Текст книги "Погода"

Автор книги: Зигфрид Ауст

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 3 страниц)

Наблюдать и фиксировать изменения погоды

Как действует термометр?

Интересно проследить за изменением погоды днем и ночью, летом и зимой. Можно наблюдать приближение грозы, примечать изменение формы облаков. Но многое можно и измерить: количество осадков, попадающих на определенную площадь, скорость ветра при грозе, величину атмосферного давления до и после грозы. Для этого метеорологи пользуются специальными приборами.

Почти все вещества при нагревании расширяются и сокращаются при охлаждении. Особенно заметно это на изменении объема жидкого металла ртути. Пустотелый стеклянный шарик, к которому припаяна прозрачная трубочка, заполняется ртутью. (Осторожно! Ртуть очень ядовита!) Это основной элемент градусника, который хорошо вам знаком – во время болезни им измеряют температуру. При нагревании ртуть в шарике расширяется и поднимается по трубочке, к которой прикреплена градуированная шкала. При охлаждении уровень ртути в трубочке опускается.

В Европе принято измерять температуру в градусах «по Цельсию». Эта система основана на физических свойствах воды: при нуле градусов она переходит в твердое состояние – замерзает, при 100° – в газообразное.

Иногда достаточно замерять температуру дважды в сутки, отмечая самую высокую и самую низкую. Этот максимум – минимум можно определить с помощью специального термометра с трубочкой в форме буквы «U». При расширении или сжатии ртуть передвигает маленькие металлические пробочки, которые отмечают самый высокий подъем ртути и нижнюю точку, до которой она опустилась при охлаждении. Затем эти пробочки с помощью магнита вновь возвращают к концам ртутного столбика.

Как измеряют количество дождя?

При граде и снежной крупе, но в первую очередь при снегопаде, количество выпавших осадков можно замерить прямо на поверхности, используя для этого обыкновенную линейку и обозначив результат в сантиметрах. Но дождевая вода быстро впитывается почвой или стекает, поэтому для замера ее количества используют специальный градуированный сосуд, в который через воронку поступает дождевая вода. Подъем воды в сосуде на 1 мм означает в пересчете 1 литр осадков на квадратный метр.

Этим несложным прибором измеряется количество дождевых осадков, выпавших в течение дня на определенной площади.

Этот уровень можно определить и самостоятельно. Выставим сосуд с широким горлышком (банку) и соберем туда дождевую воду, затем перельем ее в мензурку и заметим, сколько там воды. Так как отверстие сосуда наверняка куда меньше квадратного метра, узнаем его площадь. Если она равна, скажем, четверти квадратного метра, то измеренное количество собранной влаги следует умножить в четыре раза. Специальная посуда, употребляемая метеорологами, размечена так, чтобы получить наиболее точные данные.

Что такое гидрометр?

Для определения влажности воздуха используют гидрометр. Этот прибор бывает разных типов, Крайне прост и широко применяется волосковый гидрометр. Длинная нить одним концом закрепляется на валике, другой конец натягивается и прикрепляется к корпусу прибора. Нить имеет свойство растягиваться, когда возрастает влажность, и сокращаться, когда воздух сух. При этом валик с укрепленной на нем стрелкой приходит в движение, и по шкале можно определить, какова влажность воздуха.

Еще один простой гидрометр состоит из двух термометров. Шарик с ртутью одного из них обернут влажной марлей. Если влажность воздуха достигает 100 %, показания обоих термометров равны, если же она ниже, то вода из марли начинает испаряться и охлаждает ртуть. Сравнивая показания термометров, можно определить влажность воздуха, Ее выражают в процентах. Это называется относительной влажностью. Скажем, если относительная влажность 40 % – это значит, что в воздухе содержится 40 % водяных паров, которые могут быть удержаны им при данной температуре, Не меньше 40 % влажности должно быть в жилых помещениях. При влажности, близкой к 100 %, молекулы воды начинают слипаться и могут уже образовывать капельки.

Влажность воздуха измеряется с помощью двух термометров. Чем больше разница температур, тем меньше влажность.

Как измеряется атмосферное давление?

Более 350 лет назад итальянский естествоиспытатель Торичелли доказал с помощью изобретенного им ртутного барометра не только наличие в природе пустоты, но и то, что воздух имеет давление. В запаянную на одном конце стеклянную трубку он налил ртуть и, перевернув ее открытым концом вниз, опустил в сосуд с ртутью. Столбик ртути под силой тяжести частично опустился в трубке, но не до конца, сохранив высоту 760 мм. Эта высота и была принята за эталон нормального атмосферного давления. Действующие подобным образом ртутные барометры используются и по сей день.

Однако сегодня чаще применяется металлический (анероидный) барометр. Это тонкостенная металлическая коробочка, откуда выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления дно коробочки вдавливается, при уменьшении выгибается. Изменение положения донышка с помощью рычажного механизма передается стрелке, колеблющейся над циферблатом. Если показания барометра не меняются, значит, и погода останется без изменений, Когда же давление начинает медленно падать, стрелка отклоняется, можно ожидать ветреную и дождливую погоду, если это происходит быстро, значит, надвигается шторм или гроза. Если давление быстро возрастает, следует ожидать кратковременного улучшения погоды, а если медленно, то вскоре наступит устойчивая хорошая погода.

Сегодня во многих странах единицей атмосферного давления принято считать гектопаскапь. Один гектопаскаль (сто паскалей) соответствует одному миллибару – прежней единице измерения давления атмосферы. Поэтому цифры на шкалах барометров не изменены. Если, к примеру, стрелка указывает 1000 миллибар, то метеорологи говорят о 1000 гектопаскалей.

Атмосферное давление измеряется барометром.

Как измеряют скорость ветра?

Скорость перемещения воздушных потоков успешнее всего можно измерить, используя ветромер (анемометр). Широкое распространение получил чашечный анемометр – измерительный прибор, на вертикальной оси которого крестообразно укреплены чашки – полушария, которые вращаются от любого, даже легкого, ветерка, и чем он сильнее, тем быстрее происходит вращение. От оси прибора идет передача к счетчику оборотов.

Наиболее известным ветромером является чашечный анемометр. Чем больше скорость ветра, тем быстрее он вращает чашки.

Рядом с ветромера обычно устанавливают флюгер, указывающий направление ветра. На аэродромах и возле мостов, где ветер может представлять опасность для автомобилей, устанавливаются ветроуказатели – большие конусообразные мешки из полосатой ткани, открытые с обеих сторон.

Прежде чем люди научились измерять скорость ветра в м/сек или км/ч, они пользовались для этой цели шкалой Бофорта, английского адмирала, который составил таблицу, описавшую и охарактеризовавшую разные ветры, сведенные в систему баллов от 0 (полный штиль) до 12 баллов (самый сильный ураганный ветер, доходящий до скорости 117 км/ч). Однако при смерчах и тропических циклонах скорость его бывает еще больше.

На аэродромах и возле мостов направление и силу ветра издали показывают ветроуказатели – открытые с обоих концов большие полотняные полосатые конусы.

Контролировать и предсказывать погоду

Что такое прогноз погоды?

Люди с древних времен стремились предсказывать погоду. Долгое время их предсказания основывались лишь на тех явлениях, которые они могли воспринимать непосредственно собственными органами чувств: наблюдали движение и форму облаков, их плотность и цвет, кожей ощущали тепло или холод, видели и ощущали дождь, слушали свист ветра.

Как мы уже знаем, позже были изобретены различные приборы, с помощью которых началось научное изучение природных явлений, Когда появился электрический телеграф, появилась возможность обмениваться сообщениями о погоде в различных, удаленных друг от друга районах. Наблюдения, сделанные в разных местах, можно было теперь быстро оценивать и обобщать в центре. Сегодня к этой службе прогнозирования погоды подключены компьютеры. Прежде людей интересовала будущая погода потому, что от нее зависели виды на урожай, безопасность плаваний по морям и океанам, ныне – и безопасность полетов. Но большинство граждан теперь занимает, какая погода ожидается в дни планируемого ими отдыха – отпусков, каникул, уикэндов. Разные источники информируют жителей о прогнозе погоды: его можно прочитать в газете, услышать по радио, увидеть на экране телевизора. Эти сообщения доходчиво растолкуют вам, какая нас ожидает погода.

Сводка гидрометцентра в газете или по радио прежде всего сообщает о состоянии погоды. Прогноз на какой – то конкретный день может звучать примерно так: «Обширный циклон над Британскими островами определяет облачную погоду с дождями на юге Европы. Над юго – западными ее районами в начале недели установится область высокого давления, которая будет определять погоду и на юге Германии. На севере континента и в Восточной Европе сохранится область низкого давления, вследствие чего погода там будет переменчивой». На синоптической карте показана эта сводка погоды. На ее основе и составлен приведенный выше прогноз.

Спасательный катер пробивается сквозь штормовые волны. Прогноз погоды играет решающую роль, помогая избежать катастроф на море.

Как читают карту погоды?

Мы уже поняли, что состояние погоды зависит от очень многих факторов: температуры воздуха и его влажности, атмосферного давления, формы и характера облаков, направления и силы ветра, а также от интенсивности солнечного облучения. Чтобы вся эта информация нашла свое отражение на карте погоды, метеорологи пользуются условными знаками, принятыми ныне во всем мире. Среди них много таких, которые нетрудно понять, – они обозначают знакомые нам явления природы. А вот изобары – это линии на карте, соединяющие точки с одинаковым атмосферным давлением.

При окклюзии (вытеснение холодным воздухом теплого в высокие слои атмосферы) образуются циклоны, появляется плотная облачность. Этим знаком отмечается наступление теплого или холодного фронтов в определенной последовательности.

На основе синоптической карты, подобной этой, составляется прогноз погоды. Во всем мире пользуются общими условными знаками.

центр области высокого давления

центр области низкого давления

ясно

малооблачно

переменная облачность

облачно

пасмурно

штиль

северный ветер до 10 км/ч

восточный ветер до 20 км/ч

южный ветер до 30 км/ч

западный ветер до 40 км/ч

туман

моросящие осадки

дождь

снег

ливень

гроза

облачность осадков

температура в градусах Цельсия

теплый фронт

фронт окклюзии

холодный фронт на поверхности земли

холодный фронт в небе

теплое воздушное течение

изобары

Откуда берутся данные о погоде?

Любая синоптическая карта (карта погоды) составляется из результатов измерений и наблюдений над погодой данной местности. Они поступают на центральную станцию в определенное время дня и ночи с метеорологических пунктов и станций, расположенных во всех регионах Земли.

Метеорологи 30 центральных станций мира обрабатывают эту информацию и на основе ее составляют синоптические карты своего региона. Данные о погоде сегодня поступают туда почти от 6000 наземных метеостанций и 7000 метеопунктов, находящихся на морских судах, прежде всего – торгового флота.

Во многих районах действуют постоянные автоматические станции, передающие сведения о погоде полярных областей, пустынь и других труднодоступных мест. Некоторые из них установлены на буях, заякоренных в открытом море.

Радарные установки передают в центры данные о районах дождей, гроз и ураганов, поскольку капли воды отражают радарный луч и на экранах видна площадь, охваченная осадками, в радиусе до 200 километров.

Электронные измерительные приборы, установленные на заякоренных в море буях, связаны с искусственным спутником и автоматически поставляют ему данные о погоде, необходимые для навигации.

К наземным наблюдениям прибавляются также различные данные, получаемые метеорологами из верхних слоев атмосферы. Эти данные позволяют ученым делать очень важные выводы о процессах, протекающих вблизи от поверхности Земли.

Для того, чтобы произвести аэрологические исследования, в атмосферу поднимают шары – зонды. Замеры температуры, атмосферного давления и влажности воздуха производятся на разных высотах до 40 километров от поверхности Земли. Миниатюрный радиопередатчик сообщает собранные приборами данные на наземные станции, где все полученные сведения обрабатываются и суммируются.

Поднимают такие шары – зонды с подвешенными к ним радарными рефлекторами. Эти шары перемещаются в том же направлении, в каком дует ветер. Таким образом исследователи имеют возможность постоянно получать сведения о направлении и скорости ветров на различных высотах.

На тысячах метеорологических станций трудятся метеорологи всего мира, чтобы вместе максимально точно прогнозировать погоду.

Метеорологические искусственные спутники, как показанный слева Метеосат, с 1977 г. регулярно передают из верхних слоев атмосферы синоптические карты Центральной Европы.

Искусственные спутники, высоко летающие самолеты метеослужбы и корабли ведут наблюдение за погодой в открытом море.

Что такое метеоспутник?

Когда по телевидению сообщают прогноз погоды, то иногда демонстрируют фотографии Земли, сделанные с искусственного спутника. На них ясно видны облачные образования, охватывающие площадь более 1 000 000 км ². Искусственные спутники надолго забрасывает в космос ракета – носитель, многие из них кружат возле Земли на высоте 800 – 1000 километров. Другие вращаются по своей орбите на больших высотах со скоростью, совместимой со скоростью вращения самой Земли. Таким образом, они все время остаются над одной и той же точкой земной поверхности и называются «геостационарными».

Снимки, днем и ночью передаваемые со спутников, делают как при обычном освещении, так и в инфракрасных (тепловых) лучах. Инфракрасный радиометр позволяет фотографировать Землю и состояние погоды ночью. С помощью инфракрасного спектрометра можно измерять температуру воздуха на высотах, куда не в силах добраться шары – зонды. Фотографии и полученные данные передают по радио на Землю. Метеоспутники также принимают информацию с наземных автоматических метеопостов и направляют ее гидрометцентрам.

Наблюдение за погодой ведут спутники, которые круглосуточно передают на Землю метеорологические данные. Снимки верхних слоев атмосферы, сделанные со спутника, показывают по телевидению.

Кто составляет прогноз погоды?

Российская служба погоды существует с 1 января 1872 года, когда вышел первый метеорологический бюллетень с сообщениями о погоде 26 русских и 2 зарубежных станций. Готовили этот бюллетень в Главной физической обсерватории в Петербурге. В 1929 году в Москве было организовано Центральное бюро погоды, преобразованное в 1935 году в Центральный институт погоды. В 1965 году был создан Гидрометцентр СССР, который выполняет функции Центрального института прогнозов и Мирового метеорологического центра. В ряде крупных городов России существуют местные бюро погоды.

Гидрометцентр составляет прогнозы погоды на ближайшие сутки и последующие двое суток, которые публикуются в Ежедневном метеорологическом бюллетене. Кроме того, выпускаются агрометеорологические, гидрологические и морские бюллетени как с текущей, так и с прогнозтической информацией. В Гидрометцентре находятся быстродействующие компьютерные установки – главные помощники метеорологов. Они накапливают и ежедневно перерабатывают сотни тысяч сообщений о погоде, которые стекаются сюда со всего мира. Вычислительное устройство в считанные минуты решает миллиарды задач и составляет прогнозные карты, которые вычерчиваются автоматически.

Прогнозы погоды публикуются в газетах и сообщаются по программам радио и телевидения.

Подключение мощной компьютерной установки позволяет сегодня сравнительно быстро обобщать метеорологические данные.

Какой была погода в доисторические времена?

Не только погода изменяется изо дня в день, происходят изменения и климата, но они протекают гораздо медленнее. Исследование климата и погоды минувших эпох помогает лучше понять нашу сегодняшнюю погоду. Долгосрочные климатические изменения совершаются в течение сотен тысяч и миллионов лет. В горных породах и в истории жизни на Земле мы находим доказательства того, что климат на нашей планете не всегда был таким, как сегодня, Изучая остатки растений и животных, сохранившиеся в горных породах, ученые делают выводы о развитии климата. Да и сами эти породы подчас состоят из древних речных и морских отложений, песчаных дюн или сохраняют следы былых ледников.

Так как огромные материковые плиты нашей планеты дрейфуют, на них происходят значительные климатические изменения. Области, где сегодня добывают каменный уголь, должны были когда-то находиться вблизи экватора, поскольку уголь образовался из остатков тропических заболоченных лесов. Местности, ранее или до сих пор покрытые льдами, должны были располагаться вблизи полюсов.

Сегодня все указывает на то, что мы еще живем в ледниковый период. Ледниковые периоды длятся на Земле многие миллионы лет, на протяжении которых ледовый панцирь неоднократно таял и вновь возвращался. Похолодания чередовались с потеплениями. Однако ледниковые периоды были довольно редкими явлениями в истории Земли. По большей части климат планеты оставался теплым. Морские течения несли тепло от тропиков к полюсам. Сегодня Северный Ледовитый океан окружен материковыми массами, а Южный полюс расположен на антарктическом континенте.

Палеонтологи, исследуя окаменелости животного и растительного мира, узнают о природных и климатических условиях давно минувших эпох, к примеру мелового периода, когда на Земле обитали динозавры.

На заснеженных равнинах Европы и Азии в ледниковый период жили гигантские животные – мамонты, которые давно вымерли.

Какая погода ожидается в будущем?

Исследуя погоду минувших эпох, ученые утверждают, что мы живем в период потепления ледникового периода. Огромные массы льда четырежды сковывали Северную Европу и опять отступали, Между периодами похолодания климат бывал настолько теплым, что бегемоты резвились в наших реках и слоны бродили по суше.

В XVII в. Европа пережила «малый ледниковый период», как это изображено на картине Питера Брейгеля. В начале 30-х годов нашего века, наоборот, стояла непривычная жара. Новое потепление может произойти около 2015 г.

Вполне возможно, что снова придет похолодание, во время которого лед скует Европу, однако новое оледенение может наступить еще очень нескоро. Предыдущий период потепления длился 50 000 лет, нынешний начался лишь 10 000 лет назад.

Но бывают и не столь драматические изменения климата. Всего лишь 200 лет назад реки Западной Европы, которые ныне не замерзают, зимой регулярно сковывал лед. И уже в исторический период пустыня Сахара занимала значительно меньшую площадь, чем сегодня. Эти климатические изменения предположительно вызваны тем обстоятельством, что количество тепла, получаемое нашей планетой от Солнца, увеличивается или уменьшается.

Тут возможно несколько объяснений. Путь Земли вокруг Солнца может принять форму еще более сплющенного эллипса, или изменится наклон земной оси. В обоих случаях зима станет холоднее, а лето – теплее.

Но и деятельность человека тоже влияет на климат. Сжигание ископаемых горючих материалов, таких, как каменный уголь, нефть, природный газ, повышает содержание в воздухе двуокиси углерода. А этот углекислый газ и отвечает за то, чтобы отдаваемое Землей тепло снова включалось в атмосферу планеты. Даже небольшое увеличение содержания этого газа может вызвать повышение среднегодовой температуры. Ученые вычислили, что потепления на 2°C достаточно для того, чтобы полярные льды растаяли и вода затопила низменные области.

О чем говорят народные приметы?

Люди, жизнь которых тесно связана с природой – пастухи, лесники, рыбаки или земледельцы, – постоянно наблюдают за погодой и по форме облаков, направлению ветра, цвету вечерней зари или выпадению росы делают выводы о ее предстоящих изменениях. Они основываются на опыте, который мы называем народными приметами. Это не научные прогнозы, но порой они бывают не менее надежны.

• Вылез крот из кротовины в январе – в мае быть морозу на дворе.

Народные приметы основаны на длительных наблюдениях за погодой и достаточно надежны.

• Теплый дождь в июне моросит – значит, пахарь будет сыт.

•Улетели ласточки в августе, до срока – осень ранняя их гонит и торопит.

• Январь снежный и холодный – год богатый, хлебородный.

В определенное время повторяются погодные условия, которым крестьяне дали свои названия.

• Майские возвраты холодов – заморозки в середине мая, напоминающие о зиме. Садоводам следует обязательно учитывать эти похолодания при весенних посадках.

• «Овечьи холода» случаются в середине июня, после стрижки овец. Бывают даже заморозки на почве, но после них наступает настоящее лето.

• Если на Самсонов день (10 июля) идет дождь, то лить ему семь недель, гласит народная мудрость и часто оказывается права.

Вместе с «бабьим летом» (сентябрь – октябрь) еще раз возвращается тепло, напоминающее нам о погожих летних днях.

Знает ли лягушка, какая будет погода?

Иногда по поведению некоторых животных и растении тоже можно судить о предстоящей погоде. На это указывают и народные приметы.

• Если шерсть собаки после осенней линьки становится особенно густой – жди холодной зимы.

• Если бутоны цветов долго не распускаются – погода будет мокрой и прохладной.

• Если шишки хвойных деревьев раскрываются – можно рассчитывать на теплую, солнечную погоду.

«Живым барометром» считают древесную лягушку. Ее держат в стеклянной банке с водой, где она демонстрирует свое искусство, карабкаясь по маленькой лестнице. Когда лягушка лезет вверх, говорят, что погода будет хорошей – теплой и солнечной,

На самом деле лягушка совершенно не имеет понятия о погоде. Объяснить ее поведение достаточно просто. При солнечном свете она вылезает из воды в поисках пропитания, которым для нее служат прежде всего разнообразные насекомые. Если же идет дождь, то никакой добычи не будет, и лягушка остается в воде. Так что ведет она себя соответственно тому, какая стоит погода, а не какой она будет.

Достоверность многих народных примет метеорологи могут сегодня подтвердить с помощью науки.