Текст книги "Вопросы о погоде"

Автор книги: Павел Астапенко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 23 (всего у книги 32 страниц)

15.15. Где находится Южный магнитный полюс?

Точка земного шара, над которой магнитная стрелка компаса направлена вертикально, в южном полушарии Земли была достигнута 16 января 1909 года небольшой группой из состава английской экспедиции Э. Шеклтона. Эта точка в то время находилась на высокогорном плато Земли Адели в Восточной Антарктике в 600 км от побережья на 72°25' ю. ш. и 155°16' в. д. Впоследствии Южный магнитный полюс смещался к северу и к 1977 году оказался не на суше, а на воде, неподалеку от берега в море Д'Юрвиля. Причины перемещения магнитных полюсов Земли связаны с процессами, происходящими внутри земной коры.

15.16. Что такое геомагнитный полюс?

Это точка пересечения магнитной оси Земли с ее поверхностью. Местоположение геомагнитных полюсов устанавливается теоретическим путем – его вычисляют, исходя из допущения, что Земля представляет собой однородно намагниченную сферу, магнитная ось которой в настоящее время составляет с осью вращения Земли угол около 11°30'. К середине текущего столетия координаты геомагнитных полюсов Земли были: 78°36' с. ш., 70°6' з. д. и 78°36' ю. ш., 109°54' в. д.

На Южном геомагнитном полюсе, который впервые был достигнут санно-тракторным поездом Второй Советской антарктической экспедиции под руководством А. Ф. Трешникова 16 декабря 1957 года, была создана научная станция Восток. Южный геомагнитный полюс оказался на высоте 3500 м над уровнем моря, в точке, удаленной от расположенной на побережье станции Мирный на 1410 км. Это одно их самых суровых мест на Земле. Здесь температура воздуха более шести месяцев в году держится ниже -60°C! В августе 1960 года на Южном геомагнитном полюсе зафиксирована температура воздуха -88,3°C, а в июле 1984 года новая рекордно низкая температура -89,2°C.

15.17. Что такое полюс относительной недоступности?

Название «полюс относительной недоступности» дано двум точкам в Арктике и Антарктике, максимально удаленным от обитаемых районов Земли и потому наименее доступным для людей. Местоположение этих точек не совпадает с географическими полюсами. В Антарктике это геометрический центр ледяного континента, находящийся в центральной части ледяного купола Антарктиды, в 2100 км от станции Мирный на высоте примерно 4000 м над уровнем моря. Впервые полюс недоступности в Антарктиде был достигнут 14 декабря 1958 года на санно-тракторном поезде Третьей Советской антарктической экспедиции под руководством Е. И. Толстикова и А. Ф. Николаева. Здесь летом 1958 года некоторое время функционировали научная станция Полюс Недоступности. В Арктике полюс недоступности находится примерно в 600 км от Северного географического полюса, на 170-м меридиане в. д. Впервые он был достигнут в 1941 году советской воздушной экспедицией на самолете «СССР Н-169».

15.18. Как далеко от полюсов распространяются полярные льды и какова их площадь в обоих полушариях Земли?

В северном полушарии постоянный ледяной покров в морях, океанах и на суше в среднем достигает широты 72°, то есть его южная граница удалена от Северного полюса примерно на 2000 км. В зависимости от сезона, условий погоды, состояния морских течений граница морских льдов в Атлантическом и Тихом океанах может колебаться в пределах нескольких сот километров. Общая площадь морских льдов в Арктике летом около 8 млн. км², зимой – 11-12 млн. км².^{Кроме того, в Арктике есть ледники, общей площадью около 2 млн. км2.}

В южном полушарии сезонные колебания положения границы морских льдов более значительны. К весне, в сентябре, сплошные льды распространяются до 60-й параллели, а зимой они встречаются местами в Атлантическом и Индийском секторах Антарктики на широте 55°, то есть граница льдов отстоит от Южного полюса более чем на 3,5 тыс. км; летом же и в начале осени она отступает на 6-8°, то есть примерно на 800 км, к югу. Площадь морских льдов зимой составляет 20 млн. км², летом – всего 2,5 млн. км².^{Ледники Антарктиды покрывают площадь около 14 млн. км2.}

15.19. Что представляют собой айсберги?

Это отколовшиеся от материкового полярного льда огромные глыбы, плавающие в морях и океанах. Высота надводной части этих ледяных глыб составляет многие десятки и даже сотни метров, а мощность подводной – в пять-шесть раз больше. Горизонтальные размеры айсбергов также весьма внушительны – многие сотни метров и даже (в Антарктике) десятки километров. Площадь отдельных айсбергов достигает иногда многих сотен квадратных километров. Перемещаются айсберги вместе с морскими течениями. Различают три вида айсбергов: столовые, куполообразные и разрушенные. Откалывание их происходит главным образом летом, когда прочность льда уменьшается.

15.20. Как далеко от границы сплошных льдов встречаются айсберги?

В Северной Атлантике айсберги встречаются до широты 40°, но отдельные их обломки отмечались даже на широте 36°. В Южном океане айсберги встречаются в большем количестве, чем в северном полушарии, но проникают не так далеко в сторону экватора: в Атлантическом секторе – до широты 45°, а в Индийском и Тихоокеанском секторах – до широты 50°. На удалении 100-120 км от берегов Антарктиды они встречаются сплошь, то есть постоянно видны с борта судна; на удалении 400-500 км единичные айсберги видны с судна довольно часто, а на удалении более 600 км они встречаются уже редко и в основном сильно разрушенные, утратившие форму.

15.21. Как много льда уносится с айсбергами из полярных широт?

Ежегодно в Южном океане плавает более 200 тысяч айсбергов; всего в них заключено около 18 тыс. км³ пресного льда. Следует иметь в виду, что продолжительность существования айсбергов, отколовшихся от шельфовых ледников Антарктиды, в среднем составляет 13 лет. Поэтому ежегодно убыль антарктических ледников за счет образования новых айсбергов – около 1375 км³ льда. Ледники Гренландии поставляют в Атлантический океан в семь-восемь раз меньше айсбергов, чем ледники Антарктиды в Южный океан.

15.22. Бывают ли в Арктике и Антарктике дожди и грозы?

Осадки в полярных странах выпадают в основном кристаллические – в виде снега, снежной крупы, ледяных игл. В Арктике летом чаще бывает мокрый снег, то есть снег с дождем, но иногда выпадает и дождь. Грозы в Арктике случаются, но не каждый год, а главным образом на азиатском побережье.

В Антарктиде дождя не бывает – выпадают только снег, снежная крупа и ледяные кристаллы. Лишь на крайнем севере Антарктического полуострова отмечен случай выпадения ледяного дождя. Гроз в Антарктиде за всю историю ее исследования экспедициями разных стран не отмечено. В Субантарктике на островах кроме снега выпадают летом и дожди. Грозы очень редки и отмечались только у ее северной границы. Низкая температура воды в Южном океане способствует устойчивости воздуха над его поверхностью, препятствующей развитию процессов конвекции.

15.23. Как велико количество осадков, выпадающих в Антарктиде?

На Антарктическом плато, во внутриконтинентальных районах Антарктиды, осадков выпадает мало: мощные, фронтального типа облака, способные дать обильные осадки, там редки. Чаще всего при сильном морозе, даже при отсутствии облаков, выпадают мелкие ледяные кристаллики. На склонах антарктического купола и на береговых станциях накопление осадков заметно возрастает за счет переноса снега ветром. На станциях в центральной части континента годовое накопление снега составляет 10-20 см, или, в пересчете на жидкую воду, всего несколько миллиметров, а на прибрежной станции Мирный – соответственно 150-200 см и несколько сот миллиметров.

15.24. Что такое блиццард?

Блиццард, или близзард, – английский термин, эквивалентный русскому понятию «снежный буран». Так называются сильные снежные бури при низких температурах воздуха, наблюдающиеся в полярных странах. Возникают они обычно при прохождении циклонов, когда создаются большие разности атмосферного давления (горизонтальные градиенты) и поднимается ветер более 10 м/с, сопровождающийся выпадением снега из облаков. Одновременно с земной поверхности в воздух поднимается сухой снег, выпавший раньше. При сильных снежных буранах, когда температура воздуха бывает ниже -50°C, а скорость ветра достигает 50 м/с, сколь-либо длительное пребывание человека вне укрытия, даже если он очень тепло одет, становится невозможным из-за неизбежного быстрого переохлаждения тела и практически полного отсутствия видимости. Кроме того, при таком ветре человек не может устоять на ногах, он будет свален с ног и занесен снегом. Основная опасность снежных буранов в Арктике и Антарктике – их продолжительность, они могут длиться по нескольку дней. Участники экспедиции Скотта к Южному полюсу, возвращаясь в январе 1912 года с полюса, были застигнуты антарктическим блиццардом в 20 км от склада продовольствия. Буран длился более пяти суток. Все они погибли от холода и голода.

15.25. Что такое снежная мгла?

Это разновидность морозной дымки, помутнение воздуха, вызванное мелкой снежной пылью, которая находится в воздухе во взвешенном состоянии. В Антарктике это явление возникает над внутренними континентальными районами после метелей, когда ветер ослабевает до 3-5 м/с. Дальность видимости при снежной мгле редко падает ниже 4 км, но остается значительно ниже обычной, характерной для антарктического воздуха, отличающегося большой прозрачностью и чистотой.

15.26. Что такое белая тьма, или белая мгла?

Это оптическое явление, связанное с избытком рассеянной радиации и отсутствием контрастности в освещении предметов, из-за чего они становятся неразличимыми, как в сумерки. В полярных странах белая мгла возникает иногда при полной облачности типа перисто-слоистой и высоко-слоистой, очень однородной, ровной, сильно рассеивающей солнечный свет. Явление это особенно опасно для самолетов и вертолетов, а также для наземного транспорта при движении во льдах, среди трещин и других неровностей рельефа.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА НА ПОГОДУ И КЛИМАТ

На протяжении всей своей истории человечеству приходилось приспосабливаться к меняющимся условиям погоды и климата. Изменения климата на Земле заставляли людей перемещаться из мест, где климат стал суровее, в районы с более мягким климатом или же, наоборот, обживать новые места, где климатические условия становились более благоприятными для жизни. Но постепенно, с ростом умения людей приспосабливаться к малоблагоприятным условиям климата и с увеличением численности населения Земли, ареал обитания человека расширялся, охватывая как жаркие и засушливые пустыни, так и влажные и холодные полярные области. Наконец, в нашем веке необходимость постоянной борьбы с природой, защиты от невзгод, с нею связанных, сменилась необходимостью щадить природу, которая в ряде случаев сама стала нуждаться в защите от человека. В известной мере это относится к погоде и климату. Масштабы человеческой деятельности выросли настолько значительно, что она стала заметно влиять даже на погоду, особенно в крупных промышленных городах с многомиллионным населением. Врачи и ученые-климатологи заметили локальные изменения климата, и сам собою встал вопрос: может ли измениться климат нашей Земли в результате искусственного воздействия на него человека? Если может, то каким должно быть это воздействие, чтобы вызванные им изменения климата были для нас благоприятны? Кроме того, многие забеспокоились: а не грозит ли человечеству вообще изменение климата в худшую сторону? Можно ли его предотвратить? Насколько реальна эта угроза? Подобных вопросов задается много, особенно в периоды обычных капризов погоды, после чрезвычайно суровых морозов или очень сильной жары, равно как и при засухах и наводнениях, вызванных обильными дождями, и т. д. Не на все вопросы есть готовые ответы. Рассмотрим их подробнее.

16.1. Что такое «тепловые острова», почему раньше о них ничего не было слышно, а теперь говорят все чаще и чаще?

Этот термин вошел в обиход еще в 30-х годах нашего столетия, когда климатологи обнаружили устойчивое превышение температуры воздуха на территории крупных городов мира над его температурой в прилегающих к городам местностях. На общем фоне климатических условий промышленно развитых стран города с населением свыше 1 млн. человек выделяются как своеобразные острова с более высокой средней годовой температурой. Это и побудило назвать их «тепловыми островами». В прошлом крупных городов было сравнительно немного, и факты повышенной температуры воздуха в них не привлекали большого внимания, хотя и были известны еще в минувшем столетии. В наше время на земном шаре число городов с миллионным населением приближается к 200, а к концу столетия превысит 300, и с этим климатологам уже приходится считаться.

16.2. Насколько в крупных городах теплее, чем в окрестностях?

Средние годовые температуры воздуха в больших городах, таких, как Москва или Ленинград, выше, чем в окружающей их сельской местности, на 1-2°C. Но это средние характеристики. В разное время года и суток, как и при различных условиях погоды, это различие может колебаться в широких пределах: в отдельных случаях в городах может быть даже на 8-10°C теплее, чем в окрестностях, в другие дни, например при плотной низкой облачности, разница иногда не ощущается совсем или даже приобретает противоположный знак, то есть в городе может быть на доли градуса холоднее, чем в окрестностях. В ясную, малооблачную погоду, как летом, так и зимой в городах обычно теплее, чем за городом, на несколько градусов. Это бывает особенно заметно в ночное время суток.

16.3. Чем объясняется повышение температуры воздуха в больших городах?

Крупные города нашей страны, в том числе Москва и Ленинград, «потеплели» за последние 100 лет примерно на 2°C. В чем же тут дело?

Хотя в городах больше, чем в сельской местности, сжигается топлива и, следовательно, больше тепла отдается окружающему воздуху, – главная причина повышения температуры воздуха в городах другая. Специальные исследования этого вопроса показали, что примерно на ⁹/₁₀ повышение температуры в городах связано с задымленностью воздуха городов и особенно с увеличением содержания в городском воздухе углекислого газа, водяного пара и других примесей, создающих так называемый парниковый эффект. Дело в том, что некоторые газы, в частности указанные выше, имеющие трехатомную молекулярную структуру, отличаются избирательной способностью поглощения лучистой энергии. Пропуская беспрепятственно большинство лучей коротковолновой части спектра, направленных «сверху вниз», то есть от Солнца к земной поверхности, они поглощают значительную часть излучаемой земной поверхностью длинноволновой лучистой энергии, то есть излучения, направленного «снизу вверх». Поэтому отдача тепла земной поверхностью в космическое пространство уменьшается, тепло остается в пределах нижнего приземного слоя воздуха, что особенно ощутимо в ясные ночи. Таким образом, главная причина повышения температуры воздуха в городах – в изменении условий радиационно-теплового баланса над территорией города по сравнению с территорией окрестностей. Теплоотдача городских отапливаемых построек также играет свою роль, но эта роль, вопреки сложившемуся и кажущемуся внешне вполне убедительным мнению, второстепенная: на нее приходится лишь около 10% общей разности температуры между городом и окрестностями.

16.4. Чем еще, кроме режима температуры, отличается климат больших городов от климата сельской местности?

Следует уточнить, что между городом и окрестностями существуют различия не климата вообще, а только микроклимата, так как в целом факторы, определяющие климат, для города и его окрестностей остаются одними и теми же. Помимо режима температуры воздуха в больших городах нарушается ветровой режим, затруднен воздухообмен; изменяется режим осадков, особенно слабых, – они наблюдаются в городах чаще, чем за городом; есть изменения в облачном покрове, прозрачности воздуха, пониженной за счет частых дымок, при которых дальность видимости из-за помутнения воздуха уменьшается (но сохраняется больше 1 км). Туманы с дальностью видимости менее 1 км в больших городах теперь бывают реже, чем в окрестностях, хотя еще недавно считалось, что туманы более присущи городам, чем сельской местности. Впервые привлек внимание к этому факту и дал ему научное объяснение Л. Т. Матвеев.

16.5. Как часто наблюдаются туманы в больших городах?

Для каждого большого города характерны свои цифры повторяемости туманов, и при этом в разные годы цифры эти могут сильно отличаться от средних многолетних. В Москве в среднем в году бывает 26 туманов, в Ленинграде – 29, в Минске – 67. В отдельные годы их бывает в два или даже в три раза больше. Но в окрестностях Москвы и Ленинграда за последние два десятилетия, как показали наблюдения, туманов ежегодно бывает значительно больше, чем в самих городах: повышение температуры городского воздуха по сравнению с окрестностями заметно уменьшает относительную влажность воздуха, а следовательно, и вероятность достижения воздухом состояния насыщения, необходимого для возникновения тумана. Так, повышение температуры на 1°C при том же содержании в воздухе водяного пара влечет за собой уменьшение относительной влажности почти на 10% (точнее, от 6 до 8% в диапазоне значений температуры воздуха +20… -20°C).

Но если плотных туманов с видимостью менее 1 км в Ленинграде и Москве бывает в два-три раза меньше, чем за городом, то дымок с дальностью видимости от 1 до 9 км в этих городах бывает примерно во столько же раз больше, чем в окрестностях.

16.6. Почему в большом городе прием солнечных ванн малоэффективен?

Дело в том, что энергия солнечных лучей в многомиллионном городе ослабляется по сравнению с загородной местностью примерно на одну пятую. В утренние и вечерние часы при низком положении солнца над горизонтом (как, кстати, и в дневное время зимой) количество солнечной радиации уменьшается в городе вдвое. При этом, что очень важно, городской дым и пыль задерживают самую важную для живых организмов часть солнечного спектра – ультрафиолетовую, которая как раз и образует солнечный загар.

Облака дыма и мглы сокращают продолжительность солнечного сияния над городом на 100-200 ч в год; такое сокращение наиболее заметно в зимние месяцы, но оно значительно и летом. Обилие в городском воздухе загрязняющих его мелких твердых частичек стимулирует образование облачных капелек и снежинок, так как эти частички легко аккумулируют влагу. В результате в городе больше облаков и чаще выпадают осадки (особенно небольшие – морось, слабый снег), чем за городом. Наиболее ощутимо это различие в городских районах, находящихся на подветренной стороне по отношению к преобладающим ветрам. Все это делает прием солнечных ванн в большом городе малоэффективным…

16.7. Почему за городом дышится легче, чем в городе?

Практически все городские жители, выезжая за город, чувствуют себя там лучше, чем в городе. Пассажиры самолетов, приближающихся к большим городам, имеют возможность наблюдать над городами облака дыма и копоти, из-за которых детали городской застройки практически неразличимы с борта самолета. Облака эти распространяются вверх до высоты 400-500 м. Даже с борта космического корабля облака городских загрязнений хорошо заметны. Летчик-космонавт Шаталов, трижды побывавший в космосе, делясь своими впечатлениями о наблюдениях земной поверхности с высоты полета космического корабля, отмечал, что, хотя со спутника отлично видны многие детали местности вне городов, даже след за кормой корабля в море, – различать улицы больших городов не удается из-за низкой прозрачности воздуха над городами…

Загрязнение воздуха в больших городах, особенно таких, в которых контроль за выбросом загрязнений в воздух промышленными предприятиями и транспортом поставлен плохо (например, Токио), ощущается населением этих городов непосредственно, через заметное увеличение заболеваний верхних дыхательных путей, слизистых оболочек носоглотки, глаз и т. п.

16.8. Какова природа знаменитых лондонских туманов?

Столица Великобритании – Лондон – расположена в устье р. Темзы, вблизи морского побережья, в местности с характерным влажным морским климатом. В воздухе над Лондоном всегда достаточно влаги, и условия, благоприятные для образования туманов здесь возникают часто. Загрязненность лондонского воздуха продуктами сгорания топлива на промышленных предприятиях и транспорте, дымом и газовыми отходами химических заводов способствует частой повторяемости туманов в городе, так как в воздухе всегда есть избыток мельчайших гигроскопических частиц – так называемых ядер конденсации, вокруг которых могут формироваться капельки воды, то есть тумана. Чаще всего туманы в Лондоне бывают в зимнее время – в декабре и январе; обычное время их появления – ранние предутренние часы. Температура воздуха при этом бывает близка к нулю (от -1 до 4°C). Туманы такого типа наблюдаются и в других городах, например в Копенгагене. Печальную известность лондонским туманам принес вред, причиняемый ими здоровью людей. Они получили еще название «влажный смог». В конце 70-х годов благодаря энергичным мерам городского муниципалитета воздух в Лондоне стал чище и соответственно несколько снизилась частота появления туманов.