Текст книги "Вопросы о погоде"
Автор книги: Павел Астапенко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 29 (всего у книги 32 страниц)
20.12. Почему на берегу моря летом всегда бывает тихо только рано утром и под вечер, а днем, при солнышке, поднимается ветер и волны?
Так бывает довольно часто, хотя и не всегда, потому что вода и суша нагреваются неодинаково быстро и остывают тоже с разной скоростью – вода обладает большей теплоемкостью, медленнее нагревается и медленнее остывает. В ранние утренние часы, когда солнце слегка прогревает землю, температура поверхности моря и температура земли выравниваются; днем суша оказывается теплее воды, а к вечеру, остывая, она снова становится некоторое время нагретой так же, как и вода. Когда нет различия в температуре воды и суши – не возникает и движение воздуха, стихает ветер, море успокаивается. Днем же быстро прогревающийся над сушей воздух поднимается вверх, а с моря ему на смену приходит более холодный воздух – дует морской бриз; ночью картина меняется: дует ветер с суши на море – береговой бриз. Утром и вечером наблюдаются паузы – непродолжительные затишья в периоды смены направления бризовых ветров.
Такое чередование дневного и ночного ветра, или так называемая бризовая циркуляция, в теплое время года имеет место при устойчивой солнечной погоде, при высоком атмосферном давлении. Когда приходит циклон, он приносит с собой штормовую погоду и бризовые ветры прекращаются.
20.13. Может ли дождь быть соленым на вкус?
Обычно дождевая вода пресная, не имеет никакого специфического вкуса – она свободна от солей, всегда присутствующих в небольшом количестве в колодезной, речной или озерной воде. Но если дождь выпадает в местности, где воздух сильно загрязнен промышленными выбросами, то дождевые капли могут поглощать и растворять различные химические вещества, содержащиеся в загрязненном подоблачном воздухе. В этом случае дождевая вода может оказаться слегка «подкисленной». Еще более «кислыми» могут быть дожди, выпадающие из облаков, сформировавшихся над индустриальными районами, когда мельчайшие капли облачной влаги превращаются в носители окислов серы и других загрязнителей атмосферы, а дожди из таких облаков становятся тоже загрязнителями местности, где они выпадают. Кислые, или, как их еще называют ученые, кислотные, дожди, выпадая в изобилии над Скандинавией, куда они приходят с облаками из Англии и Западной Германии, стали причиной заметного уменьшения количества пресноводной рыбы в реках и озерах Швеции и Норвегии.
В приморских районах и на островах в океане иногда выпадают по-настоящему соленые дожди. Это случается при всасывании в облака морской воды, когда над морем возникает смерч.
20.14. Какая сила поднимает морскую воду в облака при смерче?
Смерч всасывает воду (а с нею иногда и рыбок или лягушек из прудов на суше) потому, что в центральной части вихря, образующего смерч, давление сильно понижается, а кроме того, большая скорость кругового вращения воздуха в смерче создает эффект восходящего движения, увлекающего вверх капли воды и различные предметы на поверхности земли или воды, над которой проходит смерч.
20.15. Правда ли, что из облаков могут вместе с дождем выпадать и монетки?
Такие случаи действительно бывают, хотя и чрезвычайно редко: это может произойти, когда смерч пройдет над местом, где рассыпаны деньги или находится неглубоко зарытый клад… Много ли таких мест на Земле? Чаще, чем деньги, из облаков могут выпадать пыльца сосны, споры растений, мучнистые лишайники, внешне напоминающие манную крупу… Таким образом, с неба могут сыпаться не только монеты, но и «манна небесная», то есть все, что облачный вихрь смерча или торнадо удосужился поднять с земной поверхности в воздух.
20.16. Почему море замерзает по-разному: иногда оно покрыто сплошным ровным льдом, а иногда пятнами – ледяными блинами?
Замерзание морской воды, содержащей более 3% растворенной в ней соли, – сложный процесс, требующий охлаждения не только верхнего слоя воды, но и воды на глубинах.
При спокойном состоянии моря этот процесс развивается одинаково на большой площади, и море покрывается ровной тонкой ледяной коркой на большом пространстве, где вода выхолодилась, достигнув температуры замерзания. Образуется ледяной покров серого цвета – нилас. Это эластичный лед, он способен даже изгибаться при не очень большом волнении, которое приходит из открытой части моря. Со временем он окрепнет, станет толще, превратится в так называемый молодик, покроется снегом и станет обычным морским льдом.
При неспокойном море толща воды охлаждается не на большой площади сразу, а лишь пятнами, в отдельных точках, удаленных одна от другой. Там, где нужное охлаждение достигнуто, возникает ледяное пятно – блин, – окруженное не замерзшей еще водой; поодаль будет другой подобный блин, за ним еще и еще… Образуется поле блинчатого льда. Через какое-то время блины смерзнутся и лед все-таки станет сплошным, но не сразу, не раньше, чем охлаждение воды в море станет повсеместным.
20.17. Какой лед на море называют склянкой и почему?
В устьях больших северных рек, где на поверхности моря бывает слой пресной речной воды, при наступлении холодов возникает тонкий прозрачный лед, который при продвижении судна легко ломается с характерным звуком бьющегося стекла. За это моряки и прозвали такой лед склянкой.
20.18. Может ли затонувший в море предмет всплыть, когда замерзнет море, и потом плавать вместе со льдинами?
Сами по себе затонувшие в море предметы не всплывают, но бывают случаи, когда при сильном перемешивании толщи морской воды течениями или волнением образование льда происходит не у поверхности воды, а на дне, и донный лед, всплыв, иногда поднимает с собой вмерзшие в него предметы, лежавшие на дне. Иногда с донным льдом поднимаются куски морского грунта.
20.19. Как перелетные птицы узнают дорогу?
Специальные исследования показали, что разные птицы по-разному ориентируются в пути. Некоторые птицы используют для ориентировки хорошо различимые с воздуха крупные постоянные ориентиры: побережья морей, горные цепи, речные долины, вдоль которых лежит маршрут их перелетов. Есть птицы, которые ориентируются по солнцу, есть птицы, совершающие перелеты в ночное время и ориентирующиеся по звездам (например, журавли). Отдельные виды птиц способны ориентироваться и при облачной погоде, когда скрыты и солнце, и звезды. Они находят направление полета по магнитным силовым линиям магнитного поля Земли; для этого у них в организме есть своеобразный чувствительный компас. Ученые считают, что птицы обладают несколько иными по сравнению с человеком органами чувств – они видят, слышат и ощущают окружающий их мир иначе, чем мы. Есть птицы, чувствительные к звуковым волнам большой длины, излучаемым морскими волнами прибоя, другие – к ультрафиолетовому излучению и т. д. Это позволяет им ориентироваться на местности в условиях, кажущихся нам неприемлемыми.
20.20. Как перелетные птицы избегают встречи с непогодой?
Установлено, что птицы чутко реагируют на изменения погоды над местностью, где они пролетают. Так, спасаясь от жары над Сахарой, они увеличивают высоту полета до 2000 м, а облачность в горных районах обходят верхом, на высоте более 5000 м. (Гуси, пролетая над Гималаями, поднимаются до высоты около 9000 м!)
Некоторые птицы, улетающие осенью из Европы в Африку, чтобы не быть застигнутыми непогодой в море, где нет возможности переждать ее на земле, избегают пересекать Средиземное море на его широких участках и летят через Гибралтар, Апеннинский полуостров в Сицилию, Балканский полуостров.
Однако изучение перелетов птиц показало, что далеко не всегда они способны избежать встречи с непогодой. Не раз находили погибших птиц, застигнутых пыльной бурей над пустынями, штормами над морем и т. д. Гибнут птицы и при попытках обойти зону плохой погоды.
20.21. Почему на земле при первых морозах иногда образуются ледяные цветы?
Узоры из кристалликов льда в форме листьев растений или цветов образуются на теплой, слегка влажной почве при резком похолодании. Это чаще всего случается на рыхлой обнаженной почве, в местах выхода теплого почвенного воздуха. Содержащаяся в воздухе влага быстро охлаждается и замерзает, кристаллы льда при этом располагаются группами, образуя причудливые узоры, называемые инеевыми цветами.
20.22. Как возникают пушистые иголочки на деревьях зимой и как их правильно называть: инеем или изморозью?
Иней и изморозь – две разновидности твердых кристаллических осадков из морозного воздуха. В отличие от обычного снега их выпадение не связано с облаками и может происходить при ясной погоде. Иней возникает на поверхности почвы, травы, снежного покрова, различных предметов, обладающих малой температуропроводностью, в ясную, тихую погоду, когда происходит сильное выхолаживание земной поверхности и ее температура становится ниже температуры воздуха. Водяной пар, содержащийся в воздухе, на поверхности многих тел из газообразного состояния переходит прямо в твердое, минуя жидкую стадию, – происходит его сублимация; при этом образуются кристаллики льда в форме шестиугольных призм, пластинок и тупоконечных игл. Иней может отлагаться и на ветвях деревьев, но они не выглядят такими пушистыми и нарядными, как это бывает при другой форме кристаллических осадков – изморози. Изморозь – также продукт сублимации водяного пара в морозном воздухе. Но она образуется при оседании уже имеющихся в воздухе ледяных кристаллов на тонких и длинных предметах – веточках деревьев, проводах линий электропередачи и т. п. Это бывает чаще всего при тумане и слабом ветре и температуре воздуха ниже -15°C. Кристаллы льда длиной обычно около 1 см, а нередко и в несколько сантиметров, оседают на наветренной стороне ветвей деревьев, проводов или прутьев металлических оград, образуя пышную красивую бахрому, придающую нарядный вид деревьям, лишенным листвы в зимнюю пору. При сильном ветре и густом тумане зимой, что чаще бывает в горах, изморозь может отлагаться и в виде снежных зерен, образующих прочный, довольно плотный покров с наветренной стороны тонких предметов. Снеговидный, рыхлой структуры лед при такой форме отложения изморози может представлять серьезную опасность для проводных линий связи – они нередко обрываются под тяжестью льда.
20.23. Правда ли, что спасти от заморозка цветущую яблоню можно, поливая ее водой?
Опытные садоводы считают опрыскивание цветущих деревьев при заморозках эффективным средством спасения урожая: обладая большой теплоемкостью, вода, охлаждаясь, замедляет охлаждение воздуха и поверхности растений, кроме того, и это главное, когда начинается замерзание воды, происходит выделение скрытой теплоты льдообразования (каждый грамм замерзающей воды выделяет 320 Дж тепла). Выделяющегося тепла оказывается достаточно, чтобы сохранить до утреннего солнца яблоневый цвет живым. Но полив деревьев водой должен быть обильным и будет тем успешнее, чем слабее и короче по времени заморозок.
20.24. Как мороз сушит висящее на улице белье?
Чем сильнее мороз, тем меньше в воздухе водяного пара, то есть тем суше воздух, из которого весь избыток влаги удаляется сублимацией, процессом перехода пара в ледяные кристаллики. В сухом морозном воздухе мокрое белье сперва «замерзает», вся вода превращается в лед, который затем постепенно испаряется из ткани благодаря все той же сухости воздуха. Однако некоторое количество замерзшей воды все же сохраняется, что становится заметным, когда белье снова попадет в теплое помещение, где оттаивает и становится слегка влажным, но отнюдь не мокрым. При температуре воздуха несколько выше нуля, когда нет сублимации, то есть «вымораживания», процесс сушки будет очень длительным и малоэффективным.
20.25. Почему температуру воздуха измеряют в специальной будке?
Температура воздуха – это степень его нагретости, определяемая по тому, как воздух нагревает ртуть или спирт в термометре. Для этого термометр должен свободно обдуваться воздухом и быть защищенным от прямого нагревания солнечными лучами. Если же на термометр будут попадать лучи солнца, то он покажет не температуру воздуха, а температуру нагреваемой солнцем ртути или спирта. Нельзя термометр держать и на поверхности почвы, так как он будет показывать температуру последней. Поэтому для измерения температуры воздуха условились держать термометр на высоте 2 м от поверхности земли, на стандартной подставке в деревянной жалюзийной будке, то есть в условиях тени и свободного воздухообмена.
20.26. Как научиться «читать небо»?
Умение разбираться в погоде по состоянию неба может прийти в результате длительных и систематических наблюдений за погодой, которые доступны тем, кто по роду своей деятельности проводит большую часть времени на открытом воздухе, или же – что доступно всем – в результате вдумчивого изучения основ метеорологии, и в частности ее разделов об облачности, оптических явлениях и местных признаках погоды. И в том, и в другом случае необходим некий минимум наблюдательности, навыков в анализе и сопоставлении фактов, критического и объективного отношения к результатам своих наблюдений и их обобщения.
Облака изучать не так трудно, если удастся раздобыть Атлас облаков, которым пользуются метеорологи, и потренироваться некоторое время в определении основных форм облачности, наблюдающихся на небе в разное время дня и в разные сезоны. Можно научиться распознавать облака и в кружках при Домах пионеров или в школьных метеорологических кружках, руководимых метеоспециалистами. Отсутствие популярных учебных пособий по метеорологии затрудняет самостоятельное изучение основ этой науки, поэтому для получения первоначальной метеорологической подготовки лучше всего обратиться в те же кружки или к знакомым метеорологам, людям, имеющим специальное метеорологическое образование. Следует избегать пользоваться помощью или советами неспециалистов во избежание разочарований.
20.27. Могут ли старые и больные люди предсказывать погоду по изменениям своего самочувствия?
В ряде случаев могут, но этой способностью обладают далеко не все старые и не все больные, а кроме того, это умение распространяется не на все изменения погоды, а лишь на некоторые, главным образом связанные с резким ухудшением ее. Предшествующее таким изменениям погоды сильное падение давления, перемена направления ветра, колебания температуры, влажности воздуха, концентрации ионов болезненно ощущается ослабленным организмом и дает о себе знать различными симптомами вроде ломоты в костях у одних, болей в пояснице – у других, головных болей или учащенного сердцебиения – у третьих и т. д. Некоторые болезненно реагируют на быстрое повышение атмосферного давления, предшествующее приходу антициклонической, обычно холодной, погоды. Есть люди, чувствительные к атмосферному электричеству, повышенной влажности воздуха, высокой температуре. Изменения самочувствия сугубо индивидуальны и с изменениями погоды могут быть связаны по-разному.
20.28. Почему облака на небе иногда движутся в разные стороны?
Движение облаков в разных направлениях можно наблюдать в тех случаях, когда они не сплошные, располагаются на разных уровнях, а ветер на разной высоте имеет различное направление. Облака в воздухе перемещаются по воздушному потоку, а он с высотой изменяется иногда не очень заметно, а иной раз – на очень значительный
угол, легко фиксируемый зрительно, без всяких приборов. Причин изменения направления и скорости ветра с высотой несколько: в нижнем полуторакилометровом слое – это уменьшение трения воздушного потока о земную поверхность (ветер с высотой по мере ослабления трения усиливается и постепенно поворачивает вправо на несколько десятков градусов, обычно не более чем на 30-40°); на более высоких уровнях он под влиянием горизонтального распределения температуры испытывает левое или правое вращение, усиливается или ослабевает, может даже изменить направление на противоположное.
Метеорологи знают, что с высотой при переносе тепла ветер постепенно поворачивает вправо, при переносе холода – влево. В целом же он всегда подчиняется простому закону: дует вдоль линий равного давления – изобар, оставляя область низкого давления слева. Положение изобар с высотой изменяется в соответствии с горизонтальным распределением температуры воздуха.
Там, где есть высокие трубы ТЭЦ или других промышленных предприятий, в ясные дни иногда удается увидеть, как дым из труб различной высоты движется не в одном, а в разных направлениях. Объяснение этого явления то же самое.
20.29. Как удобнее всего вести дневник погоды?
Наиболее рациональный в смысле затрат времени и бумаги способ ведения дневника погоды (как по собственным наблюдениям, так и по данным, сообщаемым по радио) заключается в использовании символов и системы обозначений характеристик погоды, принятых при составлении синоптических карт. Чтобы овладеть таким удобным способом ведения дневника погоды, достаточно изучить несколько значков для разных метеорологических явлений и усвоить схему их расположения вокруг кружка, обозначающего пункт наблюдений.
Схема показана на рис. 88. Приводимый на том же рисунке пример дает представление об информации о погоде, даваемой таким способом (для упрощения данные о температуре воздуха и атмосферном давлении на рисунке даны целыми числами, без десятых долей, сообщаемых на современных картах погоды).
20.30. Почему из одних облаков выпадает дождь, а из других нет?
Дождь, как и другие осадки (снег, морось, крупа, град), выпадает из тех облаков, которые перестали быть устойчивыми, то есть не могут удерживать во взвешенном состоянии водяные капли или ледяные кристаллы, из которых состоят. Неустойчивым облако становится, когда перестает быть однородным по своей структуре и размерам формирующих его облачных элементов – тех же капелек воды и ледяных кристалликов.
Облака целиком кристаллические, например перистые, которые находятся на значительной высоте, где температура постоянно ниже -40°C, или же состоящие только из капелек воды одинакового размера, например плоские кучевые (так называемые облака хорошей погоды) однородны и по структуре, и по размерам облачных элементов. Из них осадки не выпадают вообще.
Облака однородные только по своей структуре, состоящие либо их одних ледяных кристаллов, либо из одних водяных капель, но неоднородные по размерам облачных элементов, могут давать осадки, но незначительные: в виде отдельных небольших капель дождя или снежинок, слабой мороси.
Сильные осадки, как ливневые, так и обложные, выпадают из облаков смешанной микрофизической структуры, неоднородных и по размерам облачных элементов. Такими являются кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака, состоящие из водяных капель всех размеров (от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров в диаметре) и из ледяных кристаллов. Из-за разной упругости насыщения водяного пара над водой и надо льдом, а также над поверхностью крупных и мелких водяных капель, в таких облаках происходит рост одних облачных элементов за счет испарения других и складываются благоприятные условия для слияния капелек воды, слипания кристалликов льда, сталкивающихся друг с другом и становящихся более крупными и тяжелыми. Увеличение массы облачных элементов способствует ускорению их выпадения из облака, преодолению силы вертикальных токов в облаке, удерживавшей их во взвешенном состоянии в облачном воздухе.
Выпадая из облака, капли и кристаллы устремляются к земной поверхности и достигают ее в виде осадков – дождя, снега, мороси и т. п.
О ПОГОДЕ ДЛЯ САМЫХ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
В метеорологии есть много вопросов, представляющих интерес почти исключительно для метеорологов-профессионалов. Однако некоторые из этих вопросов оказались близкими к проблемам других наук; их нередко задают люди, хотя и далекие от метеорологии, но вникающие в те или иные разделы ее настолько глубоко, что возникает необходимость освещения деталей, лежащих за пределами обычной любознательности неспециалистов.
Попытаемся выделить из круга вопросов, касающихся отдельных деталей науки о погоде, те, которые можно объединить под условным названием «для самых любознательных». Самыми любознательными некоторые мои коллеги-метеорологи склонны считать тех, кто хотел бы знать о погоде больше того, что сегодня известно о ней науке… Такое желание нельзя осуждать, его скорее можно приветствовать, сколь бы ни было трудно его удовлетворить.
Итак, кое-что о погоде, может быть, не представляющее интереса для всех, но способное привлечь внимание самых любознательных
