советские географы, обследовавшие этот участок побережья, присвоили ему официальное название «оазис Вестфолль». Позже в Антарктиде было найдено еще несколько таких или подобных оазисов: известны оазисы Бангера, Терешковой-Николаевой, Грирсона, Ширмахера и др. В одном из таких оазисов построена научная станция Молодежная, а в другом – станция Новолазаревская. На обращенных к солнцу склонах темных скал летом создаются особые условия: температура поверхности таких склонов может достигать необычных для Антарктики значений – до 30°C выше нуля! Зимой в оазисах так же холодно, как и везде в Антарктиде.

Общая площадь участков суши, свободных от льда, составляет доли процента территории Антарктиды – всего около 40 тыс. км², при общей площади континента 14 млн. км².

15.8. Какова высота коренного рельефа в Антарктиде?

За исключением горных цепей и отдельных вершин вулканических конусов, имеющих высоту более 4000 м (г. Винсон – даже 5140 м, вулкан Сибли – 4130 м), Ант арктический континент представляет собой невысокую холмистую равнину с низменностями местами ниже уровня моря. Коренное ложе в районе станции Восток имеет высоту 212 м над уровнем моря, в районе станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе оно находится примерно на уровне моря, к югу от станции Пионерская есть впадина 1100 м ниже уровня моря. Но следует иметь в виду, что если бы Антарктический континент освободился от льда, объем которого 26 • 10⁶ км³, то он бы «всплыл» и уровень коренных пород его стал бы выше нынешнего.

15.9. Правильно ли называть Арктику и Антарктику ледяными пустынями?

Несомненно, обе полярные области Земли отвечают всем признакам пустынь – и по условиям жизни, и по распространению фауны и флоры, а также по населенности. На Антарктическом континенте, как и в Центральной Арктике, нет постоянного населения, там крайне скудная растительность, а животные обитают в основном в воде; на поверхности, во льдах их можно видеть главным образом во время полярного дня, зимой же, полярной ночью, льды практически необитаемы. Однако это совсем не значит, что околополярные области лишены жизни: она там не прекращается никогда, но существует в форме, единственно возможной в суровых условиях крайних высоких широт: бурно развивается летом при не заходящем за горизонт солнце и замирает, прячется под лед, в относительно теплую воду океана, в период полярной ночи.

Температура воды в Северном Ледовитом океане зимой подо льдом около -1°C при солености около 30‰, то есть близка к точке замерзания (-1,6°C). На глубине нескольких сот метров вода имеет положительную температуру, примерно 1°C. Летом в полыньях и разводьях между ледяными полями температура воды около 0°C, а на глубине 100-150 м она такая же, как и зимой.

Аналогичная картина в антарктических водах Южного океана, отличающихся немного большей соленостью и на десятые доли градуса более низкой температурой. К такому режиму температуры приспособились десятки видов животных, большинство которых зимой впадает в спячку. Антарктические морские льды тоньше и меньше размером арктических, они весной и летом пропускают больше солнечного света, быстрее разрушаются. Поэтому донная фауна в антарктических водах богаче, чем в арктических, число видов живых организмов в Антарктике в два раза больше, чем в Арктике. Помимо китов, тюленей и дельфинов-хищников (косаток) в Южном океане водятся котики, морские слоны, морские львы и леопарды, огромное количество рачков – криль (основная пища китов), амфиподы, калянусы – гигантские губки, морские огурцы – голотурии, морские звезды, кальмары, каракатицы, различные виды рыб. Жителями вод Южного океана следует считать и пингвинов, которых нет в Арктике. Зато в Антарктике нет белых медведей и моржей – жителей арктических морей, как нет ни мух, ни комаров, ни мошек.

15.10. Какая растительность способна существовать в условиях антарктического климата?

В Антарктике, к югу от линии антарктической конвергенции, лежащей между 55 и 60° ю. ш., там, где поверхностные антарктические воды опускаются под более теплые и менее плотные субантарктические воды, растительность представлена относительно богатым (около 200 видов) фитопланктоном – одноклеточными водорослями, которые служат кормом для рачков – криля, нескольких видов амфипод и калянусов. Развитие водорослей, их «цветение», наблюдается в разгар летнего сезона, в январе и феврале. В это время вода в море мутнеет. Зимой, вмерзая в лед, одноклеточные диатомовые водоросли (диатомеи) окрашивают его в красноватые и буро-коричневые тона.

На континенте, в тех немногих местах, где есть выходы из-подо льда материковых скальных пород, на крутых обращенных к солнцу склонах летом можно видеть пятна серых, черных и оранжевых лишайников или черных мхов. Во мхах можно обнаружить микроскопические плесневые грибы. Разложение органических веществ в условиях низких температур идет очень медленно – почвы практически нигде нет. В возникающих кое-где при таянии снега озерах также развиваются микроскопические водоросли – желтого или красного цвета. В районах колоний пингвинов можно наблюдать пятна водорослей зеленого цвета… Вот и весь растительный мир Антарктики.

На субантарктических островах, севернее линии антарктической конвергенции, растительность богаче: там в изобилии встречаются не только мхи и лишайники (около 400 видов лишайников и 70 видов мхов), но и трава, и цветковые растения, а на крайнем севере, в пределах линии субтропической конвергенции, то есть до 40-45° ю. ш., растут уже и папоротники, кергеленская капуста. Однако вплоть до 50-й параллели на островах Южного океана не увидишь ни деревца, ни даже кустарника… В северном полушарии на этих широтах хвойные и широколиственные леса, богатая растительность.

15.11. Какие птицы сумели приспособиться к антарктическому климату?

Как и все другие животные в Антарктике, птицы здесь – морские обитатели, они находят пропитание в море и лишь потомство выводят на суше. Основные птицы Антарктиды – пингвины и буревестники. В водах Южного океана водится 17 видов пингвинов, из которых два – наиболее распространенные в Антарктиде: пингвины Адели и императорские пингвины. Первые – небольшого размера, черной окраски, с большим белым «передником», живут в Антарктике с весны до поздней осени, откочевывая к зиме на льдах и вплавь в более северные широты; они встречаются в тропической зоне южного полушария вплоть до широты 7°. Императорские пингвины – крупные, высотой около метра, имеют серовато-золотистую окраску, они выводят птенцов зимой в антарктических льдах, выкармливая потомство запасенной в зобу с осени пищей. Пингвины не устраивают специальных гнезд, как другие птицы. Адели кладут яйца прямо на камни прибрежных пляжей, а императорские пингвины держат их в жировых складках лап.

Буревестников в Южном океане более ста видов. Есть среди них маленькие, весом до 40 г, – качурки и крупные, весом до 10 кг, – альбатросы. Странствующие альбатросы, имеющие размах крыла до 4 м, встречаются в субантарктических водах и севернее, вплоть до 30-й параллели; на юг они залетают до широты 50°.

Более мелкие дымчатые альбатросы встречаются и в более высоких широтах. Снежного буревестника даже зимой можно встретить у кромки полярных льдов.

Кроме этих двух видов птиц в Антарктике есть поморники из отряда чаек, капские голуби – «пеструшки», мелкие вильсоновы качурки, морские стрижи. На самых северных островах Субантарктики встречаются утки, бакланы, кулики.

15.12. Есть ли птицы, совершающие перелеты из Антарктики в Арктику?

Есть. Это полярные крачки из отряда чаек. Они выводят птенцов два раза в год в обеих полярных областях Земли. Перелеты совершают из Арктики в Антарктику и обратно вдоль западных берегов Европы и Африки. В значительном количестве их видели на о. Ватерлоо (Южные Шетландские острова), реже они попадаются на островах в более высоких широтах Южного океана.

15.13. Что представляет собой жизнь в Арктике?

Суровые климатические условия определяют сравнительную бедность флоры и фауны в Арктике. На арктических островах преобладают мхи и лишайники, есть несколько видов цветковых растений, но на континенте произрастают и травы, и кустарники; растительность тундры местами образует сплошной сомкнутый покров, встречаются грибы и даже ягоды (например, морошка). Значительно богаче морская флора – известно около 150 видов водорослей. Животный мир Центральной Арктики представлен в основном обитателями морей: здесь водятся моржи, тюлени, киты, белухи, косатки. В континентальных арктических областях есть песцы, мелкие грызуны-лемминги, а на севере Гренландии и на островах Канадского Арктического архипелага – даже мускусные быки. Повсеместно распространены белые медведи, а на континенте – северные олени, питающиеся ягелем (один из видов арктических лишайников). Арктика богата птицами, а устья рек изобилуют рыбой.

15.14. Где находится полюс ветров?

Прибрежные склоны восточной части Антарктического континента можно считать наиболее ветреными местами на Земле. Холодный воздух, стекая с Антарктического плато, создает здесь устойчивые и очень сильные ветры, особенно зимой, когда скорость ветра в порывах может превышать 50 м/с, то есть 180 км/ч. Это так называемые стоковые ветры. Особенно печальную славу снискали они себе в районе мыса Денисон на Земле Адели и научных станций Моусон и Мирный. Стоковые ветры отличаются очень большой скоростью и внезапностью появления. Они распространяются вверх до высоты 200-300 м и могут возникать так же внезапно, как и прекращаться, вне видимой связи с горизонтальным распределением атмосферного давления. В сочетании с низкой температурой воздуха эти ветры создают чрезвычайно тяжелые условия существования для людей, вынуждая их искать укрытия в домах, под защитным слоем снега.

На мысе Денисон в период работы там австралийской экспедиции Моусона в 1912/13 году отмечено за 12 месяцев 235 дней со скоростью ветра 18 м/с и более. Скорость ветра в этой точке антарктического побережья может достигать 70-80 м/с. Эти обстоятельства и побудили австралийских ученых назвать мыс Денисон полюсом ветра. Хотя название это не является официальным, оно широко известно и пользуется признанием среди полярников – исследователей Антарктиды.