Астапенко П.Д. Вопросы о погоде

Подождите немного. Документ загружается.

3. 24. Как велика зона благоприятного для человека

теплового режима в Европейской части нашей страны?

Летом эта зона, по данным М. И. Будыко, очень обшир-

на — она простирается от южного побережья Белого моря

до западных отрогов Кавказского хребта и южной оконеч-

ности Уральских гор на юго-востоке. Границами этой

зоны являются изолинии 29°С и 34, 5°С, представляющие

средние температуры поверхности тела одетого человека

в июле (жирные сплошные линии на рис. 9). Для неодетого

человека северная граница зоны благоприятного термиче-

ского режима проходит приблизительно вдоль 60-й парал-

лели, от Ленинграда на восток, то есть на 400—500 км

южнее, чем для легко одетого человека. На том же рисунке

она показана пунктирной линией.

КАПРИЗЫ

ПОГОДЫ

Хотя выражение «капризы

погоды» существует едва ли не во всех языках мира

и объяснять смысл этого устойчивого словосочетания

нет особой необходимости, все же условимся, что будем

понимать здесь под ним не совсем обычные сочетания

метеорологических условий, складывающиеся время от

времени в том или ином уголке планеты и своей неожидан-

ностью или своеобразием вызывающие наше удивление,

а иной раз и озабоченность...

Конечно, необычность погоды — вещь весьма относи-

тельная. Скажем, выпадение снега летом где-либо на

Огненной Земле, на крайнем юге Америки или на мысе

Нордкап, на крайнем севере Европы, — явление не такое

уж привычное, но все же никого особенно не удивляю-

щее, а вот снег в тропических районах Африки в разгар

южноафриканского лета, выпавший в январе 1979 года

в г. Мапуту, и удивил, и озадачил не только жителей

страны Мозамбик, но и метеорологов обоих полушарий

Земли. Накануне термометр показывал 42°С, стояла

привычная тропическая жара — и вдруг горизонт заво-

локли темные облака, повалил снег и температура сразу

упала на 27°С. Это ли не каприз погоды? Хотя снег тут

же растаял и вскоре пошел обыкновенный тропический

ливень, для жителей Мапуту этот снегопад явился собы-

тием исключительным, о котором будут вспоминать как

о чуде.

В тот же январский день 1979 года, в разгар зимы

северного полушария, в Нью-Йорке шел проливной дождь.

Если дождь зимой в расположенном на берегу океана

Нью-Йорке, пусть и редко, но все же бывает, то в центре

континентальной Сибири, в г. Красноярске, дождь в разгар

зимы, в первой декаде января 1975 года, явился не мень-

шей неожиданностью, чем снег летом в Мапуту...

Поистине погода способна удивлять нас своими капри-

зами. Никого не удивляют летние грозы, особенно жителей

южных районов нашей страны. Значительно реже случа-

ются грозы на севере, а на берегу холодного Чукотского

моря они вообще редкость. Обычны при грозах раскаты

грома и сверкание молний, однако шаровую молнию при

грозе видеть удается очень немногим — явление это

кратковременное и случается нечасто. Тем удивительнее

кажется гроза, разразившаяся в 1972 году над поселком

Полярное на Чукотке. В дом семьи строителя Егорова

влетела шаровая молния, которая затем пробила каменную

стену и вышла на улицу. Сообщение об этом было опубли-

ковано в газете «Правда» 17 июля 1972 года.

В масштабах земного шара капризам погоды нет числа,

они бесконечно разнообразны, но имеют, как правило,

одну общую черту — возникают неожиданно и их очень

редко удается предсказать синоптикам, хотя иногда все же

удается.

В чем же причины этих капризов? Какова их природа

и как следует к ним относиться: как к явлениям случай-

ным, сродни чудесам, или как к явлениям, хотя и редким,

но закономерным, не таящим в себе ничего странного

и непостижимого? Попробуем разобраться.

4. 1. Как часто на Земле наблюдаются капризы погоды,

не стало ли их больше в последнее время?

Случаи необычного хода погоды, ее отклонений от

привычной «нормы» для какой-то местности наблюдаются,

в масштабах земного шара практически каждый день.

Так же ежедневно происходили такие случаи и в прошлом,

но теперь благодаря современным средствам связи

и лучше налаженному обмену информацией мы об этом

узнаем чаще и регулярнее, чем это было, скажем, в прош-

лом веке. Поэтому может показаться, что сейчас погода

стала более капризной, чем была раньше. На самом же деле

климат Земли и все явления погоды за последние две

тысячи лет существенно не менялись, во всяком случае

в какую-либо одну сторону.

Секретариат Всемирной метеорологической организа-

ции (ВМО) в своем ежеквартальном бюллетене помещает

из года в год обзор важнейших явлений погоды на Земле,

повлекших за собой серьезные последствия — челове-

ческие жертвы, массовую гибель скота, потери урожая,

разрушения и опустошения городов и сел, многомил-

лионные убытки и т. п. Каждый год число стран, где

наблюдаются такого рода явления, составляет несколько

десятков. Средства массовой информации ежедневно

сообщают о случаях сильных дождей, вызвавших навод-

нения, о засухах и связанных с ними лесных пожарах,

о выпадении града, погубившего посевы и урожаи вино-

града или фруктов, о снежных заносах и лавинах в горах

и т. п. Каждый такой случай происходит в каком-то опре-

деленном районе, сравнительно редко разные по харак-

теру события повторяются в одном и том же месте. Земля

велика, и на ее поверхности постоянно наблюдается самая

разнообразная погода: и хорошая, и плохая, и такая, как

обычно, и совсем не похожая на повседневную, отличная

от той, к которой люди привыкли. В одном месте она

теплее, чем обычно, в другом — холоднее, в одном — суше,

в другом — дождливее и т. д. Однако привычные условия

погоды остаются незамеченными, а каждое отклонение

погоды от привычного хода вызывает интерес, становится

заметным.

4. 2. Можно ли предсказать капризы погоды?

В принципе можно, но не все. Прогноз капризов погоды

связан с субъективными факторами — зависит от квали-

фикации, опыта и даже личности синоптика: ведь трудно

предусмотреть в прогнозе явление, до сих пор никогда

в данной местности не наблюдавшееся (как, например,

шаровая молния в Полярном или снег в Мапуту). У синоп-

тиков недалекого прошлого было в ходу неписаное «желез-

ное» правило, которое внушали старшие коллеги своим

младшим, начинающим товарищам по профессии: «Не

предсказывай то, чего не бывает в природе». Иными слова-

ми, составляя прогноз погоды, надо учитывать пределы

изменения прогнозируемых характеристик, известные в

климатологии. Логически все верно. Но ведь случаются

и исключения — и касаются они как раз редких или даже

крайне редких явлений, не зафиксированных в климати-

ческих справочниках. Они-то и воспринимаются как

капризы погоды! Внедрение расчетных методов в практику

составления прогнозов погоды, основанное на использова-

нии ЭВМ, внесло изменения в положение дела с прогнозом

редких явлений, но далеко не всех, так как не все метеоро-

логические

элементы можно предвычислять. Атмосферное

давление, например, можно. И самое высокое значение

атмосферного давления, никогда раньше не фиксировав-

шееся на Земле, было правильно спрогнозировано ЭВМ:

оно составило 1083, 2 гПа и было отмечено на станции

Агата (Советская Арктика) 31 декабря 1968 года. Предвы-

числение ливней, гроз, града, смерчей и других подобных

явлений, к сожалению, пока невозможно с требуемой

точностью. Отсюда и трудности предсказания капризов

погоды.

4. 3. Как возникают грозы?

Грозы возникают при высокой неустойчивости воздуха,

что бывает, когда температура воздуха с высотой понижа-

ется очень быстро — примерно на 10°С на каждый кило-

метр высоты или еще быстрее — и, кроме того, воздух

богат влагой и достаточно прогрет в нижнем слое атмо-

сферы. Для развития грозы нужна значительная энер-

гия, сосредоточенная в сравнительно небольшом объеме

кучево-дождевого облака. Черпается эта энергия из во-

дяного пара, который, поднимаясь вверх и охлаждаясь,

конденсируется, выделяя тепло. Условия, благоприятные

для образования гроз, обычны для низких широт, районов

с жарким и влажным климатом. Там грозы могут проис-

ходить круглый год. В странах умеренного пояса благо-

приятные для грозообразования условия чаще возникают в

теплое время года.

Грозы бывают внутримассовые — развивающиеся в ка-

кой-либо одной термодинамически неустойчивой воздуш-

ной массе и фронтальные — развивающиеся на атмосфер-

ных фронтах, которые разделяют разные воздушные массы.

Внутримассовые грозы, в свою очередь, подразделяются

на тепловые, орографические и адвективные. Последние

возникают при переносе (адвекции) относительно холод-

ной влажной воздушной массы на перегретую поверхность

суши или моря.

4. 4. Что такое линейная молния?

Разряды атмосферного электричества при грозах могут

происходить внутри грозовых облаков, между облаками

и между облаком и землей. Во всех случаях разряд возни-

кает между различно заряженными очагами атмосферного

электричества в виде мгновенно пробегающей между

ними молнии. Чаще других наблюдается линейная мол-

ния (фото 10). Она имеет форму ломаной или зигзаго-

образной ярко светящейся линии, представляющей собой

путь электронов, движущихся со скоростью около

3 • 10

км/с. Наблюдатель видит линейную молнию

ничтожную долю секунды — время, необходимое для

10. Линейные молнии. Разряд

между облаками и землей

того, чтобы электрический разряд прошел путь от одного

очага к другому, составляющий обычно несколько кило-

метров.

4. 5. Что такое шаровая молния?

Шаровая молния существенно отличается от обычной

линейной и других видов молний, притом не только своей

формой, напоминающей круглый светящийся мячик

диаметром от 3 до 20 см, но и природой, условиями

возникновения и существования. Явление это наблюдается

при сильных грозах, как правило, после многократных

разрядов с обычными молниями и выпадения дождя, то

есть оно носит вторичный характер, является следствием

ранее осуществившихся грозовых разрядов. Продолжи-

тельность существования шаровой молнии — от несколь-

ких секунд до минуты, скорость ее движения незначитель-

на, она может быть несколько секунд даже неподвиж-

ной.

Светится шаровая молния не очень ярко, примерно как

небольшая электрическая лампочка, цвет ее может быть

от неяркого красного или оранжевого до белого. Иногда

она искрит и вращается. Может проникать через неболь-

шие отверстия или щели, то есть пластична. Исчезает

или бесследно, как бы растворяясь в окружающем воздухе,

или взрываясь. Температура внутри шаровой молнии оце-

нивается в зависимости от ее состояния (характеризуемого

яркостью свечения и цветом) от 800 до 1300 К. Плотность

вещества шаровой молнии, по всей видимости, близка

к плотности воздуха.

По последним воззрениям, шаровая молния представ-

ляет собой сгусток плазмы, то есть ионизированного газа,

состоящего из смеси ионов газов воздуха и молекул воды,

формирующих сложные комплексы, так называемые

кластеры. Взаимодействуя между собою, последние созда-

ют поверхностное натяжение, способное придать сгустку

плазмы, или «грозовому веществу», шаровидную форму.

В зависимости от условий отвода тепла шаровая мол-

ния может или разогреваться с последующим взрывом,

или постепенно остывать, распадаться и бесшумно исче-

зать.

Существуют и другие гипотезы о природе шаровой

молнии, в том числе химическая, электромагнитная и т. д.

Их положения в меньшей степени соответствуют объек-

тивным данным наблюдений за этим интересным и срав-

нительно редким явлением, которое до сих пор не имеет

исчерпывающего и общепризнанного объяснения, хотя

изучением его природы ученые занимаются почти 150 лет

(то есть с 1838 года, когда французский физик Араго

впервые описал явление шаровой молнии).

4. 6. Что представляют собой другие виды молний?

Разветвленная молния, напоминающая крону дерева

без листьев, по своей природе — та же линейная молния,

с той только разницей, что разряд происходит не по одному,

а по целой системе каналов. Чечеточная молния отличается

от линейной наличием ряда утолщений на канале разряда;

это яркие светящиеся узелки, или «ракеты» (иногда такую

молнию называют ракетной). Плоская молния — бесшум-

ное беловатое свечение части грозового облака; оно длится

доли секунды.

4. 7. Насколько

опасны грозовые разряды и где следует

искать от них защиту?

Грозовые разряды чрезвычайно опасны. Сила тока

в канале молнии может достигать сотен тысяч ампер.

Ежегодно в странах с большой повторяемостью гроз поги-

бают от ударов молний тысячи людей; в одних США в сред-

нем поражается молнией около 2000 человек в год, из кото-

рых приблизительно четвертая часть погибает. Большин-

ство случаев поражения людей молниями приходится на

сельскую местность. В городах случаи поражения людей

грозой редки, так как практически все сооружения имеют

громоотводы и могут служить надежным укрытием от гро-

зы. Если гроза застала человека в поле или в лесу, сле-

дует избегать укрытия под одиноко стоящими или очень

высокими деревьями.

4. 8. Как часто бывают грозы на Земле?

Ежесекундно над земной поверхностью в среднем

происходит 117 грозовых разрядов, при этом примерно

половина их — над океанами, а половина — над сушей.

Однако львиная доля всех гроз (ежегодное количество

которых выражается астрономической цифрой 1, 15 • 10

)

приходится на страны с жарким климатом, где температура

и влажность воздуха круглый год высокие. В районах

с умеренным климатом грозы наблюдаются в основном

в теплое полугодие. Но бывают случаи и зимних гроз.

В так называемых мировых очагах гроз, занимающих не-

многим больше 2% земной поверхности (отдельные

области Центральной и Южной Америки и Юго-Восточной

Азии), наблюдается около 20% всех гроз на Земле, а про-

должительность каждой грозы измеряется многими часа-

ми. В Сингапуре, например, в среднем в году бывает

более 170, а в некоторых местах на острове Ява — до

220 дней с грозой, и в отдельные дни сверкают молнии

и гремит гром непрерывно в течение 12 ч! В то же время

в центральных областях Европейской части РСФСР бывает

всего около 20 гроз в году и средняя продолжительность

их составляет менее 1, 5 ч.

4. 9. Почему иногда зимой выпадает дождь, а летом —

снег?

Выпадение осадков из облаков связано с нарушением

устойчивости массы облака, состоящей из множества эле-

ментов — облачных частиц разных размеров и структуры.

Чем однороднее состав облачных элементов, тем устойчи-

вее облако, тем дольше оно может не давать осадков. Вид

осадков в основном определяется температурой воздуха

в подоблачном слое, высотой облаков и их структурой.

Облака, дающие осадки, как правило, имеют смешанную

микрофизическую структуру, то есть состоят из разных по

размерам ледяных кристаллов и капель переохлажденной

воды. Выпадая из облаков, эта смесь дождевых капелек

и снежинок на пути к земной поверхности, если подоблач-

ный воздух достаточно теплый, успевает несколько на-

греться и тогда превращается в обычный дождь с поло-

жительной температурой воды, содержащейся в его кап-

лях. Иногда, при небольшой высоте облаков, снежинки

не успевают полностью растаять и на землю падает мокрый

снег или просто снег — если температура в подоблачном

воздухе отрицательная. Поэтому в средних широтах в теп-

лую летнюю пору мы привыкли к выпадению дождя,

в холодную зимнюю — снега, а в переходные сезоны может

выпадать и дождь, и снег, и смешанные осадки.

Так бывает чаще всего, то есть при обычном для дан-

ного времени года развитии атмосферных процессов,

формирующих облачность и определяющих режим выпа-

дения осадков. Но случается, что процессы в атмосфере

в силу каких-то причин развиваются с отклонением от

нормального хода. Зимой в средние широты могут проник-

нуть массы очень теплого и богатого влагой воздуха из

южных районов, с бассейна одного из теплых морей.

Начинается оттепель, может быть, даже таяние ранее

выпавшего снега, а в иных случаях из облаков вместо

снега идет дождь... Летом же иногда далеко на юг проры-

ваются массы холодного воздуха из Арктики; при отступ-

лении теплого воздуха формируется очень мощная облач-

ность на атмосферном фронте, то есть на линии раздела

двух очень разных воздушных масс. Осадки из нее могут

быть очень обильными, сперва в виде дождя, а при после-

дующем сильном похолодании и низкой высоте облаков —

иногда и в виде мокрого снега и даже просто снега. В юж-

ных районах это случается редко и может происходить

без сильного похолодания у земли, но всегда — в присут-

ствии очень мощной, сильно развитой по вертикали об-

лачности.

4. 10. Часто ли случается такая «путаница» в осадках?

Особенно редко такого рода явления наблюдаются

в континентальных районах, вдали от морских побережий,

где сезонные смены погоды достаточно устойчивы —

летом тепло, зимой холодно, а капризы погоды случаются

в основном в переходные сезоны — ранней весной и

осенью, когда бывают кратковременные возвраты холодов

или тепла. Более капризна погода в приморских районах:

вследствие существенной разницы в состоянии поверх-

ности моря и суши резкие колебания погоды наблюдаются

здесь во все сезоны. К этому жители, скажем, нашей

Прибалтики привыкли и не видят в таких сменах погоды

ничего необычного. Но иногда погода удивляет и их. Так,

зимой 1974/75 года они практически не видели снега до

конца января: с теплыми юго-западными ветрами с Атлан-

тики приходили массы влажного морского воздуха, кото-

рые несли с собой необычно высокую температуру и

обильные дожди. Необычно теплая и дождливая зима в тот

год была и в Финляндии, Ленинградской и Архангельской

областях и даже в некоторых районах Сибири... Такое

бывает, конечно, не часто — один-два раза за столетие,

если иметь в виду какой-то определенный географический

район. Но в другом районе земного шара нечто похожее

может произойти в любом ближайшем году. Так, в разгар

зимы 1978/79 года в Северной Америке, в штатах Мас-

сачусетс, Нью-Джерси и Нью-Йорк, несколько дней подряд

шли проливные дожди, вызвавшие местами наводнения.

В самом городе Нью-Йорке выпало так много дождя, что

под водой оказались некоторые районы города, вышли из

строя некоторые линии метро... Зато в Сахаре, в глубинных

районах пустыни, в 600 км от алжирской столицы,

в оазисе Мзаб, где и дожди редкость, в феврале 1979 года

выпал снег. Падал он около часа и покрыл плотным белым

покрывалом дома и пальмы. Снег, конечно, под лучами

африканского солнца вскоре растаял, но для жителей

оазиса он был настоящей диковиной — до того никто из

них не видел снега в этих местах...

4. 11. Правильно ли утверждение, что суровые зимы

последних лет — свидетельство общего похолодания

на Земле?

В настоящее время оснований говорить о начавшемся

общем похолодании земного климата нет. Во-первых, суро-

вые зимы случались и прежде (как и теплые тоже), а во-

вторых, если в одном районе земного шара стоит суровая

зима, то она не обязательно столь же сурова в другом

районе. Оценивать колебания земного климата надо не по

одной какой-либо местности и даже не по одному конти-

ненту или полушарию, а по всей планете. В Восточноевро-

пейском регионе северного полушария в XX веке было

несколько периодических потеплений и похолоданий,

сменявших друг друга: потепление 20-х годов сменилось

похолоданием 40-х, затем снова было некоторое потепление

в 50—60-х годах и еще одно похолодание, начавшееся в

1974 году, которое, по-видимому, еще не закончилось,

поскольку не только в Восточной Европе, но и в ряде дру-

гих районов полушария зима 1978/79 года была очень

суровой — сильные морозы отмечались и в Западной, и в

Восточной Европе, а также в Северной Америке. В южном

полушарии никаких признаков похолодания не отмечалось

вплоть до 1979 г., когда зима здесь наступила на месяц

раньше обычного срока. В южных штатах Бразилии сне-

гопады и заморозки погубили около миллиарда тепло-

любивых кофейных деревьев. Сравнительно суровые зимы