Дж. Вайсберг
Погода на Земле
Метеорология
Гидрометеоиздат, 1980
Дж. Вайсберг
Погода на Земле
Метеорология
Перевод с английского
канд. физ.-мат. наук
А. Г. Бройдо
Ленинград Гидрометеоиэдат 1980
В14
METEOROLOGY
THE EARTH AND ITS WEATHER
Joseph S. Weisberg
Jersey City State College, New Jersey
Houghton Mifflin Company Boston
Вайсберг Дж. С.
В14 Метеорология. Погода на Земле. Л. Гидрометеоиз-
дат, 1980, 248 с илл.
В книге изложены классические положения метеорология.
Большое внимание уделено вопросам изменения климата. Лако-
ничный язык книги в сочетаний с большим количеством иллю-
страций делает ее-доступной самому широкому кругу читате-
лей, интересующихся проблемами изменения ' погоды, климата,
а также экологическими проблемами.
20807-133
В 069(02780------53-80	1903040000
Под редакцией
канд. геюлр. наук С. В. Зверевой
и канд. геогр. наук А. И. Угрюмова
© Перевод на русский язык.
Гидром ётеоиздат, 1980 г.
© 1976 by Houghton
Mifflin Company.
Предисловие редактора
Старая проблема взаимоотношений
человека и природы обрела в послед-
ние годы новый смысл, наполнилась
новым содержанием, которое мы
только еще начинаем постигать. Ес-
ли раньше эти взаимоотношения бы-
ли довольно просты — цивилизация
наступала на природу, а природа—,
на цивилизацию,— то сейчас человек,
во многом одолевший, как ему ка-
жется, своего грозного соперника,
увидел в нем еще и друга, которо-
му надо помочь.
Проблема защиты окружающей
среды от загрязнений и других вред-
ных влияний цивилизации выходит
сейчас на одно из первых мест сре-
ди задач прикладного изучения при-
роды. Во многих развитых странах
и, конечно, в СССР создаются спе-
циальные службы контроля за со-
стоянием окружающей среды, задача
которых пристально следить за тем,
чтобы уровень промышленного за-
грязнения природы не превышал пре-
дельно допустимого, т. е. еще не
опасного для здоровой жизни на
Земле.
Воздушный океан нашей плане-
ты, пожалуй, самый подвижный ак-
кумулятор всякого рода промышлен-
ных и транспортных выбросов. Ат-
мосфера вращается вокруг Земли и
обегает ее в наших широтах в сред-
нем за 20—30 дней. Столь же быст-
ро распространяются вместе с ней
и вредные воздушные примеси. Та-
ким образом, загрязнение воздуха
имеет глобальный характер, и проб-
лема защиты воздушного бассейна
касается всех без исключения, осо-
бенно если учесть, что уровень за-
грязнения атмосферы уже достаточ-
но высок.
С другой стороны, бури, штор-
мы, грозы, засухи, наводнения и дру-
гие опасные явления погоды продол-
жают наносить большой ущерб на-
родному хозяйству. Казалось бы, на-
учно-технический прргресс освобож-
дает человека и его рукотворное
окружение от вредных влияний по-
годы. Но это далеко не всегда. Дей-
ствительно, представьте себе сильную
бурю одной интенсивности над од-
ним и тем же промышленным райо-
ном во второй половине XIX в. и сей-
час, во второй половине XX в. Со-
вершенно ясно, что сейчас, при не-
обычайно разветвленном и сложном
производстве, занимающем громад-
ные площади, экономический ущерб
от такой бури будет значительно
большим, чем раньше, даже если
учитывать техническое совершенство
современных конструкций. Или, на-
пример, всепогодность современных
самолетов — в чем она заключается?
В том, что современные самолеты
действительно могут летать в слож-
ных метеорологических условиях, но
только тогда, когда эти условия точ-
но предсказаны синоптиком.
И первый, и второй примеры (а
их можно привести много) говорят
о том, что с ростом технического
уровня жизни учет погоды в наших
действиях, при принятии экономиче-
ских и многих других решений, дод-
жей становиться все более полным
и точным.
Одним словом, если раньше нау-
ка об атмосфере — метеорология —
была уделом узкого круга специа-
3
листов, то теперь знание ее основ
необходимо каждому активному чле-
ну нашего общества. В условиях все
более тесных взаимосвязей между
природой и человеком (а совершен-
ство этих связей зависит от нас са-
мих) проблема „всеобщего метеоро-
логического обучения” приобретает
очень большое значение.
Эта книга должна помочь мно-
гим познакомиться с атмосферой как
с особой физической средой, в кото-
рой мы живем и в которой форми-
руется погода. Автор рассказывает в
ней о многих сторонах жизни воз-
душной оболочки Земли. Можно ска-
зать, слишком о многих. На первый
взгляд, книга кажется перегруженной
описанием множества „второстепен-
ных” атмосферных процессов в
ущерб подробности описания „глав-
ных” закономерностей. Но автор не
мог поступить иначе, если хотел дать
хотя бы приблизительно правдопо-
добную картину атмосферы. Атмос-
фера, как известно, является слож-
ной системой, причем то, что мы на-
зываем погодой, создается в резуль-
тате взаимодействия большого числа
самых разных процессов, о которых
и пишет автор.
Сложность атмосферных процес-
сов отчетливее всего проявляется,
когда решают задачу прогноза по-
годы. Президент Академии наук
СССР, академик, замечательный со-
ветский физик С. И. Вавилов как-то
назвал прогноз погоды среди трех
труднейших и актуальнейших науч-
ных проблем нашего времени. Две
другие — разработка способов эф-
фективного лечения злокачественных
опухолей и создание управляемой
термоядерной реакции.
Чтобы читатель усвоил основные
идеи книги, автор иногда повторяет
4
и разъясняет их в нескольких ме-
стах. И это не кажется лишним.
Некоторые заключения автор предос-
тавляет сделать самому читателю.
Это тоже правильный прием, помо-
гающий осмысленно усваивать мате-
риал.	" ’ ~
Математических выражений в
книге практически нет. Надо сказать,
что это иногда затрудняет изложе-
ние, но автор твердо придерживает-
ся принципа максимальной доступ-
ности. Вместе с тем содержание кни-
ги представляет собой как бы
уменьшенную копию несколько пере-
работанного вузовского курса общей
метеорологии, но в самом элементар-
ном изложении. В этом сочетании
большой доступности изложения и
основательности, с которой подобран
материал, и заключается ценность
книги.
На страницах книги читатель
встретит не только классические ис-
тины, но и ряд последних открытий
в области метеорологии. Точка зре-
ния автора на некоторые из них не
всегда совпадает с выводами, сде-
ланными в нашей научной литерату-
ре. К этим местам текста даны при-
мечания.
А. Угрюмое
Настоящая книга,
как и предыдущие мои работы,
посвящена моей жене
Глории
и нашим детям
Дебре и Дэвиду
Настоящая книга появилась в связи
с убеждением автора, что обычный
курс метеорологии необходимо до-
полнить сведениями об изменениях
климата. Существует множество в
общем удачных попыток создать не-
кий курс метеорологии. Но в боль-
шинстве курсов либо имеет место ис-
ключительно количественный харак-
тер изложения, что непригодно для
неспециалистов, либо не учитываются
влияние Климатических условий и
роль океанов в развитии атмосфер-
ных процессов. Кроме того, при рас-
смотрении изменений, происходящих
в атмосфере, все более и более важ-
ная роль отводится непрерывно раз-
вивающейся биометеорологии.
Автор стремился дать общий
подход к восприятию различных сто-
рон описываемых явлений. Книга
предназначена для студентов двух-
и четырехлетних неметеорологиче-
ских колледжей. В ней не использу-
ется математический аппарат. Автор
не пытался также с энциклопедиче-
ской полнотой рассмотреть все обла-
сти современной метеорологии. Но
все же в книге освещены все те во-
просы, которые представляются су-
щественными и интересными для
общего ознакомления с предметом.
Книга имеет особенности, кото-
рые облегчают использование ее уча-
щимися: краткое изложение содер-
жания каждой главы, краткий сло-
варь метеорологических терминов,
несколько приложений.
Автор приносит благодарность
всем, участвовавшим в Составлении
данной книги.
Дж. С. Вайсберг
Введение
Окружающая среда, в которой про-
текает наша жизнь, представляет со-
бой совокупность .множества факто-
ров, в том числе погоды и климата.
Существование животного и расти-
тельного мира теснейшим образом
связано с изменением метеорологиче-
ских условий. Подлинное знание на-
шей планеты и природной среды на
ней будет достигнуто лишь тогда,
когда будут познаны фундаменталь-
ные закономерности атмосферных
процессов и их влияние на земную
поверхность.
В течение нескольких последних
десятилетий метеорология быстро
развивалась и теперь превратилась
в разветвленную и перспективную
науку, оставившую позади множест-
во наивных представлений, господ-
ствовавших каких-нибудь 100 лет на-
зад. Однако те метеорологические
связи и закономерности, которые
стали теперь очевидными для специ-
алистов, все еще остаются глубокой
тайной для широких кругов населе-
ния. Поэтому очень многое можно
и нужно сделать для распростране-
ния соответствующих знаний среди
неспециалистов.
Универсальной истиной, касаю-
щейся погоды, является тот факт,,
что погода изменчива. Изменяется
она на Земле повсеместно и непре-
рывно. Иногда эти изменения вы-
годны человеку и другим живым
организмам, населяющим нашу пла-
нету, а иногда наносят им большой
ущерб. Однако все еще не вполне
понятно, как именно возникают из-
менения погоды и почему многие из
них вообще происходят. Поэтому в
6
данной книге особое внимание уделе-
но вопросам обмена энергией между
газообразной, твердой и жидкой обо-
лочками Земли, а также описанию
последствий этого обмена.
Метеорологи, изучающие погоду
теоретически, исследуют множество
отдельных факторов — характеристик
погоды, называемых метеорологиче-
скими элементами*. К их числу от-
носятся, в частности, температура и
влажность воздуха, атмосферное
давление, ветер, солнечная радиация
и др. Метеорологи рассматривают
каждую из этих величин в отдель-
ности и соотношения между ними.
Прогноз погоды основывается на
том, чтобы, испольвуя открытые на-
укой закономерности, указать, каки-
ми будут эти взаимодействия метео-
рологических величин в будущем в
том или ином конкретном месте.
Более полное понимание погод-
ных явлений возможно лишь при не-
котором знакомстве с методами наб-
людений и исследований, исполь-
зуемыми в метеорологии. В связи с
этим в книге уделено внимание ме-
теорологическим приборам, приклад-
ной стороне различных методов ис-
следования, а также измерениям и
непрерывной регистрации изменений
погоды.
Глава 1
Атмосфера
Однажды кто-то заметил, что „уче-
ный хочет объяснить, а все осталь-
ное человечество хочет понять”. Это
замечание предлагалось даже счи-
тать простейшим определением науч-
ного подхода к природе. Но если в
качестве «Вещего для всех наук такое
определение нельзя считать ни впол-
не удачным, ни достаточно полным,
то к метеорологии оно подходит до-
вольно хорошо. Метеорологи дейст-
вительно преисполнены желания объ-
яснить природу земной атмдсферы
и непрерывных ее изменений. Осталь-
ные же люди на Земле пользуются
этими. (Объяснениями в повседневной
деятельности.
На протяжении тысячелетий лю-
ди полагали, что атмосфера, или,
точнее, воздух,— единое и простей-
шее вещество. Оно считалось одним
из немногих первичных веществ, име-
новавшихся элементами. Считалось,
что вместе с огнем, водой и землей
воздух образует все другие вещест-
ва в природе. Но благодаря успехам
физики мы теперь знаем, что воздух
представляет собой смесь газов, со-
стоящую не только из отдельных хи-
мических элементов, но и из их сое-
динений. Кроме того, в воздухе на-
ходится во взвешенном состоянии
много различных твердых и жидких
частиц. К их числу относятся, на-
пример, капли воды, водяной пар
и кристаллы льда, которые могут
одновременно содержаться, скажем,
в одном и том же облаке'. Газы,
составляющие атмосферу, могут
иметь и естественное происхождение,
и искусственное — попадать в атмос-
феру при сжигании различных видов
ископаемого топлива. Наконец, в ат-
мосферу выносится пыль при извер-
жении вулканов, проникает пыль из
космоса.
Вещества эти поступают в ат-
мосферу разными путями. Прелюде
чем приобрести современные свои
свойства и состав, земная атмосфера
прошла несколько промежуточных
стадий развития. Метеорологи рас-
полагают убедительными доказа-
тельствами того, что древняя ат-
мосфера весьма сильно отличалась
от современной и что состав ее, на-
чиная с самого ее возникновения,
постепенно изменялся. Человечество
непрерывно подвергается воздействию
погодных условий. Лед и снег, шква-
лы, жара и мороз, солнечная радиа-
ция, приходящая на земную поверх-
ность, в каждый момент нашего су-
ществования создают для нас раз-
личные дискомфортные ситуации или,
наоборот, весьма благоприятные ме-
теорологические условия. Метеороло-
гия в наши дни исследует причины
возникновения различных изменений
этих условий.
Происхождение и развитие
атмосферы
Современная земная атмосфера
представляет собой конечный резуль-
тат эволюции, начавшейся на пу-
стынной первичной Земле сразу пос-
ле ее возникновения и продолжав-
шейся на протяжении 3—4 миллиар-
дов лет. На таком долгом и неглад-
ком пути развития Земли ее атмос-
фера многократно изменяла свой со-
став и свойства.
Само слово „атмосфера”—древ-
негреческое: ,,атмос” означает пар. а
„сфайра” -г сфера. Однако теперь
мь< уже далеко ушли от такого при-
митивного определения и можем —
8
притом, как нам кажется, с большой
точностью — описать ту реальную ат-
мосферу, которую Земля имела на
ранних этапах развития. Мы облада-
ем и вполне удовлетворительным объ-
яснением тех изменений и эволюци-
онных процессов, которые воздейст-
вовали на атмосферу с момента ее
образования и в конце концов при-
вели ее к современному состоянию.
Атмосфера и жизнь
Существует несколько весьма разум-
ных гипотез относительно состава и
свойств первичной атмосферы Земли.
Одна из первых гипотез была выска-
зана Л. Пастером (1822—1895) во
второй половине XIX века. Пастер
предположил, что первичная атмос-
фера Земли не содержала кислорода
и что первыми видами живых орга-
низмов на нашей планете были, ве-
роятно, бактерии, у которых обмен
веществ происходил без участия кис-
лорода. Они носят название анаэроб-
ных. Многие виды анаэробных бакте-
рий существуют и по сей день. Пас-
тер также утверждал, что наличие
рислорода в атмосфере могло бы
воспрепятствовать развитию этих
бактерий и таким образом затормо-
зить появление жизни на нашей пла-
нете.
Первичная атмосфера
Что послужило толчком к возникно-
вению атмосферы на Земле и какие
газы входили в состав первичной ат-
мосферы? На нашей планете сна-
чала не было вообще никакой
атмосферы. Возможно, молекулы
газов под действием тепла планеты
улетали в космос. По мере того как
Земля приобретала все более опреде-
ленную форму, начали появляться
атмосферные газы, первоначально
входившие в состав горных Пород,
находившихся как на поверхности,
так к под поверхностью планеты
(рис. 1-1).
На первичной Земле было мно-
го действующих вулканов. При из-
вержении их выбрасывались водйной
пар, пыль и множество газов, в том
числе углекислый газ, азот, окись
углерода, сернистые дымы (рис. 1-2).
Однако планета в это время ос-
тавалась еще настолько теплой, что
конденсироваться газы не могли. По
мере понижения температуры плане-
ты в атмосфере появилась вода, не
только газообразная, но и жидкая,
а при дальнейшем охлаждении ста-
ли выпадать обильные дожди*.
На еще горячей земной поверх-
ности выпавший дождь закипал и в
виде пара возвращался в атмосферу.
Этот процесс ускорял и охлаждение
земной поверхности. Зна<П<тёльная
часть выпавшей воды быстро, нахо-
дила путь в начинавшие формиро-
ваться океаны. Вулканические извер-
жения продолжали снабжать атмос-
феру водяным паром, который в ко-
нечном счете пополнял запасы жид-
кой воды на планете. Значительная
часть углекислого газа, легко раство-
ряющегося в воде, вымывалась из
атмосферы дождями и начинала при-
нимать участие в биологических про-
цессах, происходивших на Земле. С
’геохимической точки зрения из уг-
лекислого газа на Земле образова-
лись все известняковые горные поро-
ды.
9
Рис. 1-1. Предполагается, что сов-
ременная атмосфера Земли возникла
в результате эволюции первичной
атмосферы, представленной на этом
рисунке.
Рис. 1-2. Извержение вулкана Сурт-
сей в Вестманнаэйяре, Исландия,
1966.
Возникновение органических
соединений
В 1920-х годах английский биолог-
теоретик И. Хелден установил, что
первичная атмосфера, по-видимому,
содержала углекислый газ, водяной
пар и аммиак (соединение азота).
Эти вещества образовали основу для
зарождения первых органических
соединений в водоемах и морях пер-
вичной Земли. Энергию для химиче-
ских реакций, объединяющих эти ве-
щества в сложные молекулы, могли
доставлять ультрафиолетовые солнеч-
ные лучи, интенсивно падавшие на
еще недостаточно защищенную от
них Землю.
Взгляды Хелдена были пересмот-
рены советским ученым А. И. Опа-
риным, который считает, что состав
первичной атмосферы был несколько
иным. Он полагает, что основными
газообразными составными частями
первичной атмосферы были водород,
водяной пар, аммиак и метан (сое-
динение углерода, аналогичное бо-
лотному. газу).
10
Многие исследователи высказы-
вали другие соображения о соедине-
ниях, входивших в состав первичной
атмосферы. Так, например, П. Абель-
сон считает, что первичная атмосфе-
ра была богата азотом, водородом и
углекислым газом и что эти газы
под действием ультрафиолетовых лу-
чей вступали в реакции друг с дру-
гом, что и привело к возникновению
первичных органических соединений.
Примерно 2,5—3 миллиарда лет
назад под влиянием солнечной ради-
ации и ее взаимодействия с газами
атмосферы начали возникать органи-
ческие вещества. В результате про-
цессов, природа которых пока не вы-
яснена, они образовали сложные
клетки, ставшие основой первичных,
а затем и более развитых форм жиз-
ни. Под воздействием некоторых
ферментов, игравших роль катализа-
торов, в первичных органических
клетках возник обмен веществ, кото-
рый способствовал постепенному раз-
витию более крупных органических
соединений.
Кислород, один из главных га-
зов, поддерживающих жизнь на Зем-
ле, в чистом виде начал поступать
в атмосферу на сравнительно позд-
нем этапе развития планеты. Хотя
происхождение первоначальных запа-
сов кислорода и остается еще неяс-
ным, все же существует предполо-
жение, что первичный кислород поя-
вился в результате взаимодействия
солнечной радиации с молекулами
воды, находившимися в атмосфере.
Это взаимодействие приводило к
расщеплению молекул воды на газо-
образные водород и кислород. Сво-
бодный кислород становился доступ-
ным для развивающихся живых ор-
ганизмов, которые нуждались в нем.
Такую последовательность событий
ставят под сомнение некоторые уче-
ные, не разделяющие мнения как о
количестве кислорода, образующего-
ся при распаде молекул воды, так и
о продолжительности периода, необ-
ходимого для накопления в атмосфе-
ре современного количества кислоро-
да. Эти ученые считают более веро-
ятным, что кислород образовался в
результате обмена веществ в пер-
вичном растительном покрове Земли
и стал побочным продуктом фото-
синтеза. Когда такой фотосинтетиче-
ский кислород накопился в атмосфе-
ре в значительном количестве, он
вызвал большие изменения и в ха-
рактере земной атмосферы м в жи-
вых организмах, населяющих нашу
планету*.
Таким образом, атмосфера не
сразу приняла современное состоя-
ние, которое теперь хорошо изучено
(табл. 1-1). Она состоит из 4 основ-
ных и нескольких второстепенных
газов и, кроме того, содержит много
различных переменных составных ча-
стей, называемых примесями. Коли-
чество примесей сильно зависит от
характера земной поверхности в
каждом конкретном месте, а также
Таблица 1-1. Газы атмосферы
Постоянные состав- ные части атмосферы	Объем (в % %)
Азот	78.084
Кислород	20,946
Аргон	0,934
Углекислый газ	0.033
Неон	0,000 018 t
Гелий	0,00 000 524
Метан	0.000 002
КриптбИ	0,00 000 114
Водород	0,0 000 005
Окислы азота	0,0 000 005
Ксенон	0,000 000 087
11
Рис. 1-3. Антуан Лоран Лавуазье.
Деталь картины Жака Луи Давида
«Господин и госпожа Лавуазье».
от числа и вида живущих там орга-
низмов. Человек, конечно, тоже уча-
ствует в формировании состава этих
примесей.
К числу атмосферных примесей
относятся, в частности, водяной пар,
озон, перекись водорода, аммиак, се-
роводород, окись углерода, серни-
стый газ, пыль, различные соли и т. д.
Легко видеть, что газовый состав
современной атмосферы сильно отли-
чается от газового состава первич-
ной атмосферы и отражает многие
особенности ее эволюции.
Рис. 1-4. Бобовое растение с корне
выми узелками.
Состав атмосферы
Великий французский ученый А. Ла-
вуазье (1743—1794) первым устано-
вил, что воздух представляет собой
смесь газов (рис. 1-3). Лавуазье ис-
следовал эти газы и определил ос-
новные их свойства. Однако пред-
ставления его о природе земной ат-
мосферы частично были ошибочны.
В нижнем слое атмосферы, в
тропосфере, состав воздуха сравни-
тельно однороден. Именно этот слой
особенно интересен для метеороло-
гов, поскольку в нем формируется
погода.
Газы атмосферы
Самый распространенный в атмосфе-
ре газ — азот. В нижних слоях ат-
мосферы содержится 78% этого газа.
Будучи в газообразном состоянии
химически инертным, азот в соедине-
ниях, называемых нитратами, игра-
ет важную роль в обмене веществ
12
в растительном покрове и животном
мире.
Животные не могут усваивать
азот непосредственно из воздуха. Но
он входит в состав пищи, которую
животные получают ежедневно в ви-
де корма. Свободный азот из воз-
духа захватывается бактериями, со-
держащимися в корнях таких расте-
ний, как бобовые (рис. 1-4). Нитра-
ты, создающиеся при этом растения-
ми, становятся доступными для жи-
вотных, питающихся этими растения-
ми.
В биологическом отношении са-
мый активный газ атмосферы — кис-
лород. Бго содержание в атмосфе-
ре — около 21 % — <СРавнителыно неиз-
менно. Это объясняется тем, что
непрерывное использование кислоро-
да животными уравновешивается вы-
делением его растениями. Животные
поглощают кислород в процессе ды-
хания. Растения же выделяют его
как побочный продукт фотосинтеза,
но и поглощают его при дыхании.
В результате этих и других взаимо-
связанных процессов общее количест-
во кислорода в земной атмосфере,
по крайней мере в настоящее время,
более или менее сбалансировано,
т. е. приблизительно постоянно.
С точки зрения метеоролога и
климатолога одной из самых важных
составных частей атмосферы являет-
ся углекислый газ. Хотя по объему
он занимает всего 0,03%, изменение
его содержания может коренным об-
разом изменить погоду и климат
Земли. Позднее мы рассмотрим бо-
лее подробно основные атмосферные
процессы, в которых углекислый газ
играет важную роль. Однако сейчас
интересно отметить, что удвоение
содержания углекислого газа в ат-
мосфере, т. е. увеличение его объема
до 0,06%, может повысить темпера-
туру на земном шаре на 3°С. На
первый взгляд такое повышение
кажется незначительным. Но оно
стало бы причиной коренного изме-
нения климата на ®сей Земле.
Приблизительно в течение 120 лет,
прошедших после начала великой
промышленной революции прошло-
го века, человечество непрерывно
увеличивало выброс в атмосферу не
только углекислого, но и других га-
зов. И хотя количество углекислого
газа в атмосфере пока не удвоилось,
средняя температура воздуха на
Земле за период с 1869 по 1940 г.
тем не менее выросла на ГС. Прав-
да, предполагают, что содержание
углекислого газа на Земле меня-
лось и в прошлом. Изменения эти
безусловно могут влиять на климат
и потому приковывают к себе внима-
ние метеорологов и климатологов все-
го мира.
В атмосфере есть газы, которые
не участвуют в биологических про-
цессах, однако некоторые из них иг-
рают важную роль в переносе энер-
гии в высоких слоях. К числу таких
газов относятся аргон, неон, гелий,
водород, ксенон, озон (трехатомная
разновидность кислорода — Оз).
Другие вещества в атмосфере
Кроме перечисленных выше газов в
атмосфере находится много веществ
в твердом и в жидком состоянии.
Так, в атмосферу поступают различ-
ные виды пыли (в результате про-
мышленной деятельности человека,
при сдувании верхнего слоя почвы
ветром), а при вулканических извер-
жениях, кроме того, водяной пар и
сернистый газ. В атмосферу перено-
сится с растительного покрова бес-
13
численное количество пыльцы, спор
и семян. В атмосфере встречаются
также различные микроорганизмы.
Все эти примеси ветер перено-
сит на тысячи километров.
Вместе с брызгами морской воды в
атмосферу поступают кристаллики
солей.
Булкам Кракатау при изверже-
нии, происшедшем в 1883 г., выбро-
сил в атмосферу дым и пепел. В
районе извержения при заходе солн-
ца наблюдалась зеленая вечерняя
заря. Пепел, занесенный в атмосфе-
ру, оказывал значительное влияние
на приход солнечной радиации на
земную поверхность в северном по-
лушарии в течение 1—3 лет. Есть
доказательства того, что этот пепел
несколько охладил атмосферу.
Различные газы и твердые ча-
стицы, попав в атмосферу, по-раз-
ному влияют на условия погоды. В
частности, они поглрщают часть лу-
чистой энергии, приходящей к атмос-
фере извне. Кристаллики солей ста-
новятся ядрами конденсации и уча-
ствуют в процессах образования
дождя и других видов осадков, т. к.
водяной пар конденсируется на крис-
талликах солей и на других твер-
дых частицах, взвешенных в воздухе.
Слои атмосферы
До начала XX века метеорологи счи-
тали всю атмосферу более или ме-
нее однородной. В частности, они
были убеждены в том, что темпера-
тура воздуха в атмосфере равномер-
но убывает с высотой. Лишь в на-
чале XX века было установлено сло-
14
истое строение атмосферы. На рис.
1-6 представлено (вертикальное строе-
ние атмосферы.
Исследование высоких слоев ат-
мосферы с помощью различных ша-
ров-зондов и ракет — аэрономия —
представляет собой сравнительно мо-
лодую область метеорологии*. В на-
стоящее время уже известно, что с
увеличением высоты некоторые физи-
ческие и химические свойства атмос-
феры изменяются коренным образом.
Первые же вертикальные зондирова-
ния показали, что значительно меня-
ется температура воздуха. Но лишь
позже выяснилось, что изменяется
она далеко не во всех слоях атмос-
феры одинаково. По мере удаления
от Земли свойства атмосферы, в том
числе значения температуры, все
время изменяются (рис. 1-7).
Изменение температуры воздуха
с высотой
Чтобы несколько упростить рассмот-
рение вопроса, атмосферу подразде-
ляют на три главных слоя. Рассло-
ение атмосферы —в первую очередь
результат неодинакового изменения
температуры воздуха с высотой.
Нижние два слоя сравнительно одно-
родны по составу. По этой причине
обычно говорят, что они образуют
гомосферу.
Тропосфера. Нижний слой атмос-
феры называется тропосферой. Сам
этот термин означает „сфера поворо-
та” и связан с характеристиками
турбулентности данного слоя. Все
перемены погоды и климата являют-
ся результатом физических, процес-
сов, происходящих именно в этом
слое. В XVIII веке, поскольку изу-
чение атмосферы ограничивалось
только этим слоем, считалось, будто
обнаруженное в нем уменьшение
температуры воздуха с высотой при-
суще и всей остальной атмосфере.
Различные превращения энергии
происходят в первую очередь имен-
но в тропосфере. Вследствие непре-
рывного соприкосновения воздуха с
земной поверхностью, а также по-
ступления в него энергии из космо-
са, он приходит в движение. Верх-
няя граница этого слоя располагает-
ся там, где уменьшение температуры
с высотой сменяется ее возрастани-
ем,— примерно на высоте 15—16 км
над экватором и 7—8 км над по-
люсами. Как и сама Земля, атмосфе-
ра под влиянием вращения нашей
планеты тоже несколько сплющена
над полюсами и разбухает над эк-
ватором. Однако этот эффект выра-
жен в атмосфере значительно силь-
нее, чем в твердой оболочке Земли*.
Рис. 1-5а. Технологический спутник
для исследования земных ресурсов.
Рис. 1-56. Карты погоды, рассчи-
танные на ЭВМ по спутниковым
данным.
11
Рис. 1-6. Обычное вертикальное рас-
пределение плотности атмосферы.
Атмосфера постепенно переходит в
область, обозначенную на рисунке
как* „Космос” (ближний), Бблыпая
часть массы атмосферы сосредоточе-
на в слое до высоты около 29 км.
Рис. 1-7. Слои атмосферы, выделен-
Температура, ° С
В направлении от поверхности
Земли к верхней границе тропосферы
температура воздуха понижается.
Над экватором минимальная темпе-
ратура воздуха составляет околб
—62°С, а над полюсами около
—45®С. Однако в зависимости от
пункта измерений температура мо-
жет быть несколько иной. Так, над
островом Ява иа верхней границе
тропосферы температура воздуха па-
дает до рекордно низкого значения
—95°С.
Верхняя граница тропосферы на*
зывается тропопаузой. В умеренных
широтах более 75% массы атмосфе-
ры лежит ниже тропопаузы. В тро-
пиках же в пределах тропосферы на-
ходится около 90% массы атмосфе-
ры.
Тропопауза была открыта в
1899 г., когда в вертикальном про-
филе температуры на некоторой вы-
соте был обнаружен ее минимум, й
затем температура незначительно по-
вышалась. Начало этого повышения
означает переход к следующему
слою атмосферы —к стратосфере.
Стратосфера. Термин стратосфе-
ра означает „сфера слоя” и отража-
ет прежнее представление о единст-
венности слоя, лежащего выше тро-
посферы. Стратосфера простирается
до высоты около 50 км над земной
поверхностью. Особенностью ее яв-
ляется, в частности, резкое повыше-
ние температуры воздуха по сравне-
нию с исключительно низкими значе-
ниями ее в тропопаузе. В умеренных
широтах температура в стратосфере
повышается примерно до —40°С*.
Это повышение температуры объяс-
няют реакцией образования озона —
одной из главных химических реак-
ций, происходящих в атмосфере.
16
Озон представляет собой особую
форму кислорода. В отличие от
обычной двухатомной молекулы кис*
лорода (Оз), озон состоит из трех-
атомных его молекул (Os). Появля-
ется он в результате взаимодействия
обычного кислорода с лучистой энер-
гией, поступающей в верхние слои
атмосферы.
Основная масса озона сосредо-
точена на высотах примерно 25 км,
но в целом слой озона представляет
собой сильно растянутую по высо-
те оболочку*, охватывающую почти
всю стратосферу. В Озоносфере уль-
трафиолетовые лучи чаще и сильнее
всего взаимодействуют с атмосфер-
ным кислородом. Лучистая энергия
вызывает распад обычных двух-
атомных молекул кислорода на от-
дельные атомы. В свою очередь ато-
мы кислорода часто снова присоеди-
няются к двухатомным молекулам и
образуют молекулы озона. Таким же
образом отдельные атомы кислорода
соединяются в двухатомные молеку-
лы. Интенсивность образования озо-
на оказывается достаточной для то-
го, чтобы в стратосфере существовал
слой высокой его концентрации.
Взаимодействие кислорода с уль-
трафиолетовыми лучами — один из
благоприятных процессов в земной
атмосфере, способствующих поддер-
жанию жизни на Земле. Поглощение
озоном этой энергии препятствует
излишнему поступлению ее на зем-
ную поверхность, где создается имен-
но такой уровень энергии, который
пригоден для существования зем-
ных форм жизни**. Возможно, в
прошлом на Землю поступало боль-
шее количество энергии, чем теперь,
что и оказывало влияние на возник-
новение первичных форм жизни на
нашей планете. Но современные жи-
вые организмы не выдержали бы
поступления от Солнца более значи-
тельного количества ультрафиолето-
вой радиации.
Озоносфера поглощает часть лу-
чистой энергии, проходщей через ат-
мосферу. В результате этого в озо-
носфере устанавливается вертикаль-
ный градиент температуры воздуха
примерно 0,62°С иа 100 м, т. е,
температура повышается с высотой
вплоть до верхнего предела страто-
сферы— стратопаузы (50 км).
На высотах от 50 до 80 км рас-
полагается слой атмосферы, называ-
емый мезосферой. Слово „мезосфера”
означает „промежуточная сфера”,
здесь температура воздуха продол-
жает понижаться с высотой.
Выше мезосферы, в слое, назы-
ваемом термосферой, температура
снова растет с высотой примерно до
1000°С, а затем очень быстро пада-
ет до —96°С. Однако падает не
беспредельно, потом температура
снова увеличивается.
Ионосфера. Можно считать, что
ионосфера начинается с высоты око-
ло 80 км над поверхностью Земли.
Расчленение атмосферы на от-
дельные слои довольно легко заме-
тить по особенностям изменения тем-
пературы с высотой в каждом слог
В отличие от упомянутых ранее
слоев, ионосфера выделена не по
температурному признаку. Главная
особенность ионосферы — высокая
степень ионизации атмосферных га-
зов. Эта ионизация вызвана погло-
щением солнечной энергии атомами
различных газов. Ультрафиолетовые
и другие солнечные лучи, несущие
кванты высокой энергии, поступая в
атмосферу, ионизируют атомы азота
и кислорода — от атомов отрывают-
ся электроны, находящиеся на внеш-
2 1157
17
них орбитах. Теряя электроны, атом
приобретает положительный заряд.
Если же- к атому присоединяется
электрон, то атом заряжается отри-
цательно. Таким образом, ионосфера
является областью, имеющей элек-
трическую природу, благодаря кото-
рой становятся возможными многие
виды радиосвязи.
Ионосферу делят на несколько
слоев, обозначая их буквами D, В,
Fi н F2.* Эти слои имеют и особые
названия. Разделение на слои вызва-
но несколькими причинами, среди ко-
торых самая важная—неодинаковое
влияние слоев на прохождение ра-
диоволн. Самый нижний слой, D, в
основном поглощает радиоволны и
тем самым препятствует дальнейше-
му нх распространению.
Лучше всего изученный слой Е
расположен на высоте примерно
100 км над земной поверхностью. Его
называют также слоем Кеннелли —
Хевисайда по именам американского
и английского ученых, которые одно-
временно и независимо друг от дру-
га обнаружили его. Слой В, подобно
гигантскому зеркалу, отражает ра-
диоволны. Благодаря этому слою
длинные радиоволны проходят более
далекие расстояния, чем следовало
бы ожидать, если бы они распростра-
нялись только прямолинейно, не от-
ражаясь от слоя В (рис. 1-8).
Аналогичные свойства имеет и
слой F. Его называют также слоем
Эпплтона. Вместе со слоем Кеииел-
ли—Хевисайда он отражает радио-
волны к наземным  радиостанциям.
Такое отражение может происходить
под различными углами. Слой Эпплто-
на расположен ид высоте около
240 км ♦*.
Самая внешняя область атмосфе-
ры часто называется экзосферой.
18
Рис. 1-8. Влияние ионосферы на ра-
диоволны. Благодаря электрической
природе ионосферы отдельные ее
области могут быть использованы
для отражения радиоволн обратно
к земной поверхности.
Рис. 1-9. Гетеросфера и гомосфера —
слои атмосферы, выделенные по их
составу.
Этот термин укалывает на существо-
вание окраины космоса вблизи Зем-
ли. Определить, где именно кончает-
ся атмосфера и начинается космос,
трудно, поскольку с высотой плот-
ность атмосферных газов уменьшает-
ся постепенно и сама атмосфера
плавно превращается почти в ваку-
ум, в котором встречаются лишь от-
дельные молекулы. С удалением от
земной поверхности атмосферные га-
зы испытывают все меньшее притя-
жение планеты и с некоторой высо-
ты стремятся покинуть поле земного
тяготения. Уже на высоте примерно
320 км плотность атмосферы настоль-
ко мала, что молекулы, не сталкива-
ясь друг с другом, могут проходить
путь более 1 км. Самая внешняя
часть атмосферы служит как бы ее
верхней границей, которая располага-
ется на высотах от 480 до 960 км*.
Изменение состава атмосферы
Атмосферу можно разделить на слои
и по изменению ее газового состава.
Это изменение вызвано тем, что по-
ле земного тяготения удержйвает
атомы и молекулы тяжелых атмос-
ферных газов ближе к земной по-
верхности, чем атомы н молекулы
более легких газов (рис. 1-9).
Гомосфера. До высоты примерно
80 км состав атмосферы сравнитель-
но однороден. Эта часть атмосферы
получила название „гомосфера” („го-
мо” означает „то же самое”).
Гетеросфера. Сразу над гомосфе-
рой находится слой, состоящий из
двухатомных молекул азота. (Na) и
некоторого количества таких же мо-
лекул кислорода (О2). Этот слой
простирается до высоты примерно
246 км. Выше него молекулярный
азот и молекулярный кислород
встречаются редко**. Последний со-
держится здесь лишь в атомарном
состоянии (О), а не в обычном, ха-
рактерном для низких слоев атмосфе-
ры. Слой атомарного кислорода про-
стирается примерно до 960 км.
•Еще выше, (непосредственно над
слоем атомарного кислорода, распо-
ложен третий газовый слой. Он со-
стоит из атомов гелия (Не) и тянет-
ся до высоты 2400 км. Наконец,
выше гелиевого слоя обнаруживается
слой водорода (Н)>
Все эти слои объединяют назва-
нием „гетеросфера” („гетеро” значит
„различный”), Газы следующих друг
за другом слоев имеют все меньший
н меньший атомный вес. Толщина
каждого слоя зависит от интенсив-
ности поля , земного тяготения на со-
ответствующих высотах и его спо-
собности удерживать газы вблизи
Земли. Водород н гелий в ничтожно
малом количестве обнаруживаются
в самых верхних слоях атмосферы,
тогда как более тяжелые атомы и
особенно молекулы кислорода и азо-
та легко удерживаются на меньшем
расстоянии от земной поверхности.
Общие свойства атмосферы
Мы остановимся в первую очередь
на явлениях, происходящих в тропо-
сфере. В этом слое источником энер-
гии атмосферных движений служит
поглощенная солнечная радиация.
Чтобы яснее представить себе это,
рассмотрим, каким образом атмосфе-
ра реагирует на изменения прихода
этой радиации. Атмосферу можно
рассматривать как гигантскую тепло-
вую машину, которую в Действие
приводит лучистая энергия (радиа-
ция), излучаемая Солнцем н дости-
19
гающая Земли. Поскольку разные
участки Земли нагреваются неоди-
наково, между ними возникают пе-
репады атмосферного давления. Эти
перепады давления заставляют воз-
дух перемещаться из одних районов
в другие и тем самым служат причи-
ной возникновения ветра, шквалов и
в конечном счете всей циркуляции
атмосферы на нашей планете.
Известно, что любой газ как фи-
зическое тело не имеет формы, ес-
ли он не' заключен в сосуд. Газ
представляет собой в высшей степе-
ни подвижную и легко сжимаемую
среду, ограниченную стенками сосу-
да, в котором он находится. В атмо-
сфере он всегда находится под дав-
лением молекул воздуха, содержаще-
гося в вышележащих слоях.
Молекулы газа непрерывно дви-
жутся под действием тепла, подво-
димого к газу. Движущиеся молеку-
лы газа сталкиваются друг с дру-
гом и со стенками сосуда, в котором
находятся. Поведение молекул воз-
духа обычно описывают законы Бой-
ля-Мариотта и Гей-Люссака.
Атмосфера реагирует на измене-
ния температуры, давления и объе-
ма совершенно так же, как и все
другие газы. Поэтому метеорологи
изучают атмосферу, используя общие
газовые законы, известные из физи-
ки.
Атмосферу и все содержащиеся
в ней примеси удерживает вблизи
Земли сила тяжести. Земное тяготе-
ние обусловливает вес воздуха, т. е.
создает атмосферное давление на по-
верхности планеты. Это давление ис-
пытывает каждый квадратный санти-
метр земной поверхности, общая
площадь которой составляет 510
миллионов км2. Так как полный
вес атмосферы равен примерно
5 000 000 000 миллионов тонн, то она
действует !на каждый квадратный са/н-
тиметр земной поверхности с силою
около 1 кг.
Плотность воздуха на уровне мо-
ря составляет округленно 1,3 кг/м3,
с высотой она, как и давление, быст-
ро уменьшается.
Воздух представляет собой легко
сжимаемую и, как правило, химиче-
ски устойчивую среду. Вследствие
определенного веса молекул и сжи-
маемости газовой среды большинство
молекул, образующих атмосферу,
находится в нижнем слое, равном
нескольким километрам. Поэтому не
меньше половины общей массы ат-
мосферы располагается на высотах
до 6 км, хотя в целом она и про-
стирается до высоты нескольких ты-
сяч километров. Вес газовых моле-
кул, находящихся в вертикальном
столбе атмосферы, как бы прижи-
мает большинство наземных предме-
тов к земной поверхности. Однако,
несмотря на то, что выше 6 км чис-
ло газовых молекул сравнительно с
нижними слоями уменьшается, все
же и здесь их еще тоже находится
довольно много.
Закон Бойля—Мариотта
Этот закон, открытый английским фи-
зиком Р. Бойлем (1627—1691)*, яв-
ляется одним из самых фундамен-
тальных газовых законов, использу-
емых исследователями при изучении
реакции газов на изменение физиче-
ских условий.
Закон БойлЯг—Мариотта гласит,
что у заданной массы газа, находя-
щегося при постоянной температуре,
произведение давления на объем
также есть постоянная величина. В
20
алгебраической форме закон выгля-
дит так:
PV=K.
Это уравнение обозначает, что
если объем газа (V) уменьшается в
несколько раз, то для поддержания
постоянного значения К давление
этого газа (Р) должно увеличиться
во столько же раз. Другими слова-
ми, если поддерживается постоянная
температура газа, то его объем об-
ратно пропорционален давлению.
Закон Шарля и Гей-Люссака*
Этот закон, связывающий объем га-
за с его температурой, независимо
друг от друга открыли Ж. Шарль
(1746—1823) и Ж. Гей-Люссак
(1778—1850). Оба французских фи-
зика произвели одинаковые опыты
для исследования поведения газов
при разных условиях. Закон Шарля
и Гей-Люссака гласит, что если
объем газа остается постоянным, то
при повышении температуры этого
газа на один градус давление газа
увеличится на 1/273 часть величины,
которую газ имел при температуре
0°С.
Наоборот, если поддерживается
постоянное давление газа, то увели-
чение его объема будет прямо про-
порциональным возрастанию его тем-
пературы. При увеличении темпера-
туры на l^C объем газа будет воз-
растать на 1/273 часть величины, ко-
торую он имел при температуре 0°С.
В алгебраической форме этот закон
записывают так:
_ v 64-273
1	1 6+273 *
Соотношения между тремя ха-
рактеристиками газа — объемом, дав-
лением и температурой — имеют
важное значение для метеорологии.
Объем, давление и температура мас-
сы воздуха при перемещении ее из
одной местности в другую могут из-
меняться. Это особенно заметно в
том случае, когда масса воздуха
поднимается или, наоборот, соверша-
ет нисходящее движение из более
высоких слоев атмосферы в направ-
лении к земной поверхности.
Давление водяного пара
Помимо атмосферного давления,
обусловленного гравитационным по-
лем Земли, в любой массе воздуха
метеоролог должен принимать во
внимание и другие факторы. Один из
самых важных факторов — давление
водяного пара, которое является
давлением молекул воды, содержа-
щихся в воздухе. Если происходит
испарение и количество пара в возду-
хе увеличивается, то и давление,
производимое водяным паром, тоже
возрастает. В конце концов достига-
ется такое состояние пара, при ко-
тором число молекул воды, перехо-
дящих из нее в воздух, становится
равным числу молекул, возвращаю-
щихся из воздуха обратно в воду.
Пар, находящийся в этом состоянии,
называется насыщенным.
Водяной пар является перемен-
ной составной частью воздуха. Пос-
кольку растения и животные в про-
цессе дыхания и испарения теряют
воду, некоторое количество ее в ви-
де пара Попадает в атмосферу. Ког-
да этот пар прибавляется к пару,
поступающему с поверхности водое-
мов, общее количество пара в атмос-
фере может стать значительным.
Весь водяной пар в атмосфере сос-
редоточен, по-видимому, на высотах
не более 13,5 км**. Количество его
21
в воздухе колеблется от значений,
близких к нулю в пустынях, до при-
мерно 4% объема в тропических
широтах.
Краткое содержание главы
Если в древние времена воздух счи-
тался одним из четырех простых
элементов природы, то теперь извест-
но, что он представляет собой слож-
ную смесь газов и взвешенных в
ней частиц. Современная атмосфера
сформировалась в результате мно-
жества постепенных изменений и со-
держит примерно 78% азота, 21%
кислорода и около 1% большого чис-
ла других составных частей. Газо-
образная оболочка в виде нескольких
отличающихся друг от друга сло-
ев — тропосферы, ^стратосферы, мезо-
сферы и термосферы — окружает
Землю. Все слои имеют примерно
одинаковый основной газовый состав,
но температурные характеристики
их значительно различаются. Самая
внешняя часть атмосферы называется
также ионосферой, что связано с ее
электрическими свойствами. Атмосфе-
ра реагирует на действие силы тяже-
сти, на поступление или потерю теп-
ла и на изменение давления в со-
ответствии с газовыми законами, от-
крытыми в XVII и XVIII веках
Бойлем, Мариоттом, Шарлем и Гей-
Люссаком. Среди всех слоев атмос-
феры наибольшее значение имеет
тропосфера, так как именно она со-
держит основную часть массы воз-
духа и в ней происходят основные
погодные процессы.
Ключевые слова
анаэробные бактерии
атмосфера
аэрономия
гетеросфера
гомосфера
давление водяного пара
ионизация
с ионосфера
мезосфера
озон
озоносфера
слой Е
стратопауза
стратосфера
термосфера
тропопауза
тропосфера
экзосфера
Глава 2
Энергия Солнца
в атмосфере
Земная атмосфера представляет со-
бой динамичную газовую оболочку.
В результате взаимодействия Солн-
ца, атмосферы, поверхности суши и
водоемов, т. е. в результате обмена
энергией между ними создаются раз-
личия температуры воздуха на на-
шей планете. Движения воздуха есть
следствие температурных различий
между взаимодействующими воздуш-
ными массами, поскольку эти массы
имеют и разную плотность. Воздух
движется из районов, где плотность,
его больше, в районы, где она мень-
ше.
Температурные различия воздуш-
ных масс обусловлены тем, что при-
ход лучистой энергии различен в
разных географических районах. В
водоемах энергию поглощает более
глубокий поверхностный слой, чем на
суше, но зато и теряет тепло суша
быстрее, чем вода. Поэтому характер
земной поверхности определяет то
количество тепла, которое она может
отдать атмосфере.
Тепловое движение молекул воз-
духа и их столкновения между со-
бою проявляются в виде давления,
которое, таким образом, есть прямое
следствие термического состояния
воздушной массы.
Когда происходит поглощение
тепла, молекулы начинают двигать-
ся быстрее и объем воздуха увели-
чивается. Плотность его при этом
уменьшается, т. е. число молекул в
единице объема становится меньше.
Поскольку плотность нагревшейся
порции воздуха меньше плотности
окружающей его ненагретой среды,
то возникает сила плавучести. Это
ЭВ8ЧИТ, что появляется импульс, за-
ставляющий нагревшуюся порцию
воздуха подниматься. Поднимающий-
ся воздух оставляет за собой об-
24
ласть низкого атмосферного давле-
ния. В эту область устремляется хо-
лодный и плотный воздух, и давле-
ние здесь вновь повышается. Нагре-
тый воздух продолжает восходящее
движение до тех пор, пока его тем-
пература не окажется равной тем-
пературе окружающей среды.
Процесс замещения поднимающе-
гося теплого воздуха холодным и
более плотным воздухом называется
конвекцией*. Итак, вертикальные
движения воздуха вызваны его не-
равномерным нагреванием (рис. 2-1).
Если посмотреть, как распреде-
ляется атмосферное давление по зем-
ной поверхности, можно заметить,
что, несмотря на зависимость его от
силы тяжести, действующей на воз*
дух, в разных точках планеты оно не
одинаково. В поле приземного давле-
ния есть области, в которых оно ни-
же или выше, чем в соседних обла-
стях, что объясняется различием
температуры, радиационных условий
и характера земной поверхности.
Используемые далее термины
„повышенное давление*’ и „понижен-
ное давление” характеризуют ту или
иную область только относительно
окружающих районов. Например, об-
ласть пониженного давления в уме-
ренных широтах существенно отли-
чается от области низкого давления
в так называемом глазу тропиче-
ского циклона.
Можно заметить, что над гори-
зонтальной поверхностью воздух
стремится двигаться из области по-
вышенного давления, где он „нако-
пился”, в сторону области понижен-
ного давления. Скорость этого дви-
жения определяется разностью дав-
ления, так называемым градиентом
давления. (Вертикальные же движе-
ния типа конвекции поддерживают-
Рис. 2-1 Конвективные движения в
жидкости, переносящие тепло. Жид-
кость, находящаяся около дна хи-
мического стакана, нагревается, и
плотность ее здесь становится мень-
ше, чем в верхней части стакана,
где нагревания не происходит.
ся разностями температуры и плот-
ности поднимающегося и окружаю-
щего воздуха.) При этом область по-
ниженного давления характеризуется
сходящимися движениями холодного
воздуха, который нагревается и на-
чинает подниматься. В области же
повышенного давления опускающий-
ся воздух достигает земной поверх-
ности и начинает растекаться (днвер-
гировать). Горизонтальное движение
воздуха от области повышенного к
области пониженного давления и соз-
дает ветер.
Распределение атмосферного дав-
ления по земной поверхности изобра-
жают на карте погоды с помощью
линий одинакового давления — изо-
бар. Чем теснее лежат изобары на
карте погоды, тем больше градиент
давления и тем сильнее ветер. В об-
ласти пониженного давления гра-
диент обычно больше и ветер силь-
нее, чем в области повышенного дав-
ления.
Атмосферное давление уменьша-
ется с увеличением высоты из-за со-
ответствующего уменьшения плотно-
сти воздуха. Например, давление на
уровне моря 'примерно вдвое боль-
ше, чем на высоте 6 км. Это объяс-
няется тем, что ниже этого уровня
сила тяжести удерживает около по-
ловины всей массы воздуха. На еще
больших высотах плотность воздуха
продолжает уменьшаться. Соответст-
венно и давление продолжает падать
с высотой, но уже медленнее, чем
в нижних слоях атмосферы.
Таким образом, само давление и
его влияние на ветер в свою оче-
редь зависят от высоты и темпера-
туры: высота определяет ту массу
воздуха, которая создает давление
на данном уровне, температура же
определяет плотность и в конечном
счете давление.
Перемещения ^оз^ха перерас-
пределяют энергию, получаемую ат-
мосферой извне. Такие области, как
Арктика, в течение длительных пери-
одов времени испытывают значитель-
ный дефицит лучистой энергии, т. е.
теряют большее количество энергии,
чем получают от Солнца. .В области
же экватора приходит больше лучи-
стой энергии, чем уходит. Постоян-
ная циркуляция атмосферы и океа-
на — самых подвижных оболочек
Земли — перераспределяет эту энер-
гию таким образом, что в Масштаб/
всей Земли в среднём за ряд дат
приход и расход энергии находятся
в равновесии.
25
До сих пор имеется еще много
неясного в представлениях о перехо-
де одних форм энергии в атмосфере
в другие и об обмене энергией меж-
ду атмосферой и поверхностью Зем-
ли. Еще ждут объяснения процессы
поглощения и отражения газами раз-
ных потоков лучистой энергии. К то-
му же наши знания о процессах, про-
исходящих на границе между океа-
ном и атмосферой, а также об энер-
гетических свойствах поверхности
суши, пока еще тоже весьма непол-
ны.
Лучистая энергия и времена
года
Количество солнечной радиации, ко-
торую получают те илн иные райо-
ны, зависит от положения Земли от-
Рис. 2-2. Положение Земли относи-
тельно Солнца в разные сезоны.
Земля ближе всего к Солнцу и вра-
щается вокруг него быстрее в декаб-
ре (перигелий). Она более удалена
от Солнца и вращается Медленнее
в июне (афелий). Указанные на ри-
сунке даты этих положений Земли,
а также дней равноденствия, приб-
лизительны.
носителыго Солнца. От изменения это-
го -положения— отклонения земной
оси от перпендикуляра (рис. 2-2) —
зависит и (смена времен года. Зимой
(северного полушария) Земля нахо-
дится ближе к Солнцу, чем летом,
-и получает на 7% больше солнеч-
ной радиации, но -это уравновешива-
ется влиянием наклона земной оси,
а также распределением суши и оке-
анов и другими факторами.
Поверхность суши нагревается и
охлаждается быстрее, чем поверх-
ность водоемов (рис. 2-3). Даже при
беглом взгляде на карту мира видно,
что большая часть суши сосредото-
чена в северном полушарии, а боль-
шая часть водной поверхности нахо-
дится в южном полушарии.
Таким образом, изменение рассто-
яния между Землей и Солнцем в го-
довом цикле оказывается лип!ь вто-
ростепенной причиной смены времен
года.
В результате того что изменяет-
ся положение Земли относительно
Солнца, изменяется постепенно в те-
чение года и наибольшая — полуден-
ная — его высота над горизонтом.
Это изменение является прямым
следствием вращения Земли вокруг
Солнца и наклона ее оси.
Осеннее равноденствие,
Зимнее
солнцестояние
21 декабря
(перигелий)
Рис. 2-3. В течение года максималь-
ной температура воздуха бывает в
июле, а температура воды — в ав-
густе.
Так называемые тропики пред-
ставляют собой те наиболее удален-
ные от экватора широты, на которых
Солнце в полдень может находиться
в зените, т. е. прямо над головой
наблюдателя. 21 июня Солнце в пол-
день находится в зените прямо над
Северным тропиком. В этот день —
день летнего солнцестояния — начи-
нается лето в северном полушарии.
В полдень 21 декабря Солнце нахо-
дится в зените над Южным тропи-
ком. В этот день — день зимнего
солнцестояния — начинается зима в
северном полушарии. Таким образом,
зима в северном полушарии начина-
ется 21 декабря, когда северный ко-
нец оси Земли направлен в сторону,
противоположную Солнцу. Лето же
начинается примерно 21 июня, ког-
да северный конец земной оси на-
правлен в сторону Солнца.
На траектории орбитального
движения Земли вокруг Солнца есть
еще две важные точки, лежащие
примерно посредине между точками
солнцестояний. Около 23 сентября и
около 21 марта Солнце в полдень
находится в зените точно над эква-
тором. Эти две даты означают нача-
ло соответственно осени и весны в
северном полушарии. В эти дни ось
Земли еще занимает свое прежнее
положение относительно небосвода,
но уже не наклонена ни к Солнцу,
ви в противоположную сторону.
Северный тропик расположен на
23°30' с. ш., а Южный тропик на
23°30' ю. ш. Наблюдая ежедневно за
точкой наивысшего положения Солн-
ца на небосводе, можно заметить,
что точка эта за год перемещается
на 47°. Указанные даты начала се-
зонов приблизительны и могут ко-
лебаться в пределах одного-двух
дней, так как наши измерения вре-
мени неточны.
Из-за наклонного положения зем-
ной оси угол, под которым солнеч-
ные лучи падают на Землю, в тече-
ние года меняется. Угол, под кото-
рым лучи Солнца падают на земную
поверхность, и продолжительность
светлого времени суток непосредст-
венно определяют собой сезонные из-
менения состояния атмосферы (рис.
2-4).
В летний полдень, когда угол
падения солнечных лучей ближе все-
го к прямому, на единицу площади
земной поверхности поступает наи-
большее количество солнечной энер-
гии. Зимой же, когда угол между
пучком солнечных лучей и земной
поверхностью уменьшается, уменьша-
ется и приход солнечной радиации
на единицу площади. Стало быть,
земная поверхность меньше нагрева-
ется зимой, чем летом.
Угол падения солнечных лучей в
полдень на горизонтальную земную
поверхность можно вычислить, найдя
дополнение до 90° к разности меж-
ду широтой данного места н той ши-
ротой, на которой Солнце в полдень
этого дня находится в зените. Чем
меньше этот угол, тем меньше и ин-
соляция, т. е. количество солнечной
энергии, получаемое земной поверх-
27
Рис. 2-4. Угол падения солнечных
лучей на земную поверхность. Лу-
чи, падающие наклонно, распределя-
ются на большую площадь и про-
ходят через большую толщу атмо-
сферы и поэтому ослабляются силь-
нее, чем лучи, задающие более от-
весно.
Наклонный пучок
Пучок лучей,
падающий на Землю
под прямым углом
Земная
поверхность
лучей распределяется
на более значительную
площадь и проходит
более длинный путь
в атмосфере, чем . . .
ностью. Инсоляция прямо пропор-
циональна углу итадения солнечных
лучей на земную поверхность.
Рассматривая влияние наклона
земной оси на приход солнечной ра-
диации, отметим и тот факт, что
Земля окружена атмосферой. Чтобы
достичь земной поверхности, поток
солнечной радиации должен в раз-
ные сезоны пройти через неодинако-
вую толщу воздуха. Зимой, когда
угол падения солнечных лучей мал,
они проходят через большую толщу
атмосферы, чем летом. Это значи-
тельно ослабляет поток солнечной
радиации и уменьшает ее количест-
во, приходящее к земной поверхно-
сти. Летом же, когда Солнце в пол-
день стоит высоко, лучи его прохо-
дят в атмосфере более короткий
путь и потому не ослабляются столь
сильно, как зимой.
Продолжительность дня также
влияет на инсоляцию в разное время
года. Летом день длиннее, чем зи-
мой, а потому и поступление солнеч-
ной радиации на земную поверхность
летом тоже больше. Например, в
Нью-Йорке в день летнего солнце-
стояния продолжительность дня до-
стигает 15 часов, в день же зимнего
солнцестояния она почти вдвое мень-
ше. Это самый короткий день в го-
ду*. В зависимости от времени года
каждый следующий день бывает ко-
роче или, наоборот, длиннее, чем
предыдущий.
Таким образом, наклон земной
оси обуславливает действие трех
важных факторов, которые уже в
свою очередь влияют на смену сезо-
нов. Из-за меньшего угла падения лу-
чей интенсивность солнечной - радиа-
ции зимой меньше, чем летом. Про-
должительность дня летом больше,
чем продолжительность ночи, и пото-
му приход радиации в дневные часы
больше, чем ее потеря ночью. И на-
конец, ослабление солнечных лучей
зимой сильнее, чем летом, так как в
первом случае лучи проходят более
длинный путь в атмосфере.
Прецессия и ось Земли
Наклон оси вращения Земли по
отношению к плоскости ее орбиты
составляет приблизительно 23,5°. По-
этому в разные времена года ось
планеты направлена северным кон-
цом либо к Солнцу, либо в противо-
положную сторону. Надо сказать,
что указанный угол медленно, с пе-
риодам 25 000 лет, изменяется. Изме-
нение наклона земной оси относи-
тельно плоскости орбиты, называе-
мое прецессией, не может быть за-
мечено нам1И непосредственно.
В настоящее время северный
конец земной оси обращен к Поляр-
ной звезде. Однако приблизительно
13000 лет назад земная ось была
28
ориентирована в противоположном
направлении, а роль Полярной игра-
ла звезда, находящаяся вблизи соз-
вездия Вега. Еще через 13 000 лет
эта звезда снова станет для нас „По-
лярной”,
Температура в разные сезоны
Можно ожидать, что самыми жар-
кими должны быть месяцы, предше-
ствующие дню летнего солнцестояния
и следующие за ним. Наоборот, са-
мыми холодными должны быть ме-
сяцы, ближайшие к дню зимнего
солнцестояния. Следовательно, самые
жаркие—май, июнь и июль, а са-
мые холодные — ноябрь, декабрь и
январь. В действительности же са-
мыми теплыми обычно бывают июнь,
июль и август, а самыми холодны-
ми— декабрь, январь . и февраль.
Такой сдвиг на один месяц объясня-
ется различиями в скорости на-
гревания воздуха, суши и водое-
мов. Суша и вода поглощают тепло
не с одинаковой скоростью, потому
Рис. 2-5. Спектр электромагнитных
волн. Полный спектр охватывает
широкий диапазон частот — от длин-
новолновой до коротковолновой ра-
диации (слева направо).
максимумы температуры воздуха, на-
ходящегося над ними, наступают в
разное время.
Солнечная радиация и атмо-
сфера
Солнечная радиация на пути к Зем-
ле прежде всего встречает ее воз-
душную оболочку. Некоторая часть
радиации, взаимодействуя с атмосфе-
рой, вызывает в ней целую серию
различных процессов, приводящих в
конечном счете к расслоению атмос-
феры. Основная же часть радиации
(примерно 80%) беспрепятственно
проходит через атмосферу и дости-
гает земной поверхности, которая
частично ее поглощает, а частич-
но отражает. Лучистый теплооб-
мен в атмосфере прежде всего
оказывает влияние на нижние
слои, поскольку они соприкасаются
с земной поверхностью. Явления по-
годы формируются именно в нижнем
слое атмосферы.
Энергия, излучаемая Солнцем,
переносится через межпланетное
пространство к Земле в виде элек-
тромагнитных волн, или лучистой
энергии. Набор электромагнитных
волн различной длины называется
спектром излучения. Все волны име-
29
ют одно главное свойство: в близ-
ком к вакууму космическом прост-
ранстве они распространяются со
скоростью 3,0*108 м/с (рис. 2-5).
Солнечная радиация включает в
себя длинные электромагнитные вол-
ны, например, радиоволны, волны
средней длины — инфракрасные (те-
пловые) и видимые, короткие вол-
ны — ультрафиолетовые, рентгенов-
ские и гамма-лучи. Кроме того,
Солнце посылает к Земле космиче-
ские лучм. При переносе лучистой
энергии от Солнца к Земле, занима-
ющем около 9 минут, интенсивность
всех волн несколько ослабевает.
Солнце излучает энергию глав-
ным образом коротковолновой ча-
сти спектра. Те цвета, которые мы
различаем в видимой части солнеч-
ного спектра, являются отдельными
волнами света. Красный конец ви-
димой части спектра содержит самые
длинные видимые войны, а ближе к
фиолетовому концу спектра цвета
солнечного света создаются все более
и более короткими йолнами. Еще бо-
лее короткие волны уже невидимы
и представляют собой ультрафиоле-
товое излучение.
Земная поверхность поглощает в
основном коротковолновую радиа-
цию. При этом поверхность нагре-
вается и затем сама начинает излу-
чать радиацию подобно черному те-
лу (см. ниже). Энергия, излучаемая
земной поверхностью, лежит в об-
ласти длинных вюлн. Коротковолно-
вая радиация обладает значительно
большей проникающей способностью,
чем длинноволновая. Кроме того, с
атмосферой земное излучение и сол-
нечная радиация взаимодействуют
совершенно по-разиому. Этот факт
важен для дальнейшего изложения.
30
Солнечная постоянная
Общее количество лучистой энергии
всех длин волн, поступающее в еди-
ницу времени на единичную площад-
ку, находящуюся на верхней грани-
це атмосферы и перпендикулярную
к солнечным лучам, остается более
или менее одинаковым и носит наз-
вание солнечной постоянной. Это ко-
личество энергии составляет около
1,94 кал/(см2-мин) *. Калорией назы-
вается количество тепла, необходи-
мое для повышения температуры 11
воды от 14,5 дю 15,5°С. Солнечная
постоянная измеряется с помощью
широко распространенных приборов,
называемых пиргелиометр ами (рис.
2-6). Такие измерения производят на
вершинах гор в чистом воздухе, ис-
ключающем влияние загрязнений ат-
мосферы, создаваемых промышленны-
ми дымами, пылью и пеплом, а также
водяным паром и различными вида-
ми пыли**. Точность подобных изме-
рений значительно повысилась с по-
явлением орбитальных искусственных
спутников Земли. Доля от всего излу-
чения Солнца, перехватываемая Зем-
лею, очень невелика. Она составляет
всего около одной двухмиллиардной.
Перенос лучистой энергии
Атмосфера прозрачна для одних вш-
дов лучистой энергии, полупрозрач-
на для других и полностью непроз-
рачна для третьих. Это происходит
из-за избирательного (селективного)
пропускания или поглощения волн
различной длины разными газами
атмосферы. Кроме того, количество
лучистой энергии, достигающей зем-
ной поверхности, зависит от облач-
ности, запыленности воздуха и его
Рис. 2-6. Пиргелиометр
влажности, т. е. от количества содер-
жащегося в нем водяного пара.
Лучистая энергия легко прохо-
дит, почти не задерживаясь, сквозь
такие газы, как азот и кислород.
Эти газы прозрачны для радиации.
Однако другие газы атмосферы раз-
личным образом взаимодействуют с
радиацией. Они уменьшают количест-
во этой радиации, доходящее до
земной поверхности. Характер влия-
ния некоторых атмосферных приме-
сей, например, водяного пара, а
также их распределение в слоях,
лежащих выше тропосферы, еще
подлежит дальнейшему уточнению.
Действительное количество лу-
чистой энергии, поступающей на зем-
ную поверхность, называется инсоля-
цией. Инсоляция зависит от интен-
сивности поглощения и отражения
радиации в атмосфере и на земной
поверхности.
Атмосфера поглощает приблизи-
тельно 20% поступающей на ее
верхнюю границу солнечной радиа-
ции. Еще 34% радиации отражается
от поверхности Земли, атмосферы,
облаков и взвешенных в атмосфере
примесей. Остальные 46% >приходя-
щей солнечной радиации поглощают-
ся земной поверхностью. Некоторые
примеры распределения приходящей
солнечной радиации представлены на
рис. 2-7 и 2-8.
Отражение падающей лучистой
энергии от того или иного предме-
та называется альбедо*. Альбедо
всей Земли вместе с ее атмосферой
составляет в среднем 34%.
Инсоляция зависит от несколь-
ких факторов: солнечной постоянной,
расстояния между Землей и Солн-
цем, наклона земной оси, а также
от поглощения и отражения радиации
в атмосфере.
Взаимодействие солнечной ради-
ации с молекулами газов привЬдит
к потере энергии, которая уже не
сможет поступить на земную поверх-
ность. Ультрафиолетовую часть
спектра поглощают озон, углекислый
газ, водяной пар и пыль**.
Рис. ?-7. Схема отражения, погло-
щения и собственного излучения
энергии на Земле.
31
Рис. 2-8. Отражение лучистой энер-
гии различными поверхностями.
Отражается 76% и более
Приходящая энергия
Значительная часть лучистой
энергии, поступающей в атмосферу,
поглощается водяным паром.
Содержание водяного пара в
роэдухе связано с его температурой.
При перемещении от экватора к по-
люсам влажность воздуха в общем
уменьшается. В низких широтах
влажность воздуха сравнительно ве-
лика — количество водяного пара
достигает 4%(по объему).Для срав-
нения можно указать, что на полю-
сах оно составляет лишь 0,5%. Ес-
тественно, что высокая температура
воздуха в пустынях тропических, и
умеренных широт очень редко поз-
воляет водяному пару стать насы-
щенным. Поэтому и получается, что
меньшее количество пара в воздухе
полярных районов чаще приводит к
образованию и выпадению осадков,
чем более значительное количество
пара в пустынях.
Поглощение и последующее соб-
ственное излучение радиации водя-
ным паром и каплями воды, находя-
щимися в воздухе, довольно интен-
сивны. Например, облака могут от-
ражать до 75—80% радиации. Часть
отраженной радиации распространя-
ется в сторону земной поверхности
и потому не является для нее поте-
рянной. Кроме того, облака отража-
ют к земной поверхности и сами из-
лучают в том же направлении еще
некоторое количество и длинновол-
новой радиации* В высоких широтах,
где воздух сравнительно чистый и
сухой, до поверхности Земли доходит
более значительная доля солнечной
радиации, поступившей на верхнюю
границу атмосферы, чем в низких
широтах, где воздух загрязненный
и влажный.
Процессы образования облаков
и закономерности их влияния на дру-
гие атмосферные процессы в настоя-
щее время являются предметом все
возрастающего числа исследований.
Эти исследования особенно важны
для получения более точного пред-
ставления о том, каким образом раз-
личные облака поглощают, пропуска-
ют и сами излучают радиацию.
Пыль, взвешенная в атмосфере,
кроме того, что отражает солнечную
радиацию, вместе с водяным паром
образует важное „хранилище” лучи-
стой энергии. Энергия, улавливаемая
взвешенными примесями, и особенно
энергия, поглощенная водяным па-
ром и пылью, приводит к повышению
температуры окружающего воздуха.
32
Полная энергия, полученная
Землей нз внешнего пространства,
т. е. главным образом от Солнца,
точно равна энергии, отданной всем
земным шаром в космос. Несмотря
на то что за сравнительно короткие
отрезки времени в отдельных райо-
нах количество полученной и отдан-
ной лучистой энергии может быть
разным, все же за более длитель-
ные периоды общий баланс энергии
остается удивительно постоянным.
Энергия, излучаемая земной поверх-
ностью, поступает в атмосферу, а
солнечная радиация, не дошедшая до
поверхности Земли, тоже расходует-
ся в атмосфере на развитие конвек-
тивных и адвективных движений
воздуха.
Суммарное воздействие процес-
сов Переноса лучистой энергии в ат-
мосфере создает в ней наблюдаемое
распределение температуры с высо-
той: в нижних слоях атмосферы при
подъеме на каждые 100 м она
уменьшается на 0,6°С. Такое умень-
шение ее носит название нормально-
го вертикального градиента темпера-
Рис. 2-9а. Нормальный вертикальный
градиент температуры. Зависимость
температуры воздуха от высоты.
туры и имеет место в устойчивых
воздушных массах (рис. 2-9а).
Температура воздуха в среднем
уменьшается и с увеличением широ-
ты места наблюдений: обычно вбли-
зи земной поверхности примерно на
1/1000 нормального вертикального
градиента температуры, т. е. на
сравнительно очень малую величину.
Наконец, температура очень замет-
но изменяется в записи мости от ха-
рактера поверхности, над которой ее
измеряют.
Вертикальные градиенты тем-
пературы и неустойчивость
воздушных масс
Мы знаем теперь, что в нижних сло-
ях атмосферы температура изменя-
ется на 6,5°С/км*. Это происходит
не в результате восходящих движе-
ний воздуха в атмосфере, а связано
только с тем, что земная поверх-
ность поглощает солнечную радиацию
и сама служит источником излуче-
ния.
Когда воздух совершает восходя-
щие движения, возникает динамиче-
ское уменьшение его температуры,
связанное с различием атмосферного
давления на разных высотах. При
этом поднимающийся воздух не от-
дает свое тепло в окружающее про-
странство: уменьшение его темпера-
туры — следствие только расширения,
т. е. увеличения расстояний между
молекулами и соответственно менее
частых их столкновений.
Поднимающийся объем воздуха
расширяется, так как уменьшается
давление окружающих его масс воз-
духа. При расширении воздух ох-
лаждается— тепло переходит в кине-
3 1157
33
тическую энергию, т. е. энергию дви-
жения. Опускаюшийся воздух, наобо-
рот, испытывает увеличивающееся
давление и в результате этого сжи-
мается — происходит его нагревание,
так как теперь кинетическая энергия
переходит в тепло.
Изменяется температура в под-
нимающемся или опускающемся воз-
духе не беспредельно, а лишь до тех
пор, пока не станет одинаковой с
температурой окружающей его воз-
душной среды. После этого его дви-
жение затухает и воздух становится
устойчивым.
Адиабатические изменения
Выше были описаны адиабатические
изменения температуры воздуха.
Адиабатическим называется измене-
ние температуры, происходящее без
изменения количества тепла, содер-
жащегося в данной массе воздуха.
Адиабатическое изменение темпера-
туры зависит от содержания водяно-
Рис. 2-96. Сухоадиабатический и
влажноадиабатический градиенты
температуры. Температура поднима-
ющегося сухого воздуха изменяется
почти в 2 раза сильнее, чем темпе-
ратура насыщенного паром воздуха.
го пара в поднимающемся воздухе
(рис. 2-96). Если поднимается воз-
дух, содержащий ненасыщенный во-
дяной пар, он охлаждается примерно
на ГС/100 м. Если этот самый объ-
ем воздуха опускается в направле-
нии к земной поверхности, он на
столько же нагревается. При подъе-
ме воздуха с ненасыщенным во-
дяным паром изменение его темпе-
ратуры на единицу высоты (обычно
на 100 м) называется сухоадиа-
батическим вертикальным градиен-
том температуры. Такой градиент
имеет место только в воздухе, не
содержащем сконденсированной вла-
ги в ваде капель воды.
В поднимающемся воздухе, со-
держащем водяной пар, охлаждение
приводит к тому, что на некотором
уровне пар становится насыщенным.
Этот уровень называется уровнем
конденсации. При температуре, кото-
рую приобрел поднимающийся воздух
на этом уровне, содержащийся в воз-
духе водяной пар начинает конденси-
роваться. Этот процесс существенно
влияет на дальнейшее понижение
температуры поднимающегося возду-
ха.
В водяном паре содержится
скрытая теплота испарения. Это та
теплота, которая удерживает воду
в парообразном состоянии. Если объ-
ем воздуха, содержащего насыщенный
водяной пар, начинает охлаждаться,
то в процессе конденсации пара, про-
исходящей при этом, в окружающий
воздух выделяется теплота испаре-
ния. Эта теплота немного нагревает
поднимающийся объем воздуха, и
его охлаждение, вызванное подъе-
мом, несколько уменьшается. Поэто-
му поднимающийся влажный воздух,
в котором происходит конденсация,
при подъеме на одинаковую высоту
34
охлаждается меньше, чем сухой.
В лаж'ноа диабатический вертикальный
градиент температуры в нижних сло-
ях атмосферы составляет около
0,5°С/100 м. Если воздух опускается,
он нагревается, и тогда количество
водяного пара, которое он может в
себе содержать, увеличивается. Если
при этом в опускающемся воздухе
происходит испарение капель воды,
на процесс испарения затрачивается
теплота, и нагревание опускающегося
воздуха, связанное с его сжатием,
уменьшается.
Устойчивость воздуха
Изменение температуры воздуха с
высотой в той или иной воздушной
массе при определенных условиях
может стать причиной неустойчиво-
сти этой массы. Мы уже знаем, что
перемещение воздуха является ре-
зультатом различия температуры со-
седних его порций. Если плотность
некоторого объема воздуха меньше
плотности окружающей среды, объем
„всплывает” подобно куску пробки
в воде. Такое состояние воздуха на-
зывается неустойчивым.
Если же плотность данного объе-
ма воздуха больше, чем плотность
окружающей среды, объем опускает-
ся до тех пор, пока не будет достиг-
нуто равновесие. При этом ранее ус-
тойчивый воздух становится „безраз-
личным”, т. е. перестает подниматься,
но и не опускается.
Особое положение возникает,
когда образуется инверсия. Инвер-
сией называют возрастание темпера-
туры воздуха с высотой (рис. 2-10).
Инверсия образуется, например, при
быстром охлаждении почвы путем
излучения радиации. Прилегающие
к ней слои атмосферы выхолажива-
ются путем теплопроводности, при-
чем самые нижние слои сильнее,
чем вышележащие. В конечном сче-
те непосредственно над земной по-
верхностью лежит слой холодного
воздуха, а над ним более теплый.
То есть температура воздуха вместо
того, чтобы падать с высотой на
0,6°С/100 м, оказывается наверху
выше, чем непосредственно вблизи
поверхности. Это делает воздух
очень устойчивым, в нем с большим
трудом могут возникнуть вертикаль-
ные перемещения.
Инверсионное состояние атмосфе-
ры очень устойчиво. Вообще же ус-
тойчивое состояние атмосферы имеет
место во всех случаях, когда верти-
кальный градиент температуры ме-
нее ГС/100 м, т. е. когда он мень-
ше сухоадиабатического градиента.
Если при этом воздух поднимается,
то он быстро охлаждается, становит-
ся тяжелым и вскоре снова опуска-
ется к земной поверхности. Если же
воздух, расположенный выше, полу-
чает импульс, направленный вниз,
то при адиабатическом опускании он
быстро нагревается, становится лег-
че окружающего воздуха и сразу же
снова поднимается на свой исходный
уровень. Таким образом, конвектив-
ные движения в устойчивом воздухе
стремятся установить равновесное
состояние.
‘ Воздух с ненасыщенным водя-
ным паром устойчив в том случае,
когда вертикальный градиент его
температуры меньше сухоадиабатиче-
ского. Воздух же с насыщенным па-
ром устойчив тогда, когда вертикаль-
ный градиент его температуры мень-
ше влажноадиабатического гради-
ента. В устойчивых воздушных мас-
сах конвекция не развивается.
35
Рис. 2-10. Типичная инверсия темпе-
ратуры: слой теплого воздуха «под-
пирается» снизу слоем более холод-
ного воздуха. Вертикальное распре-
деление температуры указывает на
то, что внизу температура увеличи-
вается с высотой, тогда как в обыч-
ных условиях она уменьшается.
Температура
водят атмосферу в устойчивое состо-
яние, оказывают значительное влия-
ние на местные условия погоды. По-
скольку устойчивые массы воздуха,
вообще говоря, малоподвижны, их
физические свойства, а следовательно
и погода, подолгу остаются неизмен-
ными.
Устойчивые воздушные массы
обычно создают довольно хорошую
погоду в занятых ими районах, хо-
тя при этом возможны туманы, а
также значительное загрязнение ат-
мосферы. Наоборот, неустойчивые
воздушные массы, находясь в дви-
жении, постоянно меняют свои свой-
ства. При этом нередко усиливается
ветер, возникает турбулентность, во-
дяной пар интенсивно конденсирует-
ся и развиваются дождевые облака.
Вертикальные градиенты темпе-
ратуры, создающие неустойчивое со-
стояние воздуха, способствуют разви-
тию в нем турбулентного перемеши-
вания. Турбулентность в свою оче-
редь сопровождается вертикальным
перемешиванием объемов воздуха,
иногда достигающим значительной
интенсивности.
Роль восходящих движений воз-
духа может заметить каждый, кто
проследит за парящим полетом птиц,
когда птицы перемещаются, не дви-
гая крыльями. Время от времени их
внезапно подбрасывает вверх какая-
то таинственная сила. Это делают
восходящие струи теплого воздуха,
которые называются терминами. Пла-
неристы тоже, умело используя тер-
мйки, могут перемещаться на сотни
метров по вертикали без видимого
участия каких-либо внешних сил.
Движения воздуха, которые при-
Радиация и земная
поверхность
Солнечная радиация так же, как в
случае с земной атмосферой, дойдя
до земной поверхности, начинает вза-
имодействовать с ней. Поверхность
суши и водоемов излучает длинно-
волновую радиацию, которую пог-
лощает, нагреваясь при этом, атмос-
фера. Образуется теплоизолятор, от-
деляющий Землю от космического
пространства.
Таким образом, атмосфера двоя-
ко влияет на лучистую энергию: с
одной стороны, довольно свободно
пропускает ее к земной поверх-
ности, с другой,— когда земная по-
верхность, излучая, сама теряет
энергию,— улавливает часть этой
энергии. Поэтому Земля теряет тепло
не столь быстро, как, например, Лу-
36
на и другие небесные тела, обладаю- ,
щие лишь небольшой атмосферой или
же вовсе ее лишенные.
Альбедо
Альбедо Земли как планеты значи-
тельно изменяется от одного ее уча-
стка к другому.
Облака довольно сильно отража-
ют падающую на них лучистую энер-
гию: их альбедо достигает 80%. Од-
нако в среднем их отражательная
способность близка к 55%. Песчаная
поверхность без растительного покро-
ва отражает около 30% приходящей
к ней солнечной радиации. Тот же
песок, но с растительностью отража-
ет только 25% радиации. Альбедо
лесистых районов составляет пример-
но 10%. Следовательно, наличие ра-
стительного покрова становится важ-
ным фактором в расчете потерь лу-
чистой энергии путем отражения.
Если альбедо воды обычно ве-
личина незначительная (при самом
высоком положении Солнца около
6%), то альбедо чистого снега и
льда составляет до 80% приходящей
радиации и больше. Но снег не толь-
ко хорошо отражает коротковолно-
вую радиацию, он еще хорошо за-
держивает длинноволновую радиа-
цию, излучаемую Землей, и тем са-
мым защищает поверхность суши от
сильного выхолаживания. Установле-
но, что почва под снегом может не
замерзать даже в тех случаях, когда
на соседних участках, лишенных
снежного покрова, она промер-
зает.
Тем самым в течение нескольких
зимних месяцев снежный покров за-
щищает от вымерзания посевы и жи-
вущие в почве микроорганизмы.
Преобразование лучистой энергии
земной поверхностью
Нагревание различных составных ча-
стей почвы зависит также от ряда
других факторов. Влажная почва на-
гревается медленнее, чем сухая, так
как первая при этом теряет воду пу-
тем испарения, а уходящие от нее
молекулы воды уносят с собой те-
пло. Вода имеет сравнительно боль-
шую удельную теплоемкость, т. е.
поглощает больше тепла, чем другие
вещества*. Охлаждение почвы путем
испарения приводит к тому, что
•влажная почва постепенно теряет
свое тепло, вследствие чего ее тем-
пература в период нагревания поч-
вы солнечной радиацией повышается
довольно медленно.
Кроме того, почва сравнительно
плохо проводит тепло. Значительную
часть приходящей радиации погло-
щает только самый верхний тонкий
слой почвы, толщина которого всего
несколько сантиметров. В более глу-
бокие слои почвы поглощенное тепло
проникает с большим трудом. Самые
большие колебания температуры воз-
можны только в нескольких первых
сантиметрах почвы. Следует также
отметить, что верхний слой почвы
теряет тепло быстрее, чем верхний
слой водоемов.
В воде легко развивается кон-
векция, в результате чего тепло бы-
стро распространяется на значитель-
ную глубину. Солнечные лучи, пада-
ющие на поверхность воды под не-
большим углом, отражаются от нее
значительно сильнее, чем более от-
весные лучи. Поэтому прямые сол-
нечные лучи влияют на температуру
водоемов юйлынее, да и проникают
здесь на более значительную глуби-
ну, чем на суше. Известно, что в
37
океанах некоторая часть солнечного
света проникает до глубины примерно
600 м. Несколько верхних метров в
водоеме испытывают более сильное
влияние солнечной радиации, чем
несколько верхних сантиметров в
почве.
Различия в переносе тепла в почве
и водоемах
Распределение энергии в водоеме
зависит от особенностей воды. Преж-
де всего, от наличия волн на водной
поверхности. Волны поддерживают
движение воды и этим помогают рас-
пространению тепла в водоеме. По-
добные явления, конечно, не имеют
места в почве. Другая особенность
заключается в том, что плотность
поверхностного слоя воды при ох-
лаждении увеличивается и он быстро
опускается вниз, перемешиваясь с
более глубокими слоями.
В перемешивании воды играет
роль также испарение. Однако на
водоеме оно действует иначе, чем на
поверхности почвы. В результате
быстрого испарения на поверхности
океанов образуется поверхностный
слой воды, обладающий повышенной
соленостью, т. е. слой с более вы-
соким содержанием солей по срав-
нению с глубинными слоями. Более
высокая соленость означает, что со-
ответствующая водная масса стала
и плотнее, чем окружающая 'вода.
Слой более соленой и плотной воды
опускается и перемешивается с ни-
жележащими водными массами.
Еще важнее то, что удельная
теплоемкость воды больше, чем теп-
лоемкость почвы. В зависимости от
состава почвы ее удельная теплоем-
кость составляет лишь V8—!/5 часть
удельной теплоемкости воды. Следо-
вательно, воде, для того чтобы тем-
пература одного ее грамма повыси-
лась на ГС, может потребоваться
в 5 раз больше тепла, чем такому
же количеству почвы для такого же
нагревания. Большая удельная
теплоемкость воды делает значитель-
ные ее массы, например, в океанах,
морях и крупных озерах, настоящи-
ми кладовыми энергии. В воде хра-
нится огромное количество энергии.
Вода нагревается медленнее, чем поч-
ва, и соответственно медленнее ох-
лаждается.
В результате этого в несколь-
ких первых метрах глубины в
воде устанавливается более однород-
ное распределение температуры, чем
в таком же слое почвы. Поэтому су-
ша испытывает более быстрые коле-
бания температуры, чем близлежа-
щие водоемы.
Теплопроводность
Воздух, соприкасающийся с водое-
мом или почвой, нагревается путем
теплопроводности или путем лучисто-
го переноса тепла. Теплопроводность
есть такой процесс, при котором
перенос тепла происходит без пере-
носа вещества (молекул). При быст-
ром движении и столкновениях моле-
кул тепло, или кинетическая энергия
их движения, передается от молеку-
лы к молекуле. Вследствие передачи
тепла земной поверхностью воздуху
нижние слои атмосферы быстро про-
греваются. Затем нагревшийся воз-
дух отдает свое тепло более холод-
ной земной поверхности.
Воздух — сравнительно плохой
проводник тецла. Поэтому температу-
ра нижних слоев атмосферы повыша-
ется медленнее, чем температура
38
Рис. 2-11. Перенос тепла путем мо-
лекулярной теплопроводности в ме-
таллическом стержне.
Рис. 2-12. Распределение суши и
океана на поверхности Земли.
земной поверхности. В воздухе, как
и в воде, тепло обычно распростра-
няется путем теплопроводности (рис.
2-11)*
Конвекция
Конвекция представляет собой пере-
нос тепла при движении и переносе
частиц вещества (молекул). Конвек-
тивный перенос тепла является пря-
мым следствием различия температу-
ры соседних порций жидкости или
газа. В твердых телах конвекция не
происходит. В таких телах основным
способом переноса тепла является
теплопроводность.
В газах конвекция возникает в
том случае, когда поступающее теп-
ло усиливает движение молекул.
Молекулы, движущиеся быстрее,
удаляются на более значительные
расстояния, промежутки между ними
увеличиваются, и мы говорим, что
вещество расширяется. Расширение
уменьшает плотность вещества, и оцо
приобретает значительную плаву-
честь. Более легкий газ поднимает-
ся над окружающим его плотным и
холодным газом, а холодный опуска-
ется, замещая собой поднявшийся
теплый газ.
Таким же образом и конвектив-
ное движение воздуха тоже возника-
ет в результате различия температу-
ры соседних его порций. Более
теплый воздух поднимается, а более
холодный и плотный его замещает.
Чтобы отличить горизонтальные
перемещения воздуха от вертикаль-
ных его движений, метеорологи на-
зывают первые перемещения адвек-
тивдыми. Адвекция служит причиной
большинства изменений погоды ото
дня ко дню, особенно в умеренных
широтах.
Излучение черного тела
Энергия, излучаемая телом, зависит
от его температуры. Точнее, она про-
порциональна четвертой степени аб-
солютной температуры этого тела.
Потеря энергии в виде электромаг-
нитных волн и представляет собой
процесс излучения.
Теоретическим путем установле-
но наличие какого-то предельного
количества энергии, которое может
излучаться в единицу времени еди-
ницей поверхности излучающего те-
ла. Этот теоретический предел, за-
висящий от температуры поверхно-
сти излучателя, называется излуче-
нием черного тела.
Радиация, излучаемая Солнцем,
и радиация, поглощаемая Землей,
весьма близки к указанному теоре-
тическому пределу, вычисляемому по
формулам, полученным на основании
представления об излучении черного
тела. Эти формулы использовались
также при расчете теоретической тем-
пературы Земли, оказавшейся рав-
ной 15°С. Температура эта несколько
ниже фактической средней темпера-
туры всей земной поверхности.
Чтобы более точно рассчитать
теоретическую температуру Земли,
необходимо учитывать и другие фак-
торы!
Оранжерейный (парниковый)
эффект
На температуру Земли смягчающее
влияние оказывает так называемый
оранжерейный (или парниковый)
эффект. Этот термин был введен в
связи с тем очевидным сходством,
которое имеется между ролью атмос-
феры и ролью стекол или защитной
40
Рис. 2-13. Оранжерейный эффект. Ко-
ротковолновая радиация свободно
проходит сквозь стекла парника.
Длинные волны, излучаемые почвой,
растительностью и предметами, на-
ходящимися внутри парника, погло-
щает стекло. В результате темпера-
тура в парнике становится выше тем-
пературы наружного воздуха.
пленки, обеспечивающих сохранение
тепла в парнике. Стекла парника и
газы атмосферы действуют одинако-
вым образом — по крайней мере,
рамыпе так считалось. В настоящее
время установлено, что аналогия
здесь не совсем полная, но термин
„парниковый эффект” все же исполь-
зуется. Описываемое явление пред-
ставлено на рис. 2-13.
Коропиооволновая радиация про-
никает через стекла внутрь парника.
Почва и другие тела, находящиеся
в парнике, поглощают эту радиацию.
Затем они сами излучают длинновол-
новую радиацию, которая не пропу-
скается стеклами парника. Этот про-
цесс сохранения длинноволновой ра-
диации позволяет температуре ri пар-
нике подняться значительно выше
температуры наружного воздуха. В
настоящее время считают, что в этом
повышении температуры более важ-
ную роль играет тепловая циркуляция
воздуха в замкнутом пространстве
парника. Поэтому не совсем пра-
вильно считать, будто стекла в пар-
нике действуют совершенно так же,
как воздух, окружающий Землю.
Описываемый эффект не наблю-
дается у небесных тел, лишенных
атмосферы. Рассмотрим, например,
Луну. Известно, что Луна не имеет
атмосферы. Температура ее поверх-
ности на освещенной стороне со-
ставляет около 125°С, ночью же она
становится заметно ниже,— 125ЮС.
Земля никогда не испытывает столь
резких перепадов температуры.
В любых районах Земли суточные
колебания температуры гораздо
меньше, чем на Луне, и редко пре-
вышают 15°С, хотя в тропических
Пустынях возможны и более значи-
тельные колебания.
Другой причиной сравнительно
небольших суточных колебаний тем-
пературы на Земле является то, что
некоторая часть солнечной радиации,
поступающей в атмосферу, расходу-
ется на реакции с молекулами ат-
мосферных газов, поглощается во-
дяным паром, пылью и другими при-
месями, взвешенными в атмосфере.
. Земную поверхность нагревают те
солнечные лучи, которые проходят
через атмосферу без поглощения.
Это главным образом лучи голубого»
зеленого и желтого участков спект-
ра. Именно эти сравнительно корот-
кие волны легче всего проходят че-
рез атмосферу.
41
Длинноволновую же радиацию, ко-
торую излучает Земля, частично по-
глощает водяной пар, содержащийся
в атмосфере, т. е. она не уходит
Немедленно в космос, как это проис-
ходит на Луне. Поэтому, когда на
Земле имеет место дефицит прихода
тепла, т. е. ночью и зимой, темпера-
тура ее все же понижается не очень
резко. В то же время днем и летом,
хотя приход тепла и преобладает над
расходом, температура на Земле не
повышается столь сильно, как на
Луне, ибо часть поступающей сол-
нечной радиации поглощается атмос-
ферой.
Рассеяние и преломление света
в атмосфере
Когда свет проходит через атмосфе-
ру, он испытывает воздействие раз-
личных ее физических свойств. Не-
одинаковая плотность слоев возду-
ха, обусловленная различием их тем-
Рис. 2-14. Рассеяние света при за-
ходе Солнца.
пературы и оптической плотности,
создает рефракцию, т. е. преломле-
ние и искривление световых лучей,
что порождает некоторые необычные
явления. Свет, поступающий в зем-
ную атмосферу, испытывает в ней
рассеяние. Рассеивать свет могут да-
же самые мельчайшие частицы, взве-
шенные в воздухе. Пылинки и моле-
кулы атмосферных газов, а также
другие составные части воздуха, рас-
сеивают свет во всех направлениях
(pine. 2-14).
Сильнее всего рассеиваются в
атмосфере синие и голубые лучи,
слабее — красные. Голубой цвет не-
ба объясняется преимущественным
рассеянием сине-голубых лучей види-
мого спектра атмосферой. Перед за-
ходом Солнца, когда высота его над
горизонтом мала и солнечные лучи
проходят сквозь значительную тол-
щу атмосферы, диск Солнца приоб-
ретает красноватый оттенок*.
Рассеивают свет, в частности, и
частицы космической пыли, дым, во-
зникающий при сгорании метеоров,
а также частицы вулканического
пепла, промышленных дымов и т. д.
Наконец, в рассеянии света прини-
мают участие кристаллики солей,
споры растений, молекулы водяного
пара — около половины всего водя-
ного пара сосредоточено в нижних
1,5 км атмосферы. Большинство дру-
гих взвешенных примесей содержит-
ся в этом же нижнем ее слое. По-
этому и рассеяние света тоже проис-
ходит главным образом в этом слое.
Когда свет переходит из среды
с одной плотностью в среду с дру-
гой плотностью, скорость его распро-
странения изменяется — возникает
рефракция световых лучей. Кроме
того, из-за уменьшения скорости рас-
пространения некоторые световые лу-
42
чи проходят через атмосферу под раз-
ным углом, что вызывает некоторые
необычные рефракционные явления.
Когда солнечные лучи проходят
через атмосферу под малым углом,
их рефракция бывает более сильной,
чем при значительной высоте Солн-
ца. Кривизна Земли также заставля-
ет солнечные лучи проходить в ат-
мосфере более длинный путь, чем
в случае, когда они падают перпен-
дикулярно к земной поверхности.
Из-за рефракции света, возникающей
при заходе Солнца, когда оно нахо-
дится близко к горизонту, кажется,
что высота Солнца больше, чем
в действительности. Причем увеличи-
вается и фактическая продолжитель-
ность светлого времени суток, так
как видимый заход Солнца обычно
наблюдается тогда, когда оно уже
под горизонтом.
Радуги и миражи
Свет, проходя через капли воды,
взвешенные в атмосфере, подверга-
ется рефракции, причем каждая ка-
пелька воды действует как микро-
скопическая призма, преломляет све-
товые лучи и отклоняет лучи разно-
го цвета на различный угол от пер-
воначального направления. В резуль-
тате этого, когда Солнце находится
позади наблюдателя, а перед ним
выпадает дождь, наблюдатель видит
радугу (рис. 2-15).
Миражи также представляют со-
бой оптический обман. Свет, идущий
от отражающих его объектов, может
встречать на своем пути облачный
покров, на который он падает под
углом, допускающим полное отраже-
ние его обратно к земной поверх-
ности. При этом изображение объ-
екта может наблюдаться на высоте
несколько сотен метров от поверх-
ности*4.
Краткое содержание главы
Когда энергия, излучаемая Солнцем,
достигает Земли, между нею и раз-
ными земными оболочками возника-
ют многообразные взаимодействия.
Воздействие поступающей лучистой
энергии на воздух усиливает моле-
кулярное движение, влияет на ат-
мосферное давление, создает конвек-
тивные движения. Причиной возник-
новения движений воздуха являют-
ся контрасты его температуры и
плотности в разных частях атмосфе-
ры. Все эти соотношения не явля-
ются постоянными, так как зависят
от интенсивности поглощения энер-
гии, от сезонного изменения взаим-
ного положения Земли и Солнца,
а также от распределения сущи
и водоемов на поверхности земно-
го шара. Лучистая энергия неодина-
ково переносится разными частями
воздуха, а поглощение ее земной по-
верхностью зависит от конкретного
вида каждого участка этой поверх-
ности. Атмосферная и океаническая
циркуляция перераспределяют полу-
чаемое тепло. Температура воздуш-
ной массы меняется также с измене-
нием ее высоты и влажности. Темпе-
ратура в поднимающейся неустойчи-
вой массе воздуха понижается не-
смотря на то, что такая масса не-
посредственно не теряет тепла. Лу-
чистая энергия, поглощенная и за-
тем снова излучаемая поверхностью
Земли, частично поглощается и со-
храняется атмосферой. Благодаря
43
Ключевые слова
Рис. 2-15. Радуга над плато Коло-
радо, США.
этому Земля не испытывает особен-
но больших суточных изменений
температуры. Различные составные
части атмосферы обусловливают рас-
сеяние и рефракцию света, проходя-
щего через атмосферу.
адиабатический
алыбедо
вл ажнг адиаб атический
вертикальный градиент
температуры
градиент давления
давление
изобара
инверсия
инсоляция
калория
конвекция
неустойчивое состояние
нормальный вертикальный
градиент температуры
оранжерейный (парниковый)
эффект
прецессия
равновесное состояние
равноденствие
радиация
рефракция
скрытая теплота
солнечная постоянная
солнцестояние
сухоадиабатический
вертикальный градиент
температуры
термин
уровень конденсации
устойчивое состояние
черное тело
Глава 3
Испарение
и конденсация
Вода есть на Земле почти повсюду.
Океаны, моря, озера, реки, пруды
и другие водоемы занимают около
71% земной поверхности. Текущая
вода постепенно размывает почву
и горные породы (рис. 3-1). Вода,
содержащаяся в атмосфере,— един-
ственное вещество, которое может
находиться там одновременно во
всех трех фазовых состояниях: газо-
образном (водяной пар), жидком
(вода) и твердом (лед).
Физические свойства воды дела-
ют ее весьма своеобразным поглоти-
телем лучистой энергии. Главная
особенность воды,, находящейся на-
земной поверхности, в частности
в океанах, заключается в том, что
она избирательно поглощает и прео-
бразует огромное количество лучи-
стой энергии, непрерывно поступаю-
щей к Земле.
В атмосферу вода поступает
в результате испарения с поверхно-
сти водоемов. Она выделяется жи-
выми организмами при процессах
дыхания и обмена веществ. Нако-
нец, она является побочным продук-
том вулканической деятельности,
промышленного производства и окис-
ления различных веществ. Потом
содержащийся в атмосфере пар,
сконденсировавшись, превращается
в воду. Пар конденсируется в тех
случаях, когда воздух охлаждается
путем теплоотдачи или расширения
(рис. 3-2). Сгущение атмосферного
водяного пара может происходить и
в форме сублимации. Сублима-
ция — это процесс непосредственно-
го перехода вещества из газообраз-
ного состояния в твердое, минуя
жидкую фазу. Сублимация может
идти и в обратном направлении,
т. е. вещество переходит из твердого
в тазообразное состояние*.
46
Любое изменение фазового со-
стояния требует затраты энергии.
Например, на таяние льда затрачи-
вается около 80 кал/г. Эта величи-
на называется теплотой плавления.
Такое же количество энергии вода
выделяет в атмосферу при замерза-
нии. При температуре 100°С, когда
вода переходит из жидкого состоя-
ния в парообразное, на каждый
грамм воды, участвующей в этом
переходе, расходуется 540 калорий
тепла. Эта величина называется теп-
лотой испарения. При обратном пе-
реходе пара в жидкое состояние
высвобождается такое же количест-
во тепла, которое называется скры-
той теплотой. Скрытая теплота пред-
ставляет собой то количество энер-
гии, которое содержит вода, нахо-
дящаяся в атмосфере в парообраз-
ном состоянии. Переход воды в раз-
личные фазы и соответствующие фа-
зовым переходам изменения темпе-
ратуры и количества тепла представ-
лены на рис. 3-3.
Все возможные изменения состо-
яния воды на Земле заключены
в понятие «круговорот воды», Этот
круговорот представляет собой не-
кий идеализированный процесс. Од-
но из звеньев круговорота воды
в природе — облака, другое — осад-
ки, средняя годовая сумма которых
в целом для всей Земли составляет
около 100 см. Звеньями круговорота
воды являются также испарение
и транспирация.
Фазовые превращения воды
в разных районах Земли соверша-
ются с разной интенсивностью, о чем
говорит, например, распределение
осадков по земному шару. Так, если
на всей Земле за год выпадает
в среднем примерно 100 см осадков,
то на сушу попадает лишь около
Рис. 3-1. Круговорот воды на Земле.
Рис. 3-3. Фазовые переходы воды.
Теплота, кал
Рис. 3-2. Роса.
Рис. 3-4. Долина Смерти в штате
Невада, США.
У< этого количества. В пустынях го-
довая сумма осадков составляет все-
го несколько сантиметров: в Долине
Смерти (США), например, около
4,3 см, а в пустыне Атакама есть
районы, в которых вообще никогда
не выпадало заметного количества
осадков. В самом же дождливом
месте на Земле—на горе Вайалеа-
ле, Гавайские острова,— ежегодно
отмечают примерно 1600 см осадков
(рис. 3-4).
Свойства чистой воды
Вода обладает одним из самых вы-
соких значений удельной теплоемко-
сти среди других веществ на Земле.
Поэтому водные массы нагреваются
и охлаждаются гораздо медленнее,
чем суша. В результате (эолее мед-
ленного нагревания и охлаждения
воды, возникают большие контрасты
температуры между водоемами и со-
седними участками суши.
Тепло, содержащееся в водое-
мах, в большой мере определяет
температуру приводного слоя возду-
ха. Обычно в течение всего года
температура воздуха над водоемом
и температура воздуха над прибреж-
ными районами суши сильно разли-
чаются.
Количество лучистой энергии,
поглощаемое сушей и водоемами,
весьма различно. На суще, облада-
ющей большой плотностью, тепло
распространяется лишь на незначи-
тельную глубину. Океаны же более
«прозрачны» для поступающей к ним
лучистой энергии. Солнечная радиа-
ция за очень короткое время прони-
кает в глубь морской воды на не-
сколько метров. Из наблюдений из-
вестно, что в океанах дневной свет
распространяется даже на несколько
сотен метров вглубь. Однако нас
в первую очередь интересует первич-
ное поглощение солнечной радиации,
происходящее в верхнем слое воды
толщиной несколько метров.
Распространение тепла в глубь
океана поддерживается также кон-
векцией — процессом, не имеющим
места в почве. Конвекция обуслов-
ливает быстрое перемешивание воды.
Масштабы конвекции могут быть
самыми разными: от мелких местных
вихревых движений воды до огром-
ных, охватывающих целые аквато-
рии.
Испарение с поверхности океа-
нов происходит непрерывно и сопро-
вождается таким большим расходом
тепла, какого никогда не бывает на
суше. Испарение же с почвы изме-
няется от сезона к сезону и зависит
от количества воды, содержащейся
в этой почве.
Тепло, накапливаемое в океанах,
может в течение всего года переда-
ваться атмосфере и подогревать
приводный слой ее. Одновременно
происходит и увлажнение этого слоя.
Рис. 3-5. Главный термоклин.
48
Но значительную часть накопленного
тепла океан сохраняет, так как его
удельная теплоемкость велика.
Химические свойства воды
Общеизвестно, что молекула воды
состоит из двух атомов водорода
и одного атома кислорода. Однако
атомы, составляющие ее, расположе-
ны весьма своеобразно. Оба атома
водорода, окружающие атом кисло-
рода, находятся под углом 105° от-
носительно друг друга (рис. 3-6).
Это делает молекулу воды биполяр-
ной. Так происходит потому, что
электроны атомов водорода, взаимо-
действующие с атомом кислорода,
придают той стороне молекулы во-
ды, на которой находятся водород-
ные атомы, положительный заряд,
тогда как та сторона, на которой
лежит атом кислорода, заряжается
отрицательно.
Вследствие биполярности моле-
кулы воды объединяются в крупные
группы — противоположные заряды
разных сторон молекул создают вза-
имное притяжение. Между соседни-
ми молекулами воды возникает
сильная связь, называемая водород-
ной связью. Чтобы разорвать эту
связь*, необходима весьма большая
энергия. Именно поэтому вода имеет
большую теплоемкость.
Рис. 3-6. Строение молекул воды.
Вследствие биполярности моле-
кул вода имеет более высокую тем-
пературу кипения, чем можно было
бы ожидать. Если бы не было водо-
родной связи, температура кипения
составляла бы —80° С. Тогда
в обычных условиях вода не могла
бы находиться в жидком состоянии.
На самом же деле эта очень устой-
чивая жидкость принадлежит к чис-
лу немногих веществ на нашей пла-
нете, которые в самых обычных ус-
ловиях могут находиться в твердом,
жидком и газообразном состоянии.
Так, в некоторых облаках возможны
одновременно все три фазы воды.
Вода также почти идеальный,.
один из самых универсальных раст-
ворителей. За достаточно продолжи-
тельное время в ней растворяется
больше веществ, чем в каком бы то
ни было другом растворителе. Сток
воды по поверхности суши ежегод-
но выносит в моря до 50 миллионов
тонн различных веществ.
Такая особенность воды, как
расширение при замерзании, отлича-
ет ее от большинства других ве-
ществ, которые в этих условиях
сжимаются. Вода же сжимается при
понижении ее температуры только
до 4°С. При этой температуре мо-
лекулы воды «упакованы» плотнее
всего. При дальнейшем понижении
температуры воды ее молекулы не
могут более уплотняться, расстоя-
ние между ними начинает увеличи-
ваться и вода расширяется. Поэто-
му плотность льда меньше плотно-
сти воды: дистиллированной — при-
близительно на V9, соленой мор-
ской — на V?. Более легкий лед пла-
вает по поверхности воды. Можно
себе представить, что случилось бы,
если бы дело обстояло противопо-
ложным образом, т. е. если; бы во-
4 1157
49
да в водоемах начинала замерзать
от дна. С наступлением зимы озера
и другие водоемы постепенно пол-
ностью переходили бы в твердое
состояние и все живое в них — по
крайней мере большинство организ-
мов, живущих в воде,— погибало бы.
Мы же знаем, что очень многие
живые организмы могут жить под
льдом и легко выживают до следу-
ющего летнего сезона*. Если бы
каждую зиму вся вода на Земле
замерзала, то вряд ли на ней
могла бы зародиться жизнь.
Морская вода значительно отли-
чается от химически чистой воды,
что связано со свойствами множе-
ства растворенных в ней примесей.
Известно не менее 49 химических
элементов, содержащихся в морской
воде. Приблизительно 35% общего
веса морской воды приходится на
различные растворенные в ней мине-
ралы*. Масса веществ, растворенных
в морской воде, называется ее со-
леностью ( в действительности со-
леность несколько меньше количест-
ва растворенных минералов, однако
различие между ними столь мало,
что нет надобности здесь на этом
останавливаться).
Соленость воды зависит от гео-
графических условий, но можно все
же сказать, что в среднем она со-
ставляет примерно 35 частей раст-
воренного вещества на каждые 1000
частей чистой воды. Этот результат
записывается в таком виде: 35°/Оо-
Самые распространенные вещества,
содержащиеся в морской воде
в ионизированном состоянии,— хло-
риды натрия (NaCl) и калия (КС1),
а также сульфат магния (MgSO*).
В табл. 3-1 перечислены основные
элементы, содержащиеся в морской
воде, и указано их количество.
50
Таблица 3-1. Десять главных элементов,
входящих в состав морской воды
Элемент	Содержание в 0/00
С1 (хлор)	19,35
Na (натрий)	10,76
Mg (магний)	1,29
S (сера)	0,88
Са (кальций)	0,41
К (калий)	0,38
Вг (бром)	0,06
С (углерод)	0,03
Sr (стронций)	0,01
В (бор)	0,005
Под влиянием ряда факторов
соленость морской воды различна на
разных широтах. Например, в тех
районах, где впадающие в океан ре-
ки приносят сравнительно чистую во-
ду, в частности, в полярных обла-
стях, где к тому же и скорость ис-
парения невелика, морская вода бы-
стро разбавляется и соленость ее
может снижаться до 33°/оо- В тропи-
ческих же широтах, где рек мень-
ше, а испарение велико, соленость
возрастает до 37°/оо-
Температура поверхности моря
на земном шаре колеблется в преде-
лах от —1,6 до 30°С. Значение
—1,6°С может на первый взгляд по-
казаться странным, но оно вполне
реально и объясняется тем, что ра-
створенные минералы понижают
температуру замерзания морской во-
ды. Морская вода не замерзает, по-
ка ее температура не достигнет при-
близительно —2°С.
Плотность морской воды также
отличается от плотности дистиллир9-
ванной воды. Масса морской воды в
единице объема составляет примерно
1,2 г/см3, тогда как у дистиллирован-
ной воды она равна 1 г/см3. Плот-
ность морской воды непосредственно
зависит от ее солености и косвен-
но — от ее температуры.
Интенсивное испарение и увели-
чивающаяся при этом соленость по-
вышают плотность воды сильнее,
чем это делает понижение ее темпе-
ратуры. Различие плотности сосед-
них водных масс — одна из главных
причин возникновения морских тече-
ний. Более плотная, а особенно еще
и более холодная вода стремится
опускаться на дно водоема.
Температура воды влияет также
на ее способность поглощать неко-
торые газы атмосферы. При высокой
температуре из воды выделяются
такие газы, как кислород, и поэто-
му содержание кислорода в теплой
воде уменьшается.
Водяной пар в воздухе
Молекулы жидкости всегда находят-
ся в движении, причем некоторые
могут прорываться через поверх-
ность жидкости и уходить в воздух.
Молекулы же пара могут возвра-
щаться из воздуха в жидкость. Ко-
гда температура жидкости повыша-
ется, число покидающих ее молекул
становится больше числа возвраща-
ющихся, т. е. происходит испарение
жидкости. Понижение же темпера-
туры замедляет переход молекул
жидкости в воздух и вызывает кон-
денсацию пара. Поэтому количество
водяного пара, поступающего в воз-
дух, зависит главным образом от
температуры воды и от площади
водоема, соприкасающейся с возду-
хом*.
Когда водяной пар поступает
в воздух, он, как и все другие га-
зы, создает определенное давление,
называемое парциальным. Оно выра-
жается в миллибарах или в каких-
либо других единицах давления. По
мере того как молекулы воды пере-
ходят в воздух, давление пара в
воздухе увеличивается. Когда до-
стигается равновесие между числом
молекул, покидающих воду и воз-
вращающихся в нее, пар становится
насыщенным. Если температура воз-
духа продолжает увеличиваться, то
для поддержания насыщенного со-
стояния пара число молекул, посту-
пающих в воздух, также должно
увеличиваться, если, конечно, жид-
кость еще имеется.
Давление пара служит мерой
для другой величины, также выра-
жающей количество пара, содержа-
щегося в воздухе, и называемой аб-
солютной влажностью. Абсолютная
влажность представляет собой мас-
су водяного пара, содержащегося
в единице объема воздуха. Обычно
ее выражают в граммах на куби-
ческий метр.
Более распространенной харак-
теристикой содержания пара в воз-
духе является относительная влаж-
ность, значения которой сообщаются
в ежедневных сводках погоды. Она
представляет собой отношение коли-
чества пара, фактически содержаще-
гося в воздухе, к количеству насы-
щенного пара при данной темпера-
туре и выражается в процентах.
При относительной влажности, рав-
ной 100%, пар становится насыщен-
ным и дальнейшее охлаждение воз-
духа вызывает конденсацию пара.
Температура, при которой пар ста-
новится наюыщенны/м**, называется
точкой росы. Это та температура,
при которой обычно начинается кон-
денсация пара. Если воздух охлаж-
51
дается, но при достижении темпера-
туры точки росы и еще более низ-
кой конденсация пара все же еще
не начинается, то говорят, что пар
становится пересыщенным.
Для характеристики содержания
пара в воздухе используется также
удельная влажность. Она представ-
ляет собой массу водяного пара,
приходящуюся на единицу массы
сухого воздуха*. Обычно ее выра-
жают в граммах пара на 1 кг су-
хого воздуха.
Испарение и конденсация
Большая часть водяного пара посту-
пает в атмосферу с поверхности мо-
рей и океанов. Особенно это отно-
сится к влажным, тропическим рай-
онам Земли. В тропических широтах
испарение превышает количество вы-
падающих осадков. В высоких ши-
ротах имеет место обратное положе-
ние. В целом же по всему земному
шару испарение и количество осад-
ков примерно одинаковы.
Испарение регулируется некото-
рыми физическими свойствами мест-
ности, в частности, температурой
поверхности воды в крупных водое-
мах и преобладающей здесь ско-
ростью ветра. Когда над водной по-
верхностью дует ветер, он относит
в сторону увлажнившийся воздух
и заменяет его свежим, более су-
хим. Чем сильнее ветер в данном
районе, тем быстрее меняется воз-
дух и тем интенсивнее идет испаре-
ние.
Конденсируется водяной пар
легче всего тогда, когда относитель-
ная влажность воздуха достигает
100%. Если в ночные часы поверх-
ность Земли и наземных предметов
Рис. 3-7. Микрофотография ядер
конденсации, полученных из воздуха.
выхолаживается путем теплопровод-
ности, то на них может начаться
конденсация водяного пара из воз-
духа (осаждение). Поэтому на та-
ких поверхностях ночью выпадает
роса. Однако появление капель ро-
сы может усиливаться, если в ат-
мосфере есть мельчайшие частички
различных примесей**. При отсутст-
вии таких «ядер конденсации> (рис.
3-7), т. е. в очень чистом воздухе,
относительная влажность может до-
стигать нескольких сотен процен-
тов.
Если же ядра конденсации в воз-
духе есть, то конденсация может на-
чаться даже при относительной
влажности менее 100%. Ядра кон-
денсации способствуют образованию
капель воды. Это 'объясняется тем,
52
что некоторые ядра гигроскопичны,
т. е. 'имеют химическое сродство*
с водой.
Такими ядрами могут быть, в ча-
стности, частички солей, частицы пы-
ли, сажи, дыма, вулканического пе-
пла, частицы, выбрасываемые в
воздух промышленностью.
Вопреки широко распространен-
ному, но все же неправильному
представлению, конденсация водяно-
го пара в атмосфере далеко не всег-
да заканчивается выпадением осад-
ков.
В каждый момент любого сред-
него дня до 50% небосвода над на-
шей планетой покрывают облака, но
лишь из очень небольшой части этих
облаков и в очень немногих райо-
нах выпадают осадки.
Условия, благоприятствующие
выпадению осадков
В связи с очень большим количест-
вом разных факторов, влияющих на
образование осадков, чрезвычайно
трудно с большой точностью пред-
сказать их выпадение. Начало выпа-
дения осадков, их продолжитель-
ность и количество меняются в ши-
роких пределах даже на небольших
площадях, около 100 км2. Кроме
того, при прогнозировании осадков
трудно разграничить районы выпа-
дения дождя и снега. Вид осадков
зависит, в частности, от распределе-
ния температуры земной поверхности
и температуры воздуха до высоты
несколько сотен метров. Микрофи-
зические свойства облаков и общая
динамика процессов их образования
в настоящее время еще не вполне
выяснены.
Образование осадков
Образование частиц осадков, пра-
вильнее называемых гидрометеора-
ми, представляет собой весьма слож-
ный процесс. Различные исследовате-
ли предлагают несколько теорий,
пытающихся объяснить этот процесс.
Часто думают, что при темпера-
туре 0°С вода обязательно переходит
в твердое состояние. Это отнюдь не
так! Чистая вода действительно
обычно замерзает при температуре
0°С, однако температура эта харак-
теризует все же лишь то состояние,
при котором лед начинает таять.
В атмосфере же температура воздуха
часто опускается значительно ниже
0°С, а водяной пар остается паром
и не переходит в лед. Чистая вода
тоже может охлаждаться до темпе-
ратуры ниже 0°С и не замерзать,
может оставаться и парообразной
при столь низкой температуре. Водя-
ной пар и вода при температуре ни-
же точки таяния льда и вплоть до
—40°С могут переохлаждаться и са-
ми по себе не переходить в кристал-
лы льда. Только при температуре
—40°С вся вода наконец переходит
в ледяные кристаллы**.
Однако переохлажденный водя-
ной пар способен легко переходить
в лед, если имеется какая-либо «под-
ложка», на которой он может об-
разовать пленку льда. Этому быст-
рому образованию льда также спо-
собствуют ядра конденсации. Летчи-
ки обнаружили, что водяной пар не-
редко намерзает на самолетах, про-
летающих через переохлажденный
воздух***. Автомобили, двигающиеся
в таком воздухе, тоже часто покры-
ваются коркой льда.
Самой распространенной теорией,
53
объясняющей образование капель
дождя, является теория Бержерона.
Хотя теория эта со временем изме-
нилась, все же в основе ее лежат
представления Бержерона. Бержерон
предположил, что ледяные кристал-
лы, образующиеся в переохлажден-
ных облаках, сами служат ядрами
конденсации для водяного пара. Во-
дяной пар конденсируется на них
быстрее, чем на любых других яд-
рах. Поэтому переохлажденные обла-
ка некоторое время могут быть сме-
шанными, т. е. содержать одновре-
менно переохлажденную воду, лед
и водяной пар.
Ледяные кристаллы постепенно
сублимируют на себя окружающий
водяной пар. Когда почти весь этот
пар окажется сублимированным, об-
разуется некое снегообразное вещест-
во. Этот снег начинает падать и,
встретив по пути, в нижних слоях
атмосферы, более теплый воздух, та-
ет — так образуется дождь.
Теория Бержерона содержит не-
сколько удачных моментов. Но все
же она не отвечает полностью на
вопрос о том, каким образом возни-
кает дождь. Например, дождь, ко-
торый выпадает из теплых тропиче-
ских облаков, отнюдь не являющих-
ся переохлажденными. По-видимому,
в таких облаках мелкие капельки
в результате столкновения друг
с другом и слияния вырастают до
размера крупных дождевых капель,
становятся неустойчивыми и начина-
ют падать. Падая, они разрушаются
и образуют новые мелкие дождевые
капли.
При микроскопических исследо-
ваниях в осадке от испарившихся
дождевых капель обнаружено боль-
шое число ядер конденсации, кото-
рые играют очень важную роль
54
в процессе образования осадков. Чи-
сло ядер конденсации над открытым
морем может составлять менее 100
в кубическом сантиметре воздуха, в
то время как над промышленными
центрами—несколько сотен тысяч,
что и вызывает здесь увеличение ко-
личества осадков (рис. 3-8).
Образование облаков
Облака, являясь, одной стадией кру-
говорота воды в природе, представ-
ляют собой системы из миллиардов
крошечных капелек воды или мель-
чайших кристаллов льда, взвешенных
в воздухе. Облака (рис. 3-9) обра-
зуются на любой широте.
Когда воздух поднимается, он
быстро охлаждается вследствие рас-
ширения. Если охлаждение непре-
рывно и если количество водяного
пара достаточно для того, чтобы он
стал насыщенным, в воздухе появля-
ются мельчайшие капли воды. Обыч-
но такие капли медленно выпадают
из вершины облака, где зародились.
На более низких уровнях они начи-
нают испаряться. Таким образом,
в облаке на разных уровнях идет
непрерывный процесс образования
и испарения капель.
Некоторые облака образуются,
когда две массы воздуха, имеющие
разную температуру, перемешивают-
ся и более теплый и влажный воз-
дух охлаждается. Однако главным
процессом, вызывающим образование
облаков, все же бывает адиабатиче-
ское охлаждение поднимающегося
воздуха.
Когда воздух поднимается, то
точка росы достигается быстрее, чем
Рис. 3-9в. Слоистые облака.
Рис. 3-8. Дымовые трубы.
Рис. 3-9г. Перисто-слоистые облака
Рис. 3-9а. Кучевые облака.
Рис. 3-96. Высоко-кучевые облака.
Рис. 3-10. Орографические явления
на наветренном склоне горы.
.55
в неподвижном воздухе вблизи зем-
ной поверхности. Точка росы в под-
нимающемся воздухе уменьшается
с высотой примерно на 0,17°С/100 м.
Таким образом, чем выше поднима-
ется воздух, тем ниже становится
в нем точка росы, т. е. температура,
при которой начинается конденсация
пара. Точка росы понижается, так
как давление в поднимающемся воз-
духе уменьшается. Уменьшающееся
же давление понижает концентрацию
водяного пара.
Восходящее движение воздуха
само по себе может быть вызвано
несколькими причинами. Одна со-
стоит в том, что возвышенность, ле-
жащая на пути движущегося возду-
ха, заставляет его подниматься,
(рис. 3-10). Это явление называется
орографическим восхождением. Дру-
гой причиной могут быть динамиче-
ские особенности центральной части
областей пониженного давления, где
также развиваются восходящие дви-
жения воздуха. Поднимающийся воз-
дух охлаждается и возникают обла-
ка. Наконец, воздух может подни-
маться в терминах — местных
конвективных течениях небольшого
масштаба.
Классификация облаков
Первые и самые удачные клас-
сификации облаков были созданы
еще в XIX веке. В этих классифика-
циях учитывались разный внешний
вид облаков и различная их высота.
Современная классификация облаков
выделяет 10 основных форм, которые
далее часто подразделяются на не-
сколько видов и разновидностей.
Здесь мы рассмотрим лишь основные
формы облаков. В тропосфере облака
56
могут образоваться на всех высотах.
Однако каждое семейство облаков,
выделяемое в классификации, рас-
полагается в основном только в ка-
ком-либо одном диапазоне высот.
В современной классификации выде-
лены семейства облаков верхнего,
среднего и нижнего ярусов, а также
вертикального развития. Облака раз-
ных ярусов иногда могут сливаться,
но обычно они довольно отчетливо
разделяются по ярусам (рис. 3-11).
Начиная со второй половины
XIX в. метеорологи дают названия
облакам, используя единые междуна-
родные термины.
С 1880-х гг. при составлении
классификации облаков используются
их фотографии. В настоящее время
формы облаков и облачных систем
определяют, используя Международ-
ный атлас облаков. В названиях об-
лаков часто встречаются слова или
приставки, помогающие представить
себе внешний вид данных облаков.
Так, приставка strato показывает,
что речь идет о плоских сломстообраз-
ных облаках, cumulo относится
к вытянутым по вертикали облакам
в виде башен, nimbus—к облакам,
дающим дождь, и т. д.
Облака нижнего яруса. Эти об-
лака располагаются в слое ‘атмосфе-
ры, простирающемся от земной по-
верхности до высоты около 2100 м*.
Приведем некоторые примеры обла-
ков нижнего яруса**.
1. Слоистые (Stratus) — серые
однородные облака, значительно вы-
тянутые в горизонтальном направ-
лении и похожие на более высоко
расположенные облака, которые мо-
гут давать морось и ледяные крис-
таллы***. Однако обычно они со-
стоят из мелких капель воды.
Иногда слоистые облака придают
небу угрожающий вид*. Эти об-
лака повторяют конфигурацию рас-
положенной под ними местности, что
связано с их происхождением: они
часто являются результатом радиа-
ционного выхолаживания воздуха
над разными ландшафтными участка-
ми.
2 Кучевые (Cumulus) — плот-
ные, иногда размытые, вытянутые по
вертикали, изолированные друг от
друга облака, способные распростра-
няться выше всех других облаков
нижнего яруса**. Обычно они
имеют куполообразную белую вер-
шину и плоское темное основание.
Благодаря местным восходящим дви-
жениям воздуха эти облака не сли-
ваются друг с другом, а имеют вид
отдельных пирамид или ячеек. Из
кучевых облаков могут выпадать
ливневые осадки***. Обычно эти
облака состоят из капель воды.
Осадки же они дают лишь в том
случае, когда имеют большую верти-
кальную протяженность.
3, Слоисто-дождевые облака
(Nimbostratus) имеют серый или бе-
лый цвет и иногда пятнистый вид.
Они состоят из капель воды и иногда
из кристаллов льда****.
4. Слоисто-кучевые облака
(Stratocumulus) возникают под
влиянием конвективных восходящих
движений воздуха и турбулентного
перемешивания*****. Эти процессы
придают облакам кучевообразный вид
или волнистое строение.
Облака среднего яруса. Эти об-
лака лежат на высотах от 2100 до
4000 м в полярных районах и до
8000 м над тропиками**. В назва-
ниях этих облаков часто использует-
ся приставка	В таких обла-
ках теплый и влажный воздух
совершает восходящее движение
и при этом охлаждается, за счет че-
го и образуются эти облака в уме-
ренных широтах. Приведем неко-
торые примеры облаков среднего
яруса.
L Высоко-слоистые облака
(Altostratus) представляют собой
сравнительно однородный серый или
голубоватый облачный слой, покры-
вающий все небо. Он состоит из че-
редующихся скоплений (пятен) ка-
пель воды и кристаллов льда. Вы-
сокослоистые облака могут давать
снег, дождь «и ледяной дождь.
Появление таких облаков может
быть предвестником выпадения этих
видов осадков в ближайшие часы.
2. Высоко-кучевые облака
(Altocumulus) — белые или серые ку-
чевообразные или неоднородные об-
лачные слои. Они состоят из капель
воды, хотя при низких температурах
в них преобладают ледяные крис-
таллы.
Облака верхнего яруса. В уме-
ренных широтах высота нижней
границы этих облаков составляет от
3500 до 8000 м. Верхняя же их гра-
ница в тропиках может располагать-
ся на высотах до 20 км**. Они
принадлежат к типу cirrus, что озна-
чает «завиток», «спираль» и т. п.
Часто эти облака являются пред-
вестниками приближения шторма,
бури. Обычно они состоят из ледя-
ных кристаллов, образующих нити,
пучки или перистообразные прозрач-
ные тонкие белые облака. Часто они
образуют гало вокруг Луны, если
она’ просвечивает через эти обла-
ка******. К облакам верхнего яруса
относятся следующие роды
облаков.
1.	Перистые (Cirrus) облака
представляют собой тонкие, нежные,
белые нити, распространяющиеся по
57
Рис. 3-11г. Высоко-слоистые облака.
Рис. 3-1 la. Перистые облака.
Рис. 3-116. Слоисто-кучевые облака.
Рис. 3-11д. Слоисто-дождевые обла-
ка.
Рис. 3-11 в. Перисто-кучевые облака.
Рис. 3-12. Кучево-дождевое облако.
58
всему небу. Они почти целиком со-
стоят из кристаллов льда. Во время
восхода и захода Солнца они могут
окрашиваться в разные цвета. За их
внешний вид их обычно называют
конскими хвостами.
2.	Перисто-слоистые (Cirrostra-
tus) облака имеют вид тонких нитей
или /волокон*. Они состоят из
кристаллов льда и могут давать га-
ло. В верхней части таких облаков
водяной пар конденсируется, а в
нижней — испаряются облачные эле-
менты. Появление перисто-слоистых
облаков может предвещать выпадение
дождя (или снега).
3.	Перисто-кучевые (Cirrocumu-
las) — тонкие белые неоднородные
облака, возникающие под действием
небольших конвективных потоков
воздуха. Волнистый вид этих обла-
ков привел к появлению термина
«небо в барашках». Перисто-кучевые
облака обычно состоят из ледяных
кристаллов.
Некоторые формы облаков, ха-
рактеризующиеся значительной вер-
тикальной протяженностью, прости-
раются с самых нижних уровней до
высот, на которых обычно распола-
гаются облака верхнего яруса.
К таким облакам относятся кучево-
дождевые (Cumulonimbus), имеющие
вид гор, высоких башен и т. п.
(рис. 3-12). Они образуются в ре-
зультате развития и дальнейшего
преобразования кучевых облаков.
Кучевые облака тоже могут иметь
значительную вертикальную протя-
женность, но кучево-дождевые отли-
чаются от них большей плотностью,
массивностью и внешним видом. Их
вершина часто растекается, приобре-
тая форму наковальни, или же бла-
годаря наличию в ней ледяных крис-
таллов принимает вид перистых
облаков. Вертикальная протяжен-
ность кучево-дождевых облаков мо-
жет составлять от 100 м до 12 км**.
Кучево-дождевые облака в ос-
новном состоят из капель воды,
лишь в верхней части они могут со-
держать кристаллы льда. Эти облака
часто называют грозовыми, и они
действительно могут дать сильный
ветер, молнию, ливневые осадки.
Нередко они сопровождаются выпа-
дением града и наблюдаются при
прохождении торнадо (см. главу 6).
Наблюдения за облаками
Измерение высоты нижней границы
облачного покрова носит название
измерения облачного «потолка». Оно
производится с помощью специаль-
ного прибора, называющегося «из-
меритель потолка». Этот прибор на-
правляет луч света на основание
облака, от которого луч отражается
вниз, к детектору, позволяющему
точно отсчитать высоту нижней гра-
ницы облака (рис. 3-13)***.
Метеорологи определяют также
количество облаков. Оно выражается
в десятых долях покрытия неба об-
лаками, называемых баллами. В
ежедневных сводках погоды ис-
пользуются также качественные ха-
рактеристики типа «ясно», «перемен-
ная облачность», «пасмурно» и т. п.
Определение форм облаков слу-
жит одним из лучших вспомогатель-
ных средств для ориентировочного
предсказания погоды на ближайшие
часы. Различные формы облаков ча-
сто весьма показательны для пред-
стоящих в скором времени изменений
погоды. Это объясняется тем, что
каждая форма облаков, помимо все-
го прочего, является результатом
59
Рис. 3-13. Измеритель высоты ниж-
ней границы облаков с вращающим-
ся световым лучом.
определенных метеорологических про-
цессов, вызывающих ее возникнове-
ние. Однако многие виды и формы
облаков имеют столь сходный внеш-
ний вид, что иногда бывает трудно
точно определить многочисленные
возможные их сочетания, которые
могут наблюдаться в разные момен-
ты времени. Для того чтобы пра-
вильно определить форму облаков
и характеризуемую ими погоду, не-
обходимо ясно представлять себе
процессы, приводящие к возникнове-
нию этих облаков.
Возникновение тумана
Туман, особенно часто встречающий-
ся на побережьях, в действительно-
сти бывает слоистым облаком, рас-
60
положенным непосредственно у зем-
ной поверхности. Этот плотный
покров сконденсированного водяного
пара образуется в результате охла-
ждения воздуха, содержавшего на-
сыщенный пар.
Туман представляет собой слоис-
тое облако на земной поверхности,
состоящее из микроскопических ка-
пель воды или кристаллов льда. На
автомобиле, движущемся в переох-
лажденном тумане, может появиться
ледяная'корка.
Туман образуется в случае по-
ступления водяного пара в теплый
воздух или при охлаждении влажно-
го воздуха до температуры, более
низкой, чем точка росы. Воздух мо-
жет охлаждаться при вторжении в
данную местность нового, еще более
холодного воздуха. При этом пар, со-
держащийся в воздухе, конденсиру-
ется и над земной поверхностью воз-
никает туман более или менее значи-
тельной вертикальной протяженно-
сти.
Существуют различные виды ту-
мана. Они подразделяются в зависи-
мости от процессов их образования
и места появления. Все классифика-
ции туманов имеют более или менее
описательный характер.
Мы выделим здесь три основных
вида тумана. Каждый из них возмо-
жен при несколько различающихся
условиях. Этими тремя видами явля-
ются: радиационный туман, адвек-
тивный туман и фронтальный туман.
Радиационный туман. Радиаци-
онный туман известен также под
названием (Приземного*. Этот вид
тумана возникает при быстром ох-
лаждении нижнего слоя воздуха пу-
тем теплообмена с земной поверх-
ностью. В этом случае приземный
воздух охлаждается, а над ним ока-
зывается более теплый воздух. Если
при этом воздух неподвижен, туман
образуется слабый или вообще не
возникает. Но если есть легкий ве-
тер, образование туманА идет очень
интенсивно. Однако при более силь-
ном ветре туман рассеивается вслед-
ствие перемешивания воздуха. Лег-
кий же ветер в районе образования
тумана приводит к распространению
конденсации на более высокий при-
земный слой атмосферы. При этом
туман становится более густым.
Утром, когда солнечные лучи начи-
нают прогревать воздух, капли тума-
на испаряются, т. е. снова превра-
щаются в водяной пар, и туман
рассеивается.
В местностях, расположенных
на значительной высоте над уровнем
моря, радиационный туман может
появиться на склонах гор. Более
плотный воздух стекает по склонам
вниз и образует плотный и высокий
туман в долинах, лежащих между
возвышенностями.
Радиационный туман чаще воз-
никает осенью и зимой, когда бывает
сравнительно высокая относительная
влажность воздуха, а также значи-
тельная продолжительность ночи.
Радиационный туман появляется так-
же в центрах областей повышенного
давления, обычно характеризующих-
ся слабым ветром и безоблачным
небом. В сравнительно устойчивом
воздухе радиационный туман, воз-
никший вечером или ночью, может
удерживаться в течение .всего дня.
Адвективный туман. Адвектив-
ный туман образуется в воздухе,
движущемся над местностью, в ко-
торой температура поверхности ниже
температуры натекающего воздуха.
Когда сравнительно теплый воздух
двигается над более холодной сушей
Рис. 3-14. Адвективный туман у мо-
ста через пролив Золотые Ворота,
США.
Рис. 3-15. Приземный туман.
61
или водоемом, он быстро охлаждает-
ся, а водяной пар в нем начинает
конденсироваться. Появляется густой
низкий туман. Иначе говоря, пар
в нижнем слое атмосферы быстро
становится насыщенным и возле
земной поверхности образуется
слоистое облако, имеющее значитель-
ную вертикальную протяженность.
Туман этого вида может наблюдать-
ся в любое время суток, а не только
в холодные ночные часы (рис. 3-14).
Адвективный туман чаще всего
появляется на побережьях, а также
в районах, частично покрытых сне-
гом и перемежающихся с бесснежны-
ми участками. В умеренных широтах
такие туманы образуются в тех слу-
чаях, когда теплые южные ветры
переносят воздух на север, т. е.
в более холодные климатические об-
ласти (рис. 3-15).
В северных районах Атлантиче-
ского побережья США часто наблю-
даются высокие адвективные туманы.
Они чрезвычайно опасны для судо-
ходства между США, Канадой
и Европой. В зимние месяцы основ-
ные судоходные линии переносятся
в более южные районы, чтобы ко-
рабли могли избежать встречи с ту-
манами, образующимися у берегов
Ньюфаундленда.
Если адвективный туман возни-
кает над открытым морем, его назы-
вают морским туманом. Это бывает
в том случае, когда теплый воздух
перемещается над более холодной
поверхностью моря и охлаждается
путем теплопроводности. Он может
появляться также над такими райо-
нами океана, где поблизости друг от
друга проходят течения, заметно раз-
личающиеся по температуре, так как
находящиеся над ними массы возду-
ха перемешиваются*. Морские тума-
ны могут быть очень продолжитель-
ными. Иногда они не рассеиваются
в течение нескольких недель.
В горных районах могут возни-
кать туманы склонов. Это происхо-
дит, когда вследствие адиабатическо-
го охлаждения теплый воздух,
встречающий на пути гору, вынуж-
ден оодаиматьоя по ее склонам.
Быстро расширяясь, поднимающийся
воздух понижает свою температуру
до точки росы, что и вызывает по-
явление густого горного тумана.
Фронтальный туман. Фронталь-
ные туманы возникают в местах
соприкосновения двух воздушных
масс с различными свойствами. Та-
кие места называются фронтальными
зонами или просто фронтами. Фрон-
ты встречаются в атмосфере очень
часто, но не все они обязательно
сопровождаются туманом.
Чаще всего фронтальный туман
наблюдается перед теплым фронтом.
Такой туман может быть очень про-
должительным. Обычно ему сопут-
ствует выпадение осадков. Фронталь-
ные туманы часты на восточном побе-
режье США (рис. 3-16).
Фронтальные туманы образуются
также и на некоторых холодных
фронтах, но реже, чем на теплых,
и не на столь обширных площадях,
что объясняется меньшей шириной
зоны, занятой холодным фронтом, по
сравенению с теплым.
Фронтальные туманы — посто-
янная угроза для всех видов тран-
спорта. Они наносят большой ущерб,
когда приходится отменять полеты
на авиалиниях или изменять марш-
рут полета. Даже при современных
средствах посадки самолета по прибо-
рам туманы все еще остаются проб-
лемой для военной и гражданской
авиации.
62
Рис. 3-16. Сан-Франциско закрыт
туманом.
Туманы на море стали причиной
многих столкновений кораблей. Они
особенно опасны на линиях, прохо-
дящих через Северную Атлантику,
где встречаются айсберги. Гибель
«Титаника» произошла из-за столк-
новения с айсбергом.
В таких крупных промышленных
центрах, как Лос-Анджелес, Нью-
Йорк, Лондон, нередко туман, сме-
шиваясь с дымом, образует так
называемый смог. Смоги наносят
огромный вред здоровью людей.
Смешение густого тумана с промыш-
ленным дымом в индустриальных
центрах очень опасно, особенно для
людей с сердечными заболеваниями
и с болезнями дыхательных путей.
Дополнительная нагрузка на дыха-
ние и кровообращение таких больных
во время продолжительных смогов
нередко приводит к смертельному
исходу.
Сажа, находящаяся во взвешен-
ном состоянии в воздухе городов
и крупных промышленных районов,
способствует образованию тумана
и смога. В таких районах в атмосфе-
ру выбрасывается большое количест-
во ядер конденсации. В результате
нарушается нормальный термический
режим и циркуляция воздуха. За-
грязнение воздуха влияет даже
на погоду, так, температура ночью
в промышленных районах понижает-
ся медленнее обычного.
Один из известных случаев
смога с большим числом смертных
случаев произошел в Лондоне в де-
кабре 1952 г. В холодной воздушной
массе, располагавшейся над городом,
сформировалась инверсия, которая
затормозила перемешивание в при-
земном слое атмосферы. Промышлен-
ный дым, продолжавший поступать
в атмосферу, смешивался с непод-
вижным насыщенным влагой возду-
хом и образовал над городом
густое облако с высоким содержани-
ем окислов серы. Это облако яви-
лось главной причиной раздражения
дыхательных путей. Число смертных
случаев в день возросло. К середине
первой недели после начала смога
было зарегистрировано почти 1Q00
смертных случаев, вызванных этим
смогом. Влияние смога замечалось
еще на протяжении нескольких не-
дель после того, как он рассеялся.
Все это время число смертных слу-
чаев оставалось выше нормы.
Виды осадков
Если пользоваться точными назва-
ниями, то частицы, взвешенные
в атмосфере и несколько уменьшаю-
щие видимость удаленных предметов,
следует именовать метеорами. Этот
63
термин применим R любым твердым,
жидким и газообразным частицам.
Однако метеорологи используют его
иначе, чем астрономы, и не рас-
сматривают, в частности, те частицы,
которые поступают в атмосферу
Земли из космоса*. Метеоры, со-
стоящие из воды или водяного пара,
являются гидрометеорами. К ним
прежде всего относятся дождевые
капли.
Следует отметить, что не все
гидрометеоры выпадают в виде
осадков и достигают земной поверх-
ности. Нередко падающие гидро-
метеоры успевают испариться или
их подхватывают и уносят вверх
конвективные восходящие движе-
ния.
В этом случае наблюдаются так
называемые полосы падения осадков.
Если гидрометеоры очень мелки, они
могут оставаться в атмосфере во взве-
шенном состоянии.
В зависимости от условий обра-
зования гидрометеоры могут иметь
различный вид.
Дождь
Диаметр дождевых капель 0,05—
0,6 см. Они достигают земной по-
верхности в виде капель воды.
Однако, соприкасаясь с холодной
земной поверхностью, они могут за-
мерзать. Обычно дождь выпадает
из кучево-дождевых, высоко-слои-
стых, слоисто-кучевых и слоисто-
дождевых облаков. В облаках
дождь образуется в виде капель
воды или кристаллов льда, но, до-
стигая земной поверхности, он
всегда представляет со^ой капли
воды (рис. 3-17).
Ледяной дождь
Ледяной дождь образуется в том
случае, когда теплая воздушная
масса располагается выше слоя
с отрицательной температурой, через
который вынуждены пролетать кап-
ли дождя. В этом случае капли
могут замерзнуть, не успев долететь
цо земной поверхности. В местах
своего зарождения частицы ледяного
дождя имеют примерно одинаковые
размеры, но во время падения эти
размеры быстро меняются. На па-
дающих каплях конденсируется во-
дяной пар, многие из них сливаются
друг с другом и достигают диамет-
ра 0,1 см. По мере дальнейшего
поступления водяного пара образу-
ются ледяные кристаллы. Эти гидро-
метеоры образуют плотный слои
высоко-слоистых облаков**. Переох-
лажденные дождевые капли, ударя-
ясь о земную поверхность, часто
образуют гололед.
Рис. 3-17. Дождь на улицах города.
64
Морось
Морось представляет собой медлен-
но падающие капли диаметром ме-
нее 0,05 см, которые иногда кажутся
неподвижно висящими в воздухе.
Капли мороси мельче дождевых
и легко вовлекаются в движения
воздуха. Морось образуется в низ-
ких слоистых облаках. Такие облака
характеризуются высокой влаж-
ностью возле основания, которое
может даже располагаться непо-
средственно у земной поверхности,
как это бывает при тумане.
Если морось соприкасается
с сильно охлажденной поверхностью
земли или наземных предметов, то
капли ее могут замерзать. Замерз-
шая морось образует на земной по-
верхности гололед, представляющий
большую опасность для пешеходов
и транспорта.
Рис. 3-18. Градины. Для сравнения
размеров на фотографии показана
клюшка для игры в гольф. На по-
перечном разрезе градины, лежа-
щей около клюшки, видны концен-
трические прослойки.
Град
Градины — мелкие ледяные шарики,
диаметр которых лежит в пределах
от диаметра дождевых капель до
5 см и более*. Отмечены градины
размером с бейсбольный мяч, но,
к счастью, такие градины очень
редки (рис. 3-18). Град возникает й
кучево-дождевых облаках.
Разрез градины показывает, что
она состоит из нескольких концен-
трических слоев льда.
Процесс роста градины обычно на-
чинается со стадии образования не-
большой ледяной крупинки. Концен-
трические слои градины состоят из
чередующихся прослоек льда и плот-
ного Снега.
Существуют два самых распро-
страненных представления о том^
как образуется град. Согласно одно-
му из них, градина получается
в результате многократных подъемов
и падений частицы во влажном воз-
духе выше слоя замерзания. Бросать
ее вверх-вниз могут, например,
мощные восходящие и нисходящие
потоки воздуха в грозовых облаках.
Когда ледяной кристалл попадает
в верхние холодные слои воздуха,
на нем нарастает новый слой льда.
Так повторяется несколько раз, пока
градина не станет настолько тяже-
лой, что восходящие движения воз-
духа уже не смогут подбрасывать ее
вверх, после чего она и выпадает
на землю.
По другой теории градина,
падая под действием силы тя-
жести, проходит в облаке через
несколько слоев переохлажденных
5 1157
65
капель. Соприкасаясь с переохлаж-
денными каплями облака, градина
обрастает новыми ледяными про-
слойками.
Хотя очень крупные градины
выпадают редко, все же градобития
составляют серьезную проблему для
сельского хозяйства. Сильный град
может очень быстро уничтожить
весь урожай.
В настоящее время делаются по-
пытки разными методами предотвра-
тить выпадение града. Так, например,
засевают кучево-дождевые облака,
дающие град, кристаллами йодистого
серебра, которые путем сильного
нагрева переводятся в газообразное
состояние. В результате засева гра-
дины в таком облаке образуются
очень рано, до того как успевают
вырасти до значительных размеров.
В Советском Союзе в целях управ-
ления процессом роста градин выпол-
нен ряд экспериментов с йодистым
серебром. Для этого облака обстре-
ливали из зенитных орудий, снаряды
которых начинялись йодистым се-
ребром, способствующим раннему
образованию ледяных крупинок
и це дающим им вырасти до размера
крупных градин.*
Искусственное вызывание
осадков
В настоящее время делается много
попыток искусственно воздействовать
на явления погоды, влияющие
на жизнь и деятельность человека.
Управление погодой даже в ограни-
ченных пределах может иметь ог-
ромное экономическое значение для
человечества. Самой развитой об-
ластью исследований в этом направ-
лении сейчас является искусственное
вызывание дождя из облаков.
Уже довольно давно известно,
что гигроскопические частицы могут
вызывать выпадение осадков из об-
лаков, находящихся в воздушных
массах, относительная влажность
которых составляет значительно ме-
нее 100%. Поэтому если каким-либо
образом искусственно ввести в об-
лака такие частицы, то можно
вызвать выпадение осадков.
Природные ядра конденсации
состоят из поднятых ветром частиц
Рис. 3-19. Формы снежинок.
66
почвы, кристаллов морской соли, ча-
стиц сажи и вулканического пепла.
Все они ускоряют образование дож-
девых капель, так как усиливают
слияние микроскопических облачных
капель или оказывают воздействие
на них своей гигроскопичностью*.
В 1946 г. исследования в облас-
ти искусственного вызывания осадков
начали В. Шефер и И. Лэнгмюр.
Они вводили в переохлажденные об-
лака частицы сухого льда, которьйе
понижали температуру окружающего
воздуха до —40°С и при этой темпе-
ратуре вызывали самопроизвольное
зарождение ледяных кристаллов из
водяного пара, содержащегося в этих
облаках. Возникавшие кристаллы
быстро вырастали за счет еще остав-
шегося пара, и вскоре из засеянных
облаков начинали выпадать осадки.
Впоследствии было установлено,
что такое же действие, как сухой
лед, производит йодистое серебро, но
оно эффективно и при более высоких
температурах, а именно до —6°С.
Йодистое серебро, как и сухой лед,
вызывает быстрый рост ледяных
кристаллов в облаках, приводящий
к выпадению осадков. Йодистое
серебро может вводиться в облака
с поверхности земли или с самоле-
та, для чего его сначала сжигают,
превращая в дым. Восходящие
движения воздуха поднимают этот
дым в облака, расположенные над
местом сжигания кристаллов йоди-
стого серебра (рис. 3-20). С по-
мощью йодистого серебра были до-
стигнуты некоторые успехи также и
в искусственном рассеивании тума-
нов. Наилучшие результаты получа-
лись при температуре туманна от —6
до 0°С и при отсутствии адвекции.
Однако искусственное вызывание
дождя в крупных масштабах пока не
удается. Описанные методы еще не-
достаточно разработаны, и в этой об-
ласти необходимы дальнейшие иссле-
дования. В случае усовершенствова-
ния они действительно смогут при-
обрести важное значение, так как в
облаках содержатся колоссальные за-
пасы воды. Например, в 1,6 км3 об-
лака может находиться до 4000 тонн
воды**.
Искусственное вызывание дождя
пока еще не получило значительного
развития по ряду причин. Одна из
них состоит в том, что сам этот про-
цесс недостаточно изучен. Кроме то-
го, результаты крупномасштабных
воздействий на атмосферные процес-
сы пока остаются несколько неопре-
деленными. Много сомнений вызыва-
ет вопрос о том, какое влияние ис-
кусственный дождь в одном районе
может оказать на соседние районы.
Что произойдет с запасами воды в
некотором районе, если движущиеся
к нему облака заранее искусственно
обезводить? Какими законодательны-
ми и моральными требованиями дол-
жны быть ограничены мероприятия
по искусственному вызыванию дож-
дя? Эти и большое число других во-
просов заставляют многих исследо-
вателей основательно пересмотреть
свои взгляды на возможные послед-
ствия искусственного управления по-
годой даже и в ограниченных мас-
штабах.
Для рассеивания облаков, а так-
же вызывания осадков из непереох-
лажденных (теплых) облаков приме-
няется другая методика. Пролетая че-
рез кучевые облака, самолет можат
рассеять их путем разбрызгивания
капель воды. В тропических облаках
такие капли, сливаясь с каплями са-
мого облака, вырастают до размеров,
достаточных для выпадения дождя.
67
Рис. 3-20. Засев облаков с самолета.
Большой проблемой стали не-
преднамеренные изменения погоды в
результате человеческой деятельно-
сти, особенно в промышленных рай-
онах. К таким изменениям приводят,
в частности, промышленные дымы и
другие продукты сжигания топлива
в крупных городах. Обширные иссле-
дования в Чикаго и его окрестно-
стях указали на довольно неожидан-
ные последствия индустриализации
этого района. Повторяемость гроз
над Чикаго оказалась на 15% выше,
чем в окрестностях. Предполагается,
что скопление продуктов сжигания
топлива увеличивает количество ядер
конденсации в воздухе над Чикаго.
Увеличение же количества ядер счи-
тается непосредственной причиной
увеличения количества осадков. Бы-
ло, однако, показано, что последнее
имеет и еще одно положительное
значение. Дело в том, что осадки вы-
мывают часть ядер из атмосферы. По-
этому, например, грозовая деятель-
ность очищающе действует на атмос-
феру. Не только ядра конденсации,
но и другие цримеси вымываются
из атмосферы осадками. Конечно,
этим проблема борьбы с загрязнени-
ем атмосферы не решается и никто не
станет утверждать, что очистку воз-
душного бассейна можно просто пре-
доставить дождям. Но увеличив коли-
чество осадков, можно помочь посте-
пенному очищению воздуха.
Для того чтобы достаточно точ-
но оценить, как влияет изменение
переменных характеристик атмосфе-
ры на климат, необходимы данные
наблюдений на широко разветвлен-
ной всемирной сети станций. В на-
стоящее время мы имеем обширную
информацию о метеорологических яв-
лениях лишь на территории Европы,
Азии и Северной Америки, да и эта
информация тоже недостаточна. Од-
нако по остальным районам она еще
беднее: остаются остро необходимы-
ми данные примерно для 3Д поверх-
ности нашей планеты.
Краткое содержание главы
В поглощении и излучении лучи-
стой энергии на Земле, а также в
накоплении ее Землею важная роль
принадлежит воде, которая обладает
весьма необычными физическими и
химическими свойствами по сравне-
нию со многими другими вещества-
ми. Вода имеет высокую удельную
темплоемкость и является очень ус-
тойчивой жидкостью. Она обладает
также способностью растворять
большинство газов и твердых ве-
ществ, встречающихся на Земле. Во-
да испаряется в атмосферу и круго-
ворот ее замыкается, когда водяной
пар, содержащийся в воздухе, снова
конденсируется. Водяной пар приво-
дит к образованию облаков на раз-
ных высотах и тумана непосредст-
венно над земной поверхностью. Вы-
падающие осадки могут иметь раз-
личную форму. В современных иссле-
дованиях значительное внимание уде-
ляется вопросам искусственного вы-
зывания осадков.
68
Ключевые слова
абсолютная влажность
биполярная молекула
высота нижней границы
облаков
гигроскопические ядра
гидрометеоры
град
круговорот воды
морось
облако
орографическое восходящее
движение (воздуха
относительная влажность
переохлаждение
перенасыщение
плотность
полосы падения
смешанная фаза воды
смог
снег
соленость
теплота испарения
теплота плавления
точка росы
туман
удельная влажность
форма облаков
ядра конденсации
Глава 4
Динамика
атмосферы
Как мы уже видели, атмосфера не
статична. Различия в степени нагре-
вания воздуха, наблюдаемые даже в
незначительных районах, способству-
ют возникновению перепадов давле-
ния в воздушных массах и приводят
их в движение. Огромные массы воз-
духа перемещаются в атмосфере и
вблизи земной поверхности, и на
больших высотах.
Изучение атмосферы показывает,
что в отдельных районах земного
шара ветры сравнительно устойчивые
или хотя бы преобладающие. Так, в
некоторых районах ветер может дуть
в одном направлении в течение поч-
ти всего года. Несмотря на видимую
простоту такой картины, механизм
возникновения даже устойчивых вет-
ров сложный. Многие особенности
циркуляции атмосферы еще не изу-
чены, и это затрудняет предсказание
погоды на долгий срок.
Циркуляционные движения воз-
духа, которые мы наблюдаем в ат-
мосфере, создает солнечная радиация,
получаемая Землей. Если бы
не было циркуляции атмосферы,
экваториальные районы были бы еще
более жаркими, а полярные — еще
более холодными, чем теперь. Пере-
нос тепла от экватора к полюсам
происходил бы в этом случае толь-
ко путем теплопроводности, т. е.
был бы очень медленным. В действи-
тельности тепло в атмосфере перено-
сится с помощью целого ряда цир-
куляционных „ячеек” или „поясов”,
причем гораздо интенсивнее, чем
только за счет теплопроводности.
Сама циркуляция атмосферы испыты-
вает влияние вращения Земли вокруг
своей оси и воздействие термическо-
го режима атмосферы.
Обычно движения воздуха вызы-
ваются изменением его температу-
ры. Хотя в развитии движений часто
принимает большое участие сила тя-
жести, но поддерживаются они в ос-
новном различиями температуры.
Движения воздуха переносят тепло
из одних районов в другие, перерас-
пределяют водяной пар между этими
районами. Однако воздушные тече-
ния не являются просто переносом
теплого воздуха в более холодные
области Земли. Температура воздуха
в свою очередь изменяется от рай-
она к району вследствие различного
поглощения солнечной радиации раз-
ными участками земной поверхности.
По мере поглощения радиации возду-
хом тепловая энергия при участии си-
лы тяжести переходит в кинетиче-
скую энергию движений.
Исследуя особенности погоды на
Земле, ученые постепенно находят
ключ к разгадке ее тайн. Таким клю-
чом является циркуляция атмосферы,
осуществляемая ее ячейками.
Сила Кориолиса
Движения воздуха на земной по-
верхности не обязательно прямоли-
нейны. Воздух, как и любой другой
предмету движущийся по Земле, ис-
пытывает влияние вращения Земли.
В то время как предмет двигается
прямолинейно по поверхности нашей
вращающейся планеты, его траекто-
рия как бы отклоняется от прямоли-
нейной и становится криволинейной
по отношению к вращающейся Зем-
ле. Это видимое отклонение движе-
ния вызвано действием силы Корио-
лиса, впервые описанной математи-
чески французским физиком Г. Ко-
риолисом в XIX в. (рис. 4-1).
71
Рис. 4-1. Действие силы Кориолиса
на предмет, движущийся с севера на
юг.
Положение
наблюдателя
на экваторе
Ожидаемая
траектория
Рис. 4-2. Результат действия силы
Кориолиса на разных широтах.
В северном полушарии движуще-
еся тело отклоняется вправо от на-
правления первоначального движе-
ния, а в южном полушарии — влево.
Следует заметить, что сила, застав-
ляющая предмет отклоняться, не
действительная, а инерционная, т. е.
имеет как бы мнимый характер. Это
значит, что она не приложена к те-
лу извне и появляется лишь тогда,
когда тело начинает двигаться под
действием других сил. Видимое от-
клонение тела от прямолинейного на-
правления движения зависит от ши-
роты места и от скорости движения
(рис. 4-2). Если бы не было силы
Кориолиса, предметы двигались бы
по земной поверхности прямолиней-
но. Действие силы Кориолиса можно
заметить также в поведении морских
течений.
Земля вращается с запада на
восток с постоянной угловой скоро-
стью. Но это вращение не вызыва-
ет изменения траектории объектов,
движущихся по земной поверхности
вдоль широтных кругов. Если же
предмет — например, воздушная
масса — движется по земной поверх-
ности на север или на юг, наблюда-
тель, находящийся в начальной точ-
ке этого движения, заметит, что
предмет постепенно отклоняется от
прямолинейной траектории. В север-
ном полушарии наблюдатель, стоя-
щий спиной к ветру, заметит, что ве-
тер поворачивает вправо, в южном
полушарии ветер отклонится влево.
Сила Кориолиса появляется в ре-
зультате вращения Земли. Но для
наблюдателя, находящегося на Зем-
ле, поскольку он не замечает ее вра-
щения, единственным заметным след-
ствием этого вращения служит откло-
нение предметов^ движущихся на зем-
ной поверхности, от прямолинейной
траектории движения. (Утверждение
о том, что мы не замечаем непосред-
ственного вращения Земли вокруг
своей оси, в настоящее время зву-
чит несколько банально, но, чтобы
разбить представление о неподвиж-
ной Земле и вращающейся вокруг
нее вселенной, ученым понадобились
тысячелетия.)
Если предмет движется в мери-
диональном направлении, нацример
на север, он пересекает ряд широт-
72
ных кругов, имеющих последователь-
но уменьшающиеся радиусы. Поэтому
скорость вращательного движения
Земли с запада на восток в каждой
точке пересечения этим предметом
широтных кругов становится меньше,
чем вращательная скорость рас-
сматриваемого предмета. Иначе го-
воря, вращательная скорость пред-
мета больше, чем скорость каждой
точки той широты, которую предмет
проходит в данный момент. В связи
с этим предмет отклоняется от на-
правления своего движения вправо.
Двигаясь с севера на юг, тот же
предмет пересекает постепенно уве-
личивающиеся широтные круги, поэ-
тому его вращательная скорость
меньше скорости вращения Земли
и он отстает от нее, а для наблю-
дателя, расположившегося лицом
к югу, движущийся предмет все
равно будет отклоняться вправо.
Барический закон ветра
Причиной возникновения ветра слу-
жат различия давления в разных
точках земной поверхности. Наблю-
датель, обратившийся лицом в ту
сторону, куда дует ветер, может,
учитывая действие силы Кориолиса,
определить местоположение ближай-
ших областей повышенного и пони-
женного давления. Соотношение
между распределением давления
и направлением ветра определил
X. Бейс-Баллот* в 1857 г. Это со-
отношение можно кратко выразить
следующим образом: если в север-
ном полушарии встать спиной к вет-
ру, область высокого давления
будет находиться справа, а область
низкого давления — слева. Иными
словами, низкое давление расположе-
но слева от направления воздушного
потока, а высокое давление —
справа. В южном полушарии име-
ет место противоположное соотно-
шение.
Силы, действующие
в атмосфере
Направление движения воздуха оп-
ределяется взаимодействием несколь-
ких сил. Сила Кориолиса является
только одной из четырех основных
сил, действующих на движущийся
воздух. Другие такие силы — сила
тяжести, сила градиента давления
и центробежная сила. Как только
воздух начинает двигаться и возни-
кает ветер, вступают в действие
и три последние силы**.
Градиент давления
В холодном воздухе молекулы атмо-
сферных газов расположены теснее,
чем в теплом. Поэтому холодный
воздух плотнее теплого. Различие
плотности соседних порций воздуха
служит причиной того, что воздух
начинает перемещаться из одних
районов в другие. Различия темпе-
ратуры создают разность давления,
которая и действует как сила; на-
правленная из районов более высо-
кого давления в районы более низ-
кого давления.
На картах погоды изобары —
линии, соединяющие точки с одина-
ковым давлением, часто могут иметь
вид неправильных окружностей. Эти
окружности ограничивают местопо-
ложение областей высокого и низко-
го давления. Обычно изобары
73
на картах проводят с интервалом 2,
3,4или 6 миллибар (рис. 4-3)*. Рас-
стояние между изобарами характери-
зует скорость изменения давления по
горизонтали, а тем самым и силу,
действующую в направлении от вы-
сокого к более низкому давлению.
Изменение давления от одного
района к другому называется гра-
диентом давления**. Чем больше
разность давления между двумя
районами, тем более значительная
сила действует на воздух. Если изо-
бары иа карте погоды расположены
довольно густо, то это указывает
на сравнительно быстрое изменение
давления на небольшом участке.
Такое расположение изобар говорит
о большом градиенте давления
в данном районе. Изобары, пред-
ставленные на рис. 4-4, проведены
приблизительно параллельно друг
другу и земной поверхности. Это
свидетельствует о том, что градиент
давления здесь имеет сравнительно
большую вертикальную составляю-
щую. В таком случае воздух дви-
жется не только вдоль земной по-
верхности, - но может совершать
и восходящее движение.
Силы, влияющие на движение
воздуха
Движение воздуха под действием
силы барического градиента стре-
мится развиваться прямолинейно,
вдоль этого градиента. При этом
Рис. 4-3. Изобары на типичной си-
ноптической карте за дневной срок
наблюдений.
74
Рис. 4-4. Схема действия силы гра-
диента давления.
воздух движется из области боль-
шего давления к области меньшего
давления, но с отклонением, вызван-
ным действием силы Кориолиса.
Действительное движение возду-
ха — результат равновесия трех сил:
силы градиента давления, силы Ко-
риолиса и центробежной силы.
Центробежная сила отражает стрем-
ление воздуха, движущегося по кри-
волинейной траектории, удаляться по
прямой линии в направлении
от центра кривизны. Когда три на-
званные силы полностью уравнове-
шивают друг друга, движение воз-
духа именуют градиентным ветром.
Скорость такого ветра определяется
величиной вызывающего его гра-
диента давления.
Очень часто, особенно на боль-
ших высотах, изобары проходят
прямолинейно и параллельно друг
другу. При такой их конфигурации
центробежная сила либо отсутству-
ет, либо столь мала, что ею можно
пренебречь. Так возникает геостро-
фический ветер — прямолинейное
движение воздуха вдоль изобар,
т. е. перпендикулярное к направле-
нию градиента давления. При гео-
строфическом ветре сила Кориолиса
точно уравновешивает силу градиен-
та давления и воздух движется так,
будто на него не действуют никакие
силы.
Однако вблизи земной поверх-
ности действует еще один фактор.
До высоты примерно 1 км скорость
ветра несколько уменьшается силой
трения, которая направлена в сторо-
ну, противоположную направлению
движения воздуха. При уменьшении
скорости ветра из-за силы трения
уменьшается и сила Кориолиса, дей-
ствующая на движущийся воздух.
Это приводит к тому, что ветер на-
чинает дуть в направлении, пересе-
кающем изобары, а не вдоль них, как
бывает при отсутствии трения. Поэ-
тому, рассматривая карты погоды,
легко заметить, что ветер направлен
под некоторым углом к изобарам.
Этот угол в зависимости от шерохо-
ватости участка земной поверхности
меняется в широких пределах. Над
открытым морем угол между направ-
лением ветра и изобарами довольно
мал и составляет примерно 10°. Над
сушей он около 20—30°, но может
достигать и 35°.
Циклонические движения воздуха
В северном полушарии воздух вте-
кает в область пониженного давле-
ния, вращаясь вокруг нее против
часовой стрелки. В южном полуша-
рии вращение воздуха вокруг такой
области совершается по часовой
стрелке. Такой тип движения воз-
духа называется циклоническим. Ве-
тер в областях пониженного давле-
ния бывает довольно сильным, так
как градиенты давления в них срав-
нительно велики.
75
Рис. 4-5. Воздух перемещается от
высокого (В) давления к низкому
(Н). В северном полушарии воздух
вращается по часовой стрелке вокруг
области высокого давления (анти-
циклоническое движение) и против
часовой стрелки вокруг области низ-
кого давления (циклоническое дви-
жение) .
Области повышенного давления
создают систему ветров, называемую
антициклонической. Ветер по спира-
ли вытекает из области повышен-
ного давления, совершая при этом
в северном полушарии вращение по
часовой стрелке, а в южном —
против часовой стрелки. Антицикло-
нический тип движения воздуха об-
разует систему, площадь которой
обычно больше площади циклониче-
ской системы. В антициклонах ветер
более слабый, чем в циклонах.
Когда воздух по спирали втека-
ет в циклон, он совершает восходя-
щее движение в центральной части
этой системы. Из антициклона воз-
дух вытекает также по спиральным
траекториям, но расходящиеся от
центра. На высотах воздух, наобо-
рот, втекает в его центральную часть
(рис. 4-5).
Общая циркуляция
атмосферы
Рис. 4-6. Схема общей циркуляции
атмосферы, показывающая положе-
ние поясов высокого и низкого дав-
ления.
Воздух, перемещающиеся из одних
районов Земли в другие, создает
целую систему циркуляционных об-
ластей, опоясывающих весь земной
шар. В каждой такой циркуляцион-
ной области преобладают свои ветры
и свое распределение давления.
Циркуляционные области, окружаю-
щие земной шар, более однородны
над океанами, чем над сушей, по-
скольку поверхность океанов одно-
роднее поверхности суши. Вследствие
неодинакового соотношения между
площадями континентов и океанов
в северном полушарии циркуляция
атмосферы сложнее, чем в южном.
Пояса давления
Формируются различные циркуля-
ционные области в первую очередь
между четырьмя основными широт-
ными поясами атмосферного давле-
ния, существование которых в ко-
нечном счете и является причиной
как приземного, так и высотного
распределения ветра. Общую карти-
ну воздушных течений на земном
шаре можно видеть на рис. 4-6.
Один такой пояс низкого давле-
ния лежит в районе экватора или око-
ло 5° с. ш. Обычно называемый эква-
ториальной зоной затишья, этот пояс
точнее именуется внутритропической
зоной конвергенции. Среднее за год
давление составляет здесь менее
760 мм. Этот пояс охватывает весь
земной шар.
Ширина экваториальной зоны
затишья может несколько меняться.
В этой зоне преобладает сравнитель-
но хорошая погода с частым появ-
лением кучевых облаков и довольно
интенсивными грозами В зоне
затишья воздух совершает восходя-
щее движение, как и в случае,
когда при неравномерном нагрева-
нии воздуха образуется отдельная
циркуляционная ячейка. В высоких
слоях атмосферы поднявшийся воз-
дух начинает в каждом полушарии
оттекать к полюсу и при этом
отклоняется силой Кориолиса, созда-
ваемой вращением Земли. Растекаю-
щийся воздух попадает в следующий
пояс давления — в субтропический
пояс высокого давления.
Субтропический пояс высокого
давления известен большинству
школьников под названием конских
широт. Расположенный около
35° с. ш. и 30° ю. ш., этот пояс ха-
рактеризуется неустойчивыми и ис-
ключительно слабыми ветрами. На-
звание «конские широты» связано
с эпохой освоения Нового Света.
Когда армады кораблей попадали
в этих районах в зону штилей, воз-
никала надобность экономить запасы
пищи и питьевой воды. По-видимому,
при этом приходилось жертвовать
лошадьми, которых выбрасывали
за борт. Трупы несчастных жи-
вотных часто оставались плавать
на поверхности океана, откуда и по-
явилось название этих мест.
В районе конских широт давле-
ние в течение всего года обычно со-
ставляет более 760 мм. Это сравни-
тельно высокое давление создается
воздухом, опускающимся из высоких
слоев атмосферы к земной поверхно-
сти и накапливающимся здесь. В се-
верном полушарии в пределах этого
пояса есть две области высокого
давления. Одна лежит над восточной
частью Тихого океана, а другая —
над восточной Атлантикой. В север-
ном полушарии области высокого
давления, входящие в рассматривае-
мый пояс, меньше, чем аналогичные
области в южном полушарии, где
они охватывают обширные районы
океанов. Неоднородное распределе-
ние давления в этом поясе в север-
ном полушарии создают материки
Америка, Африка и Евразия.
Третий пояс давления — очень
низкого — находится приблизительно
между широтами 60 и 70° в каждом
полушарии и называется субполяр-
ным минимумом. В южном полуша-
рии пояс низкого давления сплошной
и расположен над поверхностью
океанов. В северном же полушарии
он лучше выражен над Тихим оке-
аном — между Аляской и Сибирью, а
иад Атлантическим океаном — между
Гренландией и Норвегией. Над кон-
77
тинентами же северного полушария
пояс низкого давления разбивается
на области, чередующиеся с областя-
ми повышенного давления. Рас-
сматриваемый пояс отличается до-
вольно устойчивыми ветрами: воз-
дух в этот пояс втекает в основном
с юго-запада или северо-востока.
В северном полушарии, например,
в пояс субполярного минимума
в виде сильного восточного ветра
затекает воздух с севера.
Во всех перечисленных поясах
давления возникает своя отдельная
циркуляционная область, которая
переносит воздух от одного такого
пояса к соседнему (рис. 4-7).
Основные циркуляционные области
Глобальная циркуляция воздуха
имеет характер конвективного пере-
носа от одного пояса давления
к другому (рис. 4-8).
Одна такая циркуляционная об-
ласть имеется в каждом полушарии
между субтропическим поясом высо-
кого давления и внутритропической
зоной конвергенции, или примерно
между широтой 30° и экватором. В
обоих полушариях воздух вблизи
земной поверхности движется с силь-
ной восточной составляющей к эква-
тору, а над экватором совершает
восходящее движение. Ветры, дующие
к экватору, называются пассатами. Их
английское название — торговые вет-
ры (trade wind) —связано с тем, что
европейские купцы пользовались
этими ветрами для ускорения плава-
ния своих парусных кораблей из
Европы в Америку. Скорость пас-
сатов круглый год 16—25 км/ч. Зона
пассатов летом (северного полуша-
рия) смещается примерно на 5е
к северу.
Другая циркуляционная область
лежит между субтропическим поясом
высокого давления и поясом субпо-
лярного минимума. В северном полу-
шарии в этой области преобладает
движение воздуха с юго-запада на
северо-восток, а в южном полуша-
рии — с северо-запада на юго-вос-
ток. Эти ветры, называемые запад-
ным переносом, обычно удержива-
ются между 30 и 60° каждого
полушария. В течение всего года
в этой области часты бури, грозы
и шквалы. Указанные ветры тоже
бывают здесь весь год, хотя ско-
рость их зимой больше, чем летом.
В южном полушарии зону, где на-
блюдаются эти ветры, называют реву-
щими сороковыми, так как ветры
здесь весьма устойчивы и развивают
над сплошной водной поверхностью,
не прерывающейся крупными мате-
риками, особенно большую скорость.
Третья циркуляционная область
в каждом полушарии лежит между
поясом субполярного минимума
и полярной областью высокого дав-
ления, или между широтой 60° и по-
люсом. В этой области ветры пре-
имущественно восточные. Особенно
сильны восточные ветры в полярной
области южного полушария в связи
с наличием здесь мощного ледяного
покрова. В северном же полушарии
эти ветры имеют наибольшую ско-
рость в Гренландии, Сибири и Кана-
де. Эти восточные, переносящие хо-
лодный полярный воздух, ветры,
встречаясь с более теплыми запад-
ными ветрами, образуют полярный
фронт.
Существование циркуляции ат-
мосферы известно уже давно.
В XVII в. появилось общее описание
78
Рис. 4-7. Постоянные пояса и облас-
ти давления на Земле.
Рис. 4-8. Схема приземных воздуш-
ных течений.
циркуляционных областей и их свя-
зи с круговоротом тепла и вращени-
ем- Земли. Это сделал физик Д. Гад-
лей. Общую циркуляцию атмосферы
он представлял в виде подъема воз-
духа над экватором и опускания его
в более высоких широтах. Перенос
воздуха в высоких слоях в сторону
полюсов, (иногда называемый мери-
диональным переносом, и возвраще-
ние воздуха к экватору в нижних
слоях атмосферы в первоначальной
теории выглядело одной-единственной
ячейкой и было названо циркуляци-
онной ячейкой Гадлея. В действи-
тельности циркуляция атмосферы
происходит гораздо сложнее, поэто-
му термин «ячейка Гадлея» в теории
общей циркуляции атмосферы в на-
стоящее время уже не используется.
Крупномасштабную циркуляцию
атмосферы можно лишь приближен-
но представить с помощью какой-
либо одной модели или в виде набо-
ра отдельных деталей и особенностей.
Исчерпывающе объяснить эту цирку-
ляцию метеорологи пока еще не мо-
гут.
Сложность состоит в том, что
свойства атмосферной циркуляции не-
достаточно изучены. Даже причины
ее возникновения находятся еще в
стадии изучения.
Поскольку между отдельными
циркуляционными областями посто-
янно происходит обмен воздухом, то
и общая циркуляция атмосферы
обусловливает крупномасштабный
круговорот тепла на всем земном
шаре.
Поскольку воздух в каждой
циркуляционной области поднимается
от земной поверхности в более вы-
сокие слои атмосферы, а затем
возвращается к поверхности, на каж-
80
дом уровне он все время замещает-
ся приходящим сюда воздухом
с другими свойствами и другой тем-
пературой. Такое взаимное замеще-
ние воздуха усиливает теплообмен
в атмосфере Земли.
В поясе субполярного минимума
проходит полярный фронт, где хо-
лодные и теплые воздушные массы
часто встречаются друг с другом.
При этом холодный воздух начина-
ет перемещаться в сторону экватора,
а теплый проникает в более высокие
широты.
Экваториальный воздух в разные
сезоны занимает несколько различное
положение. Летнее смещение внутри-
тропической зоны конвергенции к се-
веру заставляет его также несколько
продвигаться к северу.
Таким образом, в результате
обмена воздухом между тремя ос-
новными циркуляционными областя-
ми тепло‘ переносится из более низ-
ких широт в более высокие ши-
роты.
Ветер на высотах
Хотя сведения о высоких слоях
атмосферы до сих пор менее полны,
чем о нижнйх, метеорологи все же
знают, что циркуляций атмосферы
происходит не только у поверх-
ности Земли, но и на высотах. О су*
ществовании контрастов давления
в верхней атмосфере можно судить
по движению облаков, которые пере-
носятся ветром.
На движение воздуха в высоких
слоях атмосферы не влияет сила
трения и потому там ветер близок
к геострофическому.
Общее распределение ветра
на высотах
Пассаты в разных районах и в раз-
ное время года простираются от зем-
ной поверхности до высоты 1—4 км.
Метеорологи обнаружили, что над *
слоем пассатов дуют противополож-
ные ветры. Они называются анти-
пассатами и имеют переменный ха-
рактер. В основном они направлены
с запада. По мере удаления от
экватора воздух в антипассатах
выхолаживается и в субтропическом
поясе высокого давления развивается
уже нисходящее движение его, на-
правленное к земной поверхности.
В обоих полушариях в поясе
от 20° широты и вплоть до полюса
имеет место западный перенос. Воз-
дух вращается вокруг субполярной
области низкого давления, образуя
иногда весьма устойчивое круговое
движение.
Западные ветры наблюдаются
до очень большой высоты, причем
примерно до 13 км скорость их уве-
личивается. Выше 13 км температур-
ный контраст экватор — полюс сгла-
живается, поэтому скорость западных
ветров уменьшается.
Струйное течение
Во время второй мировой войны,
когда самолеты военно-воздушых
сил США бомбили японские острова,
пилоты случайно сделали открытие,
которое имело большое значение для
метеорологии. Самолеты, летевшие
на запад, попадали в очень сильное
воздушное течение, направленное
с запада на восток и тормозившее
их движение. Во многих случаях
летчики вынуждены были прервать
полет, сбрасывать бомбы в море
и возвращаться на свои базы,
не выполнив задания.
Открытие области очень сильных
ветров на высоте 13 км породило це-
лую серию исследований. Эти ветры,
известные , теперь под названием
струйных течений, обычно имеют ме-
сто в умеренных широтах, где со-
ставляют часть общего западного пе-
реноса. Земной шар опоясывает не-
сколько струйных течений (рис. 4-9а).
В годы войны в Японии был раз-
работан план воздушных налетов на
территорию США с использованием
струйных течений. В течение* 1944 г.
японцы запустили в направлении
США свыше 10 000 воздушных шаров
с зажигательными бомбами. Они
рассчитывали на то, что шары, под-
хваченные струйными течениями, пе-
ренесутся на территорию США.
Специальные устройства автоматиче-
ски поддерживали нужную высоту
полета этих шаров. Лишь около 10%
шаров достигло цели, и нанесенный
ими ущерб оказался незначительным.
Изучение данных о струйных те-
чениях показало, что они представ-
ляют собой сильно турбулизирован-
ные движения воздуха, характеризу-
ющиеся увеличением скорости в на-
правлении к оси течения. Струйное
течение имеет ширину 40—160 км и
вертикальную протяженность около
2 км. На оси течения скорость ветра
достигает 400—500 км/ч (рис. 4-96).
Столь большие скорости ветра воз-
можны потому, что струйные течения
зарождаются на полярном фронте,
где велики контрасты температур
воздуха.
Полные взаимосвязи между
струйными течениями и погодой, а
также и климатическими условиями
6 1157
81
Рис. 4-9а. Западное струйное тече-
ние над США.
Рис. 4-96. Схематический разрез
струйного течения.
Рис. 4-10. Морской и береговой бри-
зы, возникающие в результате раз-
личия удельной теплоемкости суши
и водоема, а также различия в на-
гревании водоема и соседней с ним
суши.
еще неизвестны. Но во всяком случае
струйные течения используются в
авиации. Так, скорость самолета, ле-
тящего на восток, за счет струйного
течения несколько возрастет, и, нао-
борот, летчики, совершающие полет
на запад, стараются уклониться от
встречи со струйным течением,
уменьшающим скорость полета.
Местные ветры
Ветер всегда — следствие разницы в
температуре и давлении между со-
седними- воздушными массами, при-
чем эти температуры никогда не бы-
вают одинаковыми. Однако эти раз-
ности сильно зависят от особенно-
стей рельефа каждой данной местно-
сти, от относительной доли площадей
суши и водоемов, а также от дей-
ствия силы тяжести.
Морские и береговые бризы
На побережье морей и крупных озер
возникают местные ветры, называе-
мые морскими и береговыми бриза-
ми. Они образуются вследствие раз-
ности температур, связанной с нео-
динаковой удельной теплоемкостью,
теплопроводностью, а также с раз-
ным альбедо суши и водоема (рис.
4-10). Днем, когда суша, удельная
теплоемкость которой меньше, чем
теплоемкость воды, нагревается
сильнее, вюадух над ней, расширяясь
сильнее, чем над поверхностью во-
доема, оттекает на высотах в сторо-
ну водоема. При этом над сушей
возникает область пониженного дав-
ления, а над водоемом — область
повышенного давления. В результате
этого холодный приводный воздух
начинает перемещаться на сушу. Эта
своеобразная форма конвекции воз-
духа называется морским бризом.
Морской бриз летом влияет на тем-
пературу воздуха на побережье. Он
делает эту температуру в дневные
часы более низкой, чем температу-
ра воздуха над районами суши, уда-
ленными от водоема.
Ночью суша в прибрежных райо-
нах остывает быстрее, чем водоем.
При этом воздух над сушей быстро
охлаждается вследствие теплопро-
водности и становится более плот-
ным, чем над водоемом. Изобариче-
ские поверхности над сушей опуска-
ются. На высотах возникает перенос
воздуха, направленный с водоема на
сушу. Над водной поверхностью при
этом создается область пониженного
давления. Тогда воздух в приземном
слое начинает перемещаться с суши
на водоем, т. е. возникает береговой
бриз.
Различия между температурой
суши и водоема днем больше, чем
ночью. Это приводит к различию
между силой берегового и морского
бриза.* Ночной береговой бриз сла-
бее, чем дневной морской. Береговой
бриз также замедляет понижение
температуры над сушей. Тем самым
он замедляет и понижение темпера-
туры воздуха на побережье в вечер-
ние часы.
Горно-долиниые ветры
В горной местности склоны быстро
нагреваются в течение дня. Над
ними формируются крупные объемы
теплого воздуха. При этом изобари-
ческие поверхности над склонами
83
Рис. 4-11. Движения воздуха при
горном и долинном ветре.
приподнимаются. Воздух из долин
растекается в стороны и начинает
подниматься по склонам (рис. 4-11).
Это и есть долинный ветер. Обычно
он возникает часа через три после
восхода Солнца и продолжается в
течение всего дня. Ночью воздух над
склонами быстро охлаждается, ста-
новится более плотным, чем над до-
линой на той же высоте, и стекает
в долины, создавая горный ветер.
При этом свое тепло он отдает пу-
тем излучения. Но, опускаясь, воздух
также и нагревается вследствие сжа-
тия. В результате этих процессов
воздух нагревается, а скорость ветра
уменьшается. При горном ветре в ко-
нечном счете происходит накопление
воздуха в долинах. Более теплый
воздух, остающийся на высотах, через
несколько часов после захода Солн-
ца образует инверсию.
Горно-долинные ветры отчетли-
вее всего выражены в теплые, ясные
летние ночи. Скорость годного ветра
зависит от крутизны склона, а также
от ширины к глубины долины.
В некоторых районах Земли,
например на отдельных плоско-
горьях, где при радиационном выхо-
лаживании накапливается холодный
воздух, наблюдаются очень сильные
ветры стокового характера. Стоко-
вый ветер направлен от холодных
и высоких участков к теплым и ни-
же расположенным и возникает под
действием силы тяжести. Сильные
ветры, связанные с радиационным
выхолаживанием воздуха, носят так-
же название катабатических. В не-
которых районах им дают местные
названия, которые не следует путать
с термином «катабатические», обще-
употребительным среди метеороло-
гов. Сам этот термин указывает
на то, что радиационное выхолажи-
вание воздуха сопровождается
стоком его под действием силы
тяжести.
На французском побережье
Средиземного моря такие ветры на-
зывают мистралями. На побережьях
норвежских фиордов их называют
стоковыми. Когда они дуют с высо-
когорных плато на северном побе-
режье Адриатического моря, то их
называют <бора>*. Катабатические
ветры возникают также во время
длительного перемещения воздуха
над обширными заснеженными про-
странствами. Выхолаживание проис-
84
ходит за счет соприкосновения дви-
жущегося воздуха с холодой снеж-
ной поверхностью, причем катабати-
ческий ветер в этом случае может
дуть с небольшими перерывами в те-
чение нескольких суток.
Муссон
Аналогично бризу муссон представ-
ляет собой ветер, дующий с суши
или моря, но уже в масштабе целых
континентов и притом меняющий
свое направление не при смене дня
и ночи, а при смене времен года.
Муссон имеет большое значение для
сельского хозяйства, так как он при-
водит к чередованию дождливых
и засушливых периодов, вызванному
сменой направления воздушных тече-
ний. На рис. 4-12 представлено это
межсезонное изменение направления
муссона.
Муссоны возникают в прибреж-
ных районах тропических морей, где
из-за близости моря и суши темпе-
ратуры воздуха сильно различаются.
Зимой над континентами, когда они
выхолаживаются и изобарические по-
верхности над ними опускаются, пре-
обладают области повышенного
давления. Поэтому воздух начинает
двигаться с суши в сторону моря,
а на высотах перемещается с моря
на сушу. Поскольку зимние ветры
зарождаются над континентом, то
это ветры сухие и в то же время
холодные и, следовательно, дождь
здесь зимой выпадает редко.
Летом суша нагревается боль-
ше, чем водоемы. Изобарические
поверхности поднимаются, вследст-
вие чего над континентом формиру-
ется область пониженного давления
Рис. 4-12. Муссонная циркуляция.
Сухой и дождливый (муссонный)
сезоны.
у поверхности Земли и повышенного
давления на высотах. Поэтому ветер
в’ нижнем слое атмосферы в это вре-
мя года дует с моря на сушу. Со-
ответствующее ему перемещение
воздуха на высотах происходит
с суши на море. Летние приземные
ветры всегда теплые и влажные.
Летние муссоны хорошо извест-
ны, в частности, в Южной Азии
85
и в Индии.* В Индии летний муссон,
дующий с Индийского океана, прохо-
дит через весь полуостров Индостан
и достигает Гималаев. Вынужден-
ный подниматься по склонам гор,
воздух адиабатически охлаждается
и теряет огромное количество влаги.
С июня по ноябрь в Индии выпада-
ет от 4000 до 8000 мм осадков. На
северо-востоке Индии, где склоны
гор имеют наибольшую крутизну,
подъем воздуха происходит особен-
но интенсивно, и в период летнего
муосона здесь выпадает до 10 000 мм
осадков. Эту цифру интересно срав-
нить, например, с количеством
осадков, выпадающих за целый год
в районе Нью-Йорка, которое со-
ставляет в среднем лишь около
1000 мм.**
Сезонная смена ветров типа
муссона наблюдается также в неко-
торых восточных и центральных
штатах США. Тропические районы
Южной Атлантики и Мексиканский
залив в летние месяцы служат оча-
гом теплых и влажных ветров.
Фён и чинук
Орографические особенности горных
районов могут вызывать возникно-
вение еще одного вида ветра. Воз-
дух, движущийся по земной поверх-
ности, встретив на своем пути горы,
вынужден подниматься по ним
и при этом адиабатически охла-
ждаться. Так происходит, например,
при встрече индийского летнего мус-
сона с Гималаями. В этом случае
на наветренных склонах гор выпада-
ют осадки.
К тому времени, когда воздух
переваливает через вершины горного
хребта и начинает опускаться
по подветренной его стороне, он
успевает потерять значительную
часть содержавшегося в нем ранее
водяного пара, получив при этом
скрытую в паре теплоту конденсации.
Далее он нагревается вследствие
сжатия, которое происходит, когда
он опускается по подветренному скло-
ну. Таким образом, воздух на под-
ветренных склонах оказывается очень
теплым и сухим. Подветренные скло-
ны попадают в так называемую дож-
девую тень, и климат здесь стано-
вится до некоторой степени похожим
на климат пустынь.
Сухой и теплый ветер такого
происхождения в США называется
чинук. ‘ Он часто бывает в Скали-
стых горах и в горах Сьерра-Нева-
да. Знаменитая Долина Смерти
находится на подветренной стороне
гор Сьерра-Невада. В Европе такой
ветер называют фёном (рис. 4-13).
Когда воздух опускается по под-
ветренным склонам гор, в нем раз-
вивается сильная турбулентность. Су-
хой и теплый воздух интенсивно ис-
паряет снежный покров и воду, со-
держащуюся в почве. Заимствован-
ное у индейцев название ветра — чи-
нук — можно перевести как
«снегоед».
Поднимающийся по наветренным
склонам, насыщенный паром воздух
охлаждается приблизительно на
0,5°С/100 м. Увеличение же его тем-
пературы при опускании на подвет-
ренной стороне составляет уже
1°С/100 м. Поэтому опускающийся
воздух всегда суше и теплее, чем
поднимающийся. Он вызывает быст-
рое испарение облаков, снега, почвы,
водоемов, растительного покрова. За
одни сутки под действием такого
ветра стаивает снежный покров вы-
сотой несколько десятков сантимет-
86
Рис. 4-13. Возникновение фёна или
чинука.
ров, а температура воздуха иногда
менее чем за 12 часов повышается
на 25° С. При этом усиливающийся
сухой «и теплый ветер иногда вызы-
вает у людей так .называемую «фё-
новую болезнь». В сущности, это не
настоящая болезнь, а лишь резуль-
тат резкой смены окружающих усло-
вий.
Магнитное поле Земли
Наша планета представляет собой,
если можно так выразиться, гигант-
скую динамо-машину. Земной шар
окружен сильным магнитным полем.
Силовые линии этого поля сходятся
примерно к географическим полюсам
Земли, а между полюсами проходят
с севера на юг (рис. 4-14). При такой
ориентации поля силовые линии ока-
зываются подобными силовым лини-
ям постоянного стержневого магни-
та. Напряженность магнитного поля
уменьшается с высотой и изменяется
во времени. Магнитные полюса Земли
расположены на расстоянии около
400 км от ее географических полю-
сов.* Магнитное поле Земли создает
одну очень важную особенность
околоземного пространства, имею-
щую огромное значение для сущест-
вования жизни на Земле. Этой осо-
бенностью являются радиационные
пояса Земли.
Радиационные пояса Земли
Кроме огромного количества лучистой
энергии, в атмосферу Земли прихо-
дят от Солнца также протоны, за-
ряженные положительно, и электро-
ны, несущие отрицательный электри-
ческий заряд. Оба вида частиц
взаимодействуют с газами атмосфе-
ры и коренным образом изменяют
их свойства. Результатом бомбар-
дировки атмосферы заряженными
Рис. 4-14. Схема силовых линий
магнитного поля Земли.
87
частицами является ионизация газов
атмосферы. На заряженные частицы,
или солнечные космические лучи, не-
сущие очень большую энергию, на
подходе к Земле начинает влиять ее
магнитное поле.
Характер влияния магнитного
поля Земли на заряженные частицы,
поступающие в атмосферу, был
выяснен во время запуска первых
спутников в верхнюю атмосферу.
В 1958 г. в магнитное поле Земли,
называемое также ее магнитосферой,
был запущен спутник Эксплорер-3.
С помощью этого спутника был от-
крыт внутренний радиационный пояс
Земли. Он представляет собой це-
лую систему поясов, окружающих
Землю, существование которых было
теоретически предсказано Ван Ал-
леном*.
Радиационные пояса имеют фор-
му колец, опоясывающих Землю.
По существу они представляют собой
области повышенной концентрации
протонов и электронов, «захвачен-
ных» магнитосферой Земли. Первое
такое повышение концентрации от-
Рис. 4-15. Радиационные пояса Зем-
ли. Магнитное поле Земли улавли-
вает заряженные частицы, приходя-
щие от Солнца, и приводит к возник-
новению этих поясов.
мечается на высотах 650—800 км.
Далее концентрация заряженных
частиц уменьшается, а затем снова
возрастает, достигая еще одного
максимума на высоте несколько ты-
сяч километров. Интенсивность ра-
диационного пояса начинает резк0
уменьшаться лишь с высоты около
16 000 км.
Можно выделить два главных
радиационных пояса. Первый про-
стирается до высоты около 4800 км,
второй же до высоты не менее
16 000 км. Существование обоих ра-
диационных поясов многократно
подтвердили спутниковые исследова-
ния, проведенные уже после полета
Эксплорера-3 (рис. 4-15).
Радиационные пояса возникают
в результате того, что магнитное по-
ле Земли захватывает заряженные
частицы. На пути от Солнца к Зем-
ле эти частицы попадают в магни-
тосферу и, следуя вдоль магнитных
силовых линий, начинают двигаться
по винтообразным траекториям. По-
скольку частицы при этом не могут
пересекать магнитные силовые ли-
нии, они перемещаются в основном
от полюса к полюсу. Двигаясь вок-
руг Земли, электроны несколько от-
клоняются к востоку, а протоны
88
к западу. Магнитные поля Солнца
и земной атмосферы порождают
и другие интересные метеорологиче-
ские явления, причем некоторые из
них для нас гораздо более очевидны,
чем существование радиационных
поясов. Тем не менее радиацион-
ные пояса — одна из самых важ-
ных особенностей нашей планеты.
Дело в том, что радиационные поя-
са, улавливая заряженные частицы,
не пропускают их к земной поверх-
ности. Если бы эти частицы дости-
гали земной поверхности, общий
уровень радиации на поверхности
нашей планеты был бы в несколько
раз выше, чем теперь. В результате
этого на Земле не могла бы сущест-
вовать жизнь в современных ее
формах.
Полярные сияния
Протоны, излучаемые Солнцем во
время вспышек, захватываются маг-
нитным полем Земли. При этом
атомы атмосферных газов, взаимо-
действуя с протонами, возбуждаются.
Возбуждение атомов происходит
в результате поступления в них до-
полнительной энергии, которая затем
снова излучается — обычно в виде
света.
Свет, излучаемый возбужденны-
ми атомами атмосферных газов,
наблюдатель воспринимает как по-
лярное сияние. Таким образом, по-
лярные сияния, наблюдающиеся
в северном и южном полушариях
Земли, представляют собой световые
явления, вызванные ионизацией га-
зов атмосферы (рис. 4-16).*
В северном полушарии полярные
сияния чаще возникают в поя-
се 65—-70° с. ш<, на севере Норвегии,
в Гренландии, а также в Сибири
и на Аляске. Самые интенсивные
полярные сияния бывают в толще
атмосферы до 480 км. В южном
полушарии полярные сияния чаще
наблюдаются в Антарктике.
Полярное сияние состоит из
множества разноцветных лучей.
Когда возбужденные электроны, т. е.
поднявшиеся до более высоких орбит,
окружающих ядро атома, возвра-
щаются на прежние орбиты, возни-
кает свечение, причем у разных
атомов свечение различного цвета.
Обычно атомы кислорода дают крас-
ные и желтые лучи**, атомы азота —
оранжевые и фиолетовые. Хотя и ка-
жется, будто полярное сияние начи-
нается от самой поверхности Земли,
на самом деле оно чаще наблюдает-
ся на высотах от 80 до 960 кило-
метров.
Полярные сияния возникают
очень часто, но интенсивнее они
в периоды повышенной солнечной
активности, что совпадает с большим
числом пятеи на поверхности Солн-
ца. В земную атмосферу тогда
от Солнца поступает повышенное
количество заряженных частиц и со-
провождается увеличением числа
и интенсивности полярных сия-
ний.
Существует много разных форм
полярных сияний: в виде полос, лу-
чей, дуг, драпри и др.
Молния
Наиболее известное электрическое
явление в атмосфере — молния (рис.
4-17). Она возникает во время грозы,
когда в соседних частях облака или
на участках земной поверхности,
граничащих с заряженными областя-
89
Рис. 4-16. Полярное сияние возника-
ет вследствие взаимодействия заря-
женных частиц высокой энергии,
приходящих к Земле от Солнца, с
газами ионосферы и с магнитным
полем Земли.
ми атмосферы, накапливаются элект-
рические заряда. Природа таких
зарядов точно еще неизвестна, но,
по-видимому, они чаще всего обра-
зуются тогда, когда внутри облака
создаются сильные восходящие по-
токи воздуха.
Молния проскакивает как
электрический разряд между обла-
стью с положительным зарядом и об-
ластью с отрицательным зарядом.
Одна широко распространенная тео-
рия объясняет появление ее следую-
щим образом. В облаках при
разбрызгивании крупных капель во-
ды или разрушении кристаллов
льда мелкие капельки заряжаются
отрицательно, т. е. приобретают
избыточные электроны, а более
крупные капли — положительно.
По мере того как мелкие отрица-
тельно заряженные капельки груп-
пируются в центре облака, а более
крупные, положительно заряженные,
собираются ближе к наружным его
частям, в облаке накапливается
электрический заряд.
По другой теории, положитель-
ные заряды образуются на ледяных
кристаллах в верхней части облака,
тогда как в нижней его части вокруг
положительно заряженных частиц
группируются частицы с отрицатель-
ным зарядом. Обычно Земля по от-
ношению к атмосфере заряжена
отрицательно; тем не менее отрица-
тельно заряженные части облаков,
двигающихся над земной поверх-
ностью, индуцируют на ней отдель-
ные участки с положительным заря-
дом.
Поскольку воздух — плохой про-
водник электричества, электрический
ток между этими разноименно
заряженными областями возникает
не сразу, а постепенно, по мере того
как между облаком и Землей созда-
ется очень большая разность потен-
циалов. Молния же развивается
лишь тогда, когда эта разность по-
тенциалов оказывается достаточной
для преодоления электрического со-
противления воздуха.
Молния представляет собой иск-
ровой электрический разряд между
соседними частями облака или меж-
ду отрицательно заряженной Зем-
лей и положительно заряженной
центральной частью облака. Хотя
большинство молний и возникает
внутри облаков*, но и на земной
поверхности иногда наблюдается
стекание заряда с выступающих
(острых) предметов; это явление
может приносить большой ущерб
и быть весьма опасным для объек-
тов, находящихся вблизи таких
предметов.
Молния развивается следующим
образом. Первый отрицательный за-
ряд — лидер — движется в положи-
тельно заряженную область. По про-
ложенному пути проходят несколько
более слабых, ступенчатых лидеров.
Затем развивается главный канал
молнии, по которому переносится по-
ложительный заряд — обратный раз-
ряд. Главный разряд движется в сто-
рону отрицательно заряженной обла-
сти, и основная часть электричества
протекает по этому «мосту», обус-
ловливая развитие главного ка-
нала**.
Таким образом, вопреки широко
распространенному мнению, молния
может не только дважды ударить
в одно и то же место, но и
сделать это даже несколько раз
в пределах одного разряда (рис.
4-18).
91
Рис. 4-18. Молния образуется под
действием разности потенциалов
между землей и облаком или меж-
ду двумя частями облака. Она на-
чинается с прохождения первого ли-
дера, затем проходят ступенчатые
лидеры и, наконец, обратные разря-
ды.
Гром, сопровождающий молнию,
возникает в результате выделения
огромной энергии во время электри-
ческого разряда. При прохождении
молнии воздух нагревается до
10 00G°C. Внезапное расширение и
затем сжатие воздуха создает рас-
каты грома, которые мы слышим
вслед за молнией.
Тихие электрические разряды
в воздухе дают пищу для создания
многих легенд. Так, шаровая молния,
представляющая собой электриче-
ский разряд сферической формы,
могла послужить поводом для неко-
торых сообщений о летающих
блюдцах. Двигаясь в воздухе, шаро-
вая молния иногда издает свистя-
щий звук, что усиливает впечатление
о ее якобы сверхестественной
природе.
Различные формы молнии назы-
ваются по-разному. Линейная молния
представляет собой единичный раз-
ряд, ударяющий в Землю. Ленточная
молния имеет вид полосы, тянущейся
от одного облака к другому. Вет-
вистая молния имеет много ответв-
лений от основного канала, а неточ-
ная молния образуется из обычной
линейной молнии, когда она разры-
вается на отдельные звенья. Зарни-
ца, обычно не сопровождающаяся
громом, представляет собой обыкно-
венное отражение далекой молнии
на облачном покрове. Гром при этом
не слышен потому, что он возникает
на очень большом расстоянии от на-
блюдателя, который тем не меиее
может видеть молнию. Однако про-
исхождение и действие этой молнии
совершенно такое же, как и у всех
других электрических разрядов
в атмосфере.
Краткое содержание главы
На нашей планете сложное распре*
деление систем воздушных течений.
На движущийся воздух действуют
силы градиента давления, Кориолиса
и центробежная, а в нижних слоях
атмосферы также сила трения. Под
действием этих сил воздух в север-
ном полушарии совершает циклони-
ческое (т. е. против часовой стрел-
ки) вращательное движение в об-
ластях пониженного давления
и антициклоническое (по часовой
стрелке) движение в областях по-
вышенного давления. Воздух может
двигаться в пределах трех крупных
областей общей циркуляции атмо-
сферы. Обычно одна область обра-
зуется в низких широтах, вторая —
в умеренных и третья — в высоких
широтах за счет сочетания горизон-
тальных и вертикальных перемеще-
ний воздуха. Местные факторы —
водоемы, рельеф и другие особен-
ности суши — в разные сезоны года
создают в разных районах Земли
различные местные ветры.
Ключевые слова
антипассат
антициклон
береговой бриз
внутритропическая зона
конвергенции
геострофический ветер
горный ветер
градиент давления
градиентный ветер
гром
долинный ветер
изобара
катабатический ветер
магнитосфера
молния
морской бриз
муосон
полярное сияние
сила Кориолиса
скорость вращения
струйное течение
фён
центробежная сила
циклоническое течение
чинук
штилевой пояс
Глава 5
Атмосферные
фронты
и воздушные
массы
Как мы уже видели, атмосфера не
однородна и свойства ее не всюду
одинаковы. Наоборот, свойства воз-
душных масс, формирующихся в
различных районах земного шара,
более или менее постоянные в преде-
лах одной массы, заметно различа-
ются у разных масс. Из очагов за-
рождения воздушные массы переме-
щаются в районы, где условия зна-
чительно отличаются от тех, при
которых формировалась данная
масса.
Воздушная масса, формируясь
в каком-то районе, постепенно при-
обретает свойства, характерные
именно для него. Эти свойства опре-
деляются физическими параметрами
данного района. Перемещаясь в
другой район, воздушная масса
непременно изменяет погоду и
здесь.
Пока воздушная масса форми-
руется, что обычно бывает над круп-
ными водоемами или обширными од-
нородными пространствами суши,
свойства ее остаются приблизитель-
но одинаковыми, что объясняется бо-
лее или менее однородными свойст-
вами той поверхности, над которой
она формируется.
Воздушные массы США
Воздушные массы представляют со-
бой очень крупные порции воз-
духа*.
Каждая воздушная масса более
или менее однородна и обладает
определенными свойствами. Эти свой-
ства позволяют отличать одну мас-
су от другой (рис. 5-1).
96
Классификация воздушных масс
Поскольку каждая воздушная мас-
са сравнительно однородна, метеоро-
логи создали классификацию, в кото-
рой выделили четыре главных типа
воздушных масс, причем каждый тип
подразделяется на подтипы. Класси-
фикация основана на физических
свойствах рассматриваемых воздуш-
ных масс. Названия воздушным мас-
сам при классификации давались на
основании климатических особенно-
стей тех областей Земли, в которых
формируются эти массы. Тем самым
название каждой массы сразу дает
некоторое указание на ее температу-
ру и влажность.
Четыре главные воздушные мас-
сы, выделенные в рассматриваемой
классификации, таковы. Арктическая
(А) и полярная (П)** воздушные
массы имеют низкую температуру и
малую влажность. Разница между
этими воздушными массами невели-
ка, но она отражает некоторое раз-
личие тех очагов, в которых массы
формируются. Тропическая (Т) и эк-
ваториальная (Э)*** воздушные мас-
сы — теплые и влажные. Разница
между ними тоже невелика, но и она
характерна для двух воздушных
масс, сформировавшихся в разных
очагах.
Воздушные массы, образовавшие-
ся в четырех главных очагах, отра-
жаемых названиями этих масс, под-
разделяются далее в зависимости от
вида поверхности, над которой они
формировались. Различают массы
континентальные (к), сравнительно
сухие, сформировавшиеся над сушей,
и морские (м) — сравнительно влаж-
ные за счет испарения с водоемов,
над которыми они формировались.
Метеорологи используют еще и
более детальное подразделение воз-
•jiiiHbix масс, которое уже не пред-
ставляет особенно большого интере-
са для читателей данной книги. От-
метим лишь те детали, которые бу-
дут встречаться при описании воз-
душных масс над США. Названия
„теплая” (т) и „холодная” (х) ука-
зывают на тепловое состояние данной
массы по сравнению с тепловым со-
стоянием земной поверхности, над
которой находится или двигается
данная воздушная масса. Кроме то-
го, названия „тихоокеанский воз-
дух”, „атлантический воздух” и
„воздух Мексиканского залива” ха-
рактеризуют основные водные бас-
сейны, над которыми формируются
воздушные массы, поступающие на
территорию США.
Воздушные массы, встречающие-
ся в США, описаны ниже в связи с
описанием климатических особеннос-
тей районов их формирования и ви-
да поверхности, над которой они об-
разуются. Поэтому мы используем
эти признаки при рассмотрении воз-
душных масс на территории США.
Такие же воздушные массы опреде-
ляют характер погоды и в других
районах земного шара. Климатиче-
ские же условия, создающие весьма
различную погоду в разных его ча-
стях, определяются такими фактора-
ми, как широта места, его близость
или удаленность от крупных водое-
мов, характер ближайших морских
течений, особенности окружающих
районов суши. Воздушные массы,
встречающиеся над США в разное
время года, представлены на
рис. 5-1.
Итак, основные воздушные мас-
сы, встречающиеся на Земле, форми-
руются в четырех главных очагах.
В каждом очаге формируется воз-
душная масса, обладающая своими
особыми физическими свойствами,
приобретенными ею при взаимодей-
ствии с местными источниками тепла,
влаги и т. д.
В районах северного и южного
тропиков формируются две основные
воздушные массы: над континента-
ми — континентальный тропический
воздух (кТ), над океанами — мор-
ской тропический (мТ). Сухой горя-
чий континентальный воздух являет-
ся главной причиной возникновения
многих пустынь в субтропических
широтах нашей планеты. В поясе
пассатов формируется теплый и
влажный морской экваториальный
воздух (мЭ). В этом поясе мало су-
ши, несмотря на это он оказывает
на развитие атмосферных процессов
не меньшее влияние, чем континен-
тальные районы*. В северных райо-
нах Атлантического и Тихого океа-
нов формируются воздушные массы
третьего типа. Это — прохладный и
влажный морской полярный воздух
(мП) и холодный и сухой континен-
тальный полярный воздух (кП), фор-
мирующийся в поясе 55—65° с. ш.
Континентальный полярный воздух
Зимой основным районом формиро-
вания масс континентального поляр-
ного воздуха, поступающего на тер-
риторию США, являются северо-за-
пад Канады и Аляска, граничащие
с Северным Ледовитым океаном. Об-
разующиеся здесь воздушные массы
выхоложены путем радиационной
теплоотдачи и отличаются ростом
температуры с высотой, т. е. тем-
пературной инверсией. В очаге свое-
го формирования они очень устойчи-
вы. Их устойчивость уменьшается
лишь тогда, когда они покидают этот
7 1157
97
Рис. 5-1. Очаги формирования воз-
душных масс, поступающих на тер-
риторию США, с указанием типа
формирующихся масс.
Морской Континентальный
полярный	полярный	Морской
воздух	воздух	полярный
тропический	тропический тропический
воздух	воздух воздух
Рис. 5-2. Ледник на Аляске.
очаг и начинают прогреваться сни-
зу при соприкосновении с более теп-
лой подстилающей поверхностью.
В. таких воздушных массах низкая
влажность. Поступая на территорию
США, они создают здесь ясную и
очень холодную погоду. Перемещаясь
к югу, они прогреваются и становят-
ся более влажными, особенно в тех
районах, где проходят над крупными
водоемами — например, над Велики-
ми озерами. Приобретаемый ими
пар конденсируется — образуется об-
лачность и выпадают осадки.
Осенью и зимой Великие озера
служат источником тепла и снабжа-
ют проходящий над ними холодный
воздух не только паром, но и теп-
лом. Это создает неустойчивость воз-
духа, также проявляющуюся в обра-
зовании облаков и увеличении коли-
чества осадков. Вследствие этого, в
частности, значительно. усиливаются
снегопады на подветренной стороне
этих озер — в некоторых местах го-
довая сумма рсадков достигает
500 м,м. Летом же озера создают
„сток” тепла. Этим они тормозят раз-
витие облачности и потому количест-
во осадков уменьшается. Лишь нем-
ногие пресные водоемы Земли оказы-
вают столь же сильное регулирую-
щее воздействие на климат, как Ве-
ликие озера. Это объясняется еще и
тем, что к северу от них находятся
пространства суши, обеспечивающие
приток континентального полярного
воздуха в район озер.
В летние месяцы континенталь-
ный полярный воздух тоже нередко
формируется над Аляской и цен-
тральными районами Канады. Он
опять-таки содержит мало пара и
приходит в США как холодная и
сухая воздушная масса, создающая
сравнительно малорблачную погоду.
98
Морской полярный воздух
Континентальный тропический воздух
На запад США из северных районов
Тихого океана поступают массы мор-
ского полярного воздуха. На восто-
ке же очагом формирования таких
воздушных масс являются районы
Ньюфаундленда, полуострова Лабра-
дор и Гренландии. От поверхности
океана воздушные массы получают
значительное количество влаги. Пере-
мещаясь летом над континентом, они
прогреваются. Зимой же на западе
США относительная влажность этих
воздушных масс увеличивается еще и
за счет охлаждения от земной поверх-
ности. Встречая далее на своем пути
горные цепи, тянущиеся вдоль запад-
ного побережья США, эти массы со-
вершают восходящее движение, что
приводит к выпадению большого ко-
личества осадков на наветренных
склонах гор. Опускаясь затем по
подветренным склонам, воздушные
массы оказываются уже более сухи-
ми, чем были сначала. Поэтому на
подветренных склонах этих гор ча-
сто отмечается „дождевая тень”.
Если морской полярный воздух
прогревается от земной поверхности,
что бывает летом, то в нем разви-
вается сильная турбулентность. Воз-
дух остается влажным, но все же
удерживается малооблачная погода.
На востоке же такой воздух бывает
холодным и очень устойчивым. Зимой
над континентом он еще более выхо-
лаживается и в нем образуются тон-
кие волокнистые облака. Такая воз-
душная масса несет довольно холод-
ную и ясную пагоду. В жаркие же
летние месяцы такие воздушные мас-
сы, вторгаясь на сушу, весьма раз-
нообразят температуры воздуха в
прибрежных районах.
В летние месяцы небольшой очаг
формирования тропической воздуш-
ной массы создается' над территори-
ей Мексики. Это теплая и очень су-
хая воздушная масса. В ней сильно
развито турбулентное перемешивание,
и когда она поступает в США, в
ней быстро развивается конвекция.
Сухой теплый воздух продолжает
нагреваться днем, но выхолаживает-
ся в ночные часы. В такой воздуш-
ной массе удерживается теплая, су-
хая, ясная погода, хотя воздух при
этом довольно сильно замутнен.
Морской тропический воздух
Основными очагами формирования
морского тропического воздуха, по-
ступающего в США, являются Мек-
сиканский залив, Карибское море, а
также субтропические широты Тихо-
го и Атлантического океанов. Это
теплые и влажные воздушные мас-
сы. Проходя над континентом зимой,
они выхолаживаются и их относитель-
ная влажность заметно возрастает.
Выхолаживание продолжается до
тех пор, пока воздушная масса дви-
гается на север. Ее высокая относи-
тельная влажность приводит к обра-
зованию тумана, мороси и плотной
облачности вдоль побережья (рис.
5-4). Когда этот влажный воздух на
западном побережье США встречает
на своем пути высокие горные хреб-
ты, выпадает большое количество
осадков. С Мексиканского залива и
Атлантического океана зимой в США
поступает теплый воздух, который по
мере продвижения на север усили-
вает испарение влаги с земной по-
верхности. Поэтому чем севернее, тем
99
Рис. 5-3. Пустыня Мохаве в Кали-
форнии, США.
Рис. 5-4. Смог над Лос-Анджелесом.
чаще при охлаждении воздуха от
земной поверхности образуются ту-
маны, морось и слоистые облака.
Так как зимой этот воздух значи-
тельно теплее подстилающей поверх-
ности, то при перемещении на север
он часто приносит оттепели и при
выхолаживании становится причиной
выпадения большого количества
осадков.
Однако в летние месяцы на тер-
риторию США такие воздушные мас-
сы поступают значительно чаще. Они
приходят сюда с Мексиканского за-
лива и Атлантического океана и
приносят высокую температуру и
влажность, создавая мощную кон-
векцию воздуха, следствием которой
являются сильные грозы.
Грозовая деятельность в такой
воздушной массе понижает ее темпе-
ратуру, и нередко в этой массе обра-
зуется слоистая облачность. Конвек-
тивные движения развиваются в та-
ком воздухе преимущественно в
дневные часы, когда земная поверх-
ность нагревается от солнечных лу-
чей.
Рис. 5-5. Шквал в Техасе, на побе-
режье Мексиканского залива, США.
100
На атмосферных фронтах, обра-
зующихся в таких воздушных мас-
сах, возникают интенсивные осадки,
охватывающие обширные территории.
В районе Великих озер и на северо-
востоке США при этом часты тума-
ны и слоистая облачность. На всем
восточном побережье США этот воз-
дух летом создает жаркую и влаж-
ную, расслабляющую погоду. В этом
районе часты также грозы и торна-
до*.
Волновой циклон
Воздушные массы не застаиваются
долго в одном и том же рдйоне.
Вскоре после возникновения воздуш-
ная масса начинает перемещаться из
очага формирования в другие райо-
ны Земли. Перемещаясь, она пере-
мешивается с приземным воздухом
тех районов, куда поступает, и ока-
зывает влияние на устойчивость это-
го воздуха. Кроме того, двигающая-
ся воздушная масса встречает на
своем пути другие массы, т. е. меж-
ду порциями воздуха с различными
физическими свойствами возникает
контраст. Воздушные массы, разли-
чающиеся, в частности, температурой
и влажностью, значительно изменя-
ют метеорологические условия у зем-
ной поверхности. Линия соприкосно-
вения двух воздушных масс, т. е.
линия „разрыва непрерывности” в
Постепенном изменении свойств этих
масс, обычно называется атмосфер-
ным фронтом**. Вдоль линии фронта
изменяется погода, причем иногда
очень сильно.
Атмосферные фронты часто со-
провождаются распределением ветра
циклонического типа. Поэтому тер-
мин „циклон” имеет довольно широ-
кий смысл. Размеры циклонов весь-
ма различны. Они могут занимать и
очень небольшие районы и огромные
области радиусом много сотен кило-
метров. Циклоны возникают при
встрече двух различных воздушных
масс, одна из которых обычно теплее
другой, влажность их тоже может
быть неодинаковой. Так, если поляр-
ный воздух встречается с воздухом
более теплым, субтропическим, то
между ними образуется четко выра-
женный атмосферный фронт: внезап-
но сменяется направление ветра и во-
обще быстро изменяется погода —
появляется облачность и выпадают
осадки.
Процесс образования циклона
называется циклогенезом. При раз-
витии циклана область сильных вет-
ров может расшириться. Сильные
ветры порой служат источником
энергии для бурь и шквалов. До-
стигнув максимального развития, ци-
клон начинает постепенно разрушать-
ся.
Образование циклона
Волновая теория циклонов явилась
одним из первых открытий XX в.
в науке о погоде нашей плане-
ты. Во время первой мировой вой-
ны Норвегия, отрезанная от боль-
шинства источников метеорологиче-
ской информации того времени, бы-
ла вынуждена разработать собствен-
ную систему крупномасштабного ана-
лиза погодообразующих процессов.
При этом было сделано много важ-
ных открытий. Кроме того, в интен-
сивные исследования атмосферы в
начале нынешнего века включились
некоторые ведущие теоретики-метео-
101
рологи из других стран. Крупный тео-
ретик В. Бьеркнес разработал вол-
новую теорию циклонов, которая
объясняла взаимодействие встречаю-
щихся воздушных масс.
Когда в умеренных широтах по-
лярный воздух встречается с более
теплой воздушной массой, возникает
полярный атмосферный фронт. Теп-
лой массой при этом может быть,
например, теплый влажный воздух,
сформировавшийся в тропических
широтах, тогда как очагом формиро-
вания холодной и более сухой воз-
душной массы были полярные обла-
сти. Область встречи этих двух воз-
Рис. 5-6. Образование волнового
циклона. Вращение воздуха в се-
верном полушарии происходит про-
тив часовой стрелки.
душных масс в умеренных широтах
и становится атмосферным фронтом.
Когда теплый воздух движется
на север, а холодный на юг, между
ними образуется пограничная об-
ласть, которая на карте погоды
представляется некоторой линией.
На линии встречи двух воздушных
масс возникают волны.
Встреча двух воздушных масс
вызывает целый ряд атмосферных
процессов, которые и приводят к
развитию волнового циклона. Теплый
воздух образует длинный воздушный
язык, вклинивающийся в область, за-
нятую холодным воздухом. При этом
на атмосферном фронте возникает
возмущение в виде волны, в которой
обе воздушные массы вращаются
друг вокруг друга, в результате че-
го вершина волны становится вер
более заметной (рис. 5-6).
102
Когда возникает волна, давление
в ее вершине постепенно понижается,
а пространство, занятое волной, рас-
ширяется. Понижение давления в
центральной части области кругового
движения воздуха увеличивает гра-
диент давления, что приводит к уси-
лению ветра в данном районе. Теп-
лый воздух при этом постепенно вы-
тесняется вверх, а холодный продол-
жает перемещаться к югу.
Рис. 5-7. Образование теплого фрон-
та. Фронтальная поверхность не-
сколько наклонена вперед.
Развитие атмосферных
фронтов
Когда встречаются воздушные массы,
образуется пограничная область, т. е.
атмосферный фронт. Соприкасаются
две воздушные массы вдоль доволь-
но узкой наклонной фронтальной зо-
ны. Причем более теплый воздух
движется наклонно вверх — между
массами возникает линия фронта
длиной от 80 до 800 км. На карте
погоды фронты легко обнаружить по
тому, как быстро (скачком) изменя-
ется температура воздуха. Холодный
воздух располагается в нижней час-
ти воздушного клина.
В любое время года атмосфер-
ные фронты изменяют погоду там,
куда приходят. Более того, каждому
фронту всегда предшествуют особые
погодные условия. Погода в районе
фронта и после его прохождения
зависит от типа этого фронта и ха-
рактера встречи воздушных масс.
Теплые фронты
Теплые фронты образуются в том
случае, когда масса теплого и обыч-
но влажного воздуха надвигается на
более холодную и сухую воздушную
массу. При этом теплый воздух пе-
ремещается вверх по „клину” более
холодного воздуха, остающегося вни-
зу. Однако поднимается теплый воз-
дух под очень небольшим углом к
земной гпаверлнасти. Отношение высо-
ты „клина” к длине его основания
составляет около 1/300 (рис. 5-7).
При формировании теплого
фронта на значительной территории
наблюдаются определенные условия
погоды. В связи с восходящим дви-
жением теплого воздуха вдоль фрон-
та развивается мощный облачный
покров, из которого выпадают осад-
ки. При этом теплая воздушная мас-
са обычно неустойчива и развива-
ющаяся в ней конвекция тоже при-
водит к быстрому подъему воздуха
и выпадению осадков.
Приближению теплого фронта к
данному району предшествует по-
степенное понижение атмосферного
давления. Затем последовательно по-
являются перистые и перисто-слои-
стые облака, которые при приближе-
нии теплого фронта к данному райо-
ну сменяются облаками среднего
яруса. Постепенно высоко-слоистые
103
и высоко-кучевые облака могут за-
крыть все небо. При подходе фрон-
та к данному месту температура
воздуха несколько повышается, а
давление быстро падает. Перед са-
мым фронтом появляются слоисто-
кучевые и слоисто-дождевые обла-
ка, имеющие значительную верти-
кальную протяженность. Если выпа-
дают осадки, то не особенно силь-
ные, но непрерывные. Иногда на
теплом фронте наблюдаются куче-
во-дождевые облака и даже с гро-
зой. Иногда же теплому фронту
предшествуют слоистые облака или
туман.
По^ле того как теплый фронт
пройдет, обычно температура воз-
духа повышается — за этим фрон-
том в данный район приходит теп-
лая воздушная масса — и либо на-
ступает ролное прояснение, либо
сохраняется лишь незначительная
облачность.*
Холодные фронты
Холодный фронт обычно создает
погоду в гораздо более узкой поло-
се местности, чем теплый фронт.
Кроме того, конвективные движения
на холодном фронте значительно
интенсивнее, чем на теплом, и пре-
обладают облака вертикального раз-
вития (рис. 5-8).
Холодный фронт образуется
тогда, когда северные ветры прино-
сят холодный воздух в область,
ранее занятую теплым воздухом.
Более холодный и потому плотный
воздух вклинивается под теплый
воздух и заставляет последний под-
ниматься под значительным углом
к земной поверхности. Таким обра-
зом, холодный фронт образует круче
наклоненный воздушный клин, чем
теплый фронт. Отношение высоты
этого клина к его длине составляет
около 1/50.
Фронтальная поверхность до-
вольно сильно наклонена в сторону,
противоположную направлению пере-
мещения фронта. Теплый воздух,
первоначально располагавшийся
у поверхности земли, замещается по-
ступающим холодным воздухом.
Обычно холодный воздух перемеща-
ется быстрее, чем теплый. На холод-
ном фронте преобладают кучевооб-
разные облака, часто возникают
и грозы, тогда как на теплом фронте
они бывают лишь в виде ис-
ключения.
Приближение холодного фронта,
как и теплого, отмечается понижени-
ем давления. После же того как он
пройдет, давление растет, а темпера-
тура воздуха резко падает. Ско-
рость ветра перед холодным фронтом
увеличивается, а направление его
после прохождения фронта сменяет-
ся с юго-западного на северо-запад-
ное. Спустя 12—24 час^ после про-
хождения фронта небо обычно
проясняется.
Характеристики отдельных хо-
лодных фронтов заметно отличаются
друг от друга. Особенности каждого
такого фронта зависят от несколь-
ких факторов, в частности, от ско-
рости восходящего движения тепло-
го воздуха, вытесняемого натекаю-
щим холодным воздухом. Время
начала осадков и их количество
как перед фронтом, так и за ним
зависят также от угла наклона
фронта к земной поверхности и от
скорости его перемещения. Кроме
того, в очень крупных массах хо-
лодного воздуха могут образоваться
вторичные холодные фронты. Они
104
следуют за основным холодным
фронтом и вызывают аналогичные
изменения погоды.
Летом холодному фронту неред-
ко предшествует полоса сильных
шквалов и гроз, являющихся резуль-
татом быстрой конвекции воздуха
непосредственно перед фронтом. Они
могут наблюдаться за 80—240 км пе-
ред фронтом. Так как шквалы дви-
жутся быстрее, чем сам фронт, то
расстояние между ними и фронтом
быстро возрастает. В результате
шквалы настолько опережают поро-
дивший их фронт, что порой теряют
с ним связь, ослабевают и наконец
полностью рассеиваются.
Стационарные фронты
Стационарные фронты образуются
в том случае, когда поступательное
движение фронта замедляется, т. е.
когда теплый или холодный фронт
застаивается в каком-либо районе.
Стационарные фронты могут оста-
ваться неподвижными в течение не-
скольких суток. Однако в некото-
рых случаях они могут снова начать
двигаться в качестве обычного теп-
лого или холодного фронта. Иногда
же контраст температур воздуха на
таком фронте постепенно уменьшает-
ся и фронт размывается. При ста-
ционировании фронта погода обычно
характеризуется слабым ветррм
и осадками по всему району, охва-
ченному влиянием этого фронта.
Между двумя такими фронтами на-
ходится большая масса воздуха,
значительно более теплого, чем ос-
тальной окружающий воздух (рис.
5-9). Окклюдмрование возникает
в результате вытеснения теплого
воздуха вверх и отрыва его от зем-
ной поверхности. При этом фронт
у земной поверхности перемещается
в сущности уже под влиянием пере-
мещения двух холодных воздушных
масс.
На фронтах окклюзии часто рас-
полагаются глубокие волновые цик-
лоны. Они образуются в виде крайне
беспорядочных волновых возмущений
на таких фронтах. При этом волна
движется вдоль фронта или слегка
впереди него. Когда образуется вол-
новой циклон, давление понижается
и вокруг волны возникает циклони-
ческая циркуляция воздуха. При
формировании волнового циклона
теплый фронт перемещается в пе-
редней его части, а холодный —
в тыловой, причем холодный фронт,
обычно двигающийся быстрее, по-
степенно догоняет теплый. При этом
быстро усиливается ветер и волна
становится отчетливее выраженной.
В конце концов фронт окклюзии
превращается в обширную размытую
фронтальную зону и постепенно пол-
ностью исчезает.
В любое время года в различ-
ных районах Земли можно обнару-
жить различные атмосферные фрон-
ты. Они являются главной причиной
быстрых и разнообразных изменений
погоды на Земле.
Фронты окклюзии
Фронты окклюзии являются следст-
вием наложения одного фронта на
другой, ранее образовавшийся фронт.
105
Рис. 5-8. Образование холодного
фронта. Фронтальная поверхность
круто наклонена назад.
Рис. 5-9. Окклюдированный фронт:
а —по типу теплого; б — по типу
холодного фронта.
Краткое содержание главы
Ключевые слова
Пока воздушные массы формируют-
ся, они приобретают свойства, при-
сущие очагам формирования. Пере-
мещаясь же в другие районы, массы
меняют свои свойства. Названия
воздушных масс позволяют опреде-
лить очаг их формирования, а тем
самым и основные их свойства. Эти
названия прежде всего характеризу-
ют температуру и влажность воздуш-
ной массы. Над США в разное вре-
мя года преобладают различные
воздушные массы. Перемещаясь,
одни воздушные массы часто встре-
чаются с другими массами, обладаю-
щими совершенно иными свойствами.
При их соприкосновении образуются
фронтальные разделы, на которых
могут возникать волновые циклоны.
В зависимости от характера возду-
ха, находящегося в данном районе,
и воздуха, вторгающегося сюда из-
вне, могут возникать атмосферные
фронты разных типов.
арктический воздух
атмосферный фронт
воздушная масса
волновой циклон
континентальный воздух
морской воздух
полярный воздух
разрыв непрерывности
циклогенез
экваториальный воздух
1 лава 6
Бури и другие
атмосферные
возмущения
Циклоническое движение воздуха
может постепенно усилиться и в кон-
це концов привести к возникновению
разных бурь, которые возможны
в любое время года. Такие бури
всем хорошо известны, и мы знаем,
что масштаб этих явлений гораздо
меньше масштаба рассмотренной вы-
ше общей циркуляции атмосферы.
Различные виды бурь носят
местные наименования, часто весьма
поэтичные. Но, несмотря на различие
названий, все бури имеют одинако-
вое происхождение, образуются при
почти одинаковых процессах в ат-
мосфере, т. е. в результате неустой-
чивого состояния воздушной массы.
В частности, под воздействием такой
неустойчивости возникают грозы,
торнадо и ураганы. Тропические
ураганы представляют собой быстро
вращающиеся массы воздуха с опре-
деленным распределением ветра,
что является следствием неустойчи-
Рис. 6-1. Стадии развития грозы:
а — стадия кучевого облака, б — зре-
лости, в — разрушения.
вости воздуха, получившего большое
количество энергии при взаимодей-
ствии с подстилающей поверхностью.
Поступая в атмосферу, эта энергия
вызывает движения воздуха.
Когда взаимодействуют между
собой воздушные массы разной
плотности, температуры и различно-
го влагосодержания, то возникает
глубокий центр пониженного давле-
ния, вокруг которого начинается
интенсивное вращение воздуха. Та-
ким образом, буря может стать
конечным результатом развития опи-
санного выше волнового циклона,
теория которого была разработана
В. Бьеркнесом.
Грозы
Грозы представляют собой местные
атмосферные возмущения, возникаю-
щие при быстрых и сильных конвек-
тивных движениях воздуха во время
формирования кучево-дождевых об-
лаков. При грозах выпадают различ-
9 км
Ледяные
кристаллы
Снег
Дождь
а)
Уровень замерзания, 0° С
Земная поверхность
4
109
ные виды осадков — град, дождь,
ледяные частицы, — .наблюдаются
молния и гром, сопровождающиеся
сильным ветром. Описываемые ниже
различные стадии развития грозы
изображены на рис. 6-1.
Возникновение грозы
Грозовая деятельность может возни-
кать при быстром нагревании влаж-
ного приземного воздуха. Особенно
быстро воздух нагревается летом
над сушей. Поскольку плотность
нагревающегося воздуха уменьшает-
ся, врзникает конвекция, и подни-
мающийся воздух охлаждается. Так
как окружающий воздух на высотах
тоже холоднее, чем земная поверх-
ность, то интенсивность циркуля-
ционных ячеек постепенно возрастает.
Все эти процессы порождаются раз-
личными местными факторами. Вер-
тикальное смещение отдельных пор-
ций воздуха возникает, во-первых,
при общем восходящем движении
той или иной воздушной массы, во-
вторых, в результате влияния чисто
местной тепловой конвекции воздуха,
находящегося вблизи земной поверх-
ности, в-третьих, в результате осо-
бенностей рельефа данной местности.
Наконец, причиной грозовой деятель-
ности может стать адвекция теплого
воздуха в нижних слоях атмосферы.
В настоящее время, хотя причины
образования всех видов грозы и не-
известны точно, все же сами грозы
уже настолько изучены, что можно
указать основные явления, происхо-
дящие при грозе, а также их пос-
ледствия. Грозы весьма обычны в
неустойчивом воздухе, находящемся
около фронтального раздела двух
соседних воздушных масс. Взаимо-
110
действие воздушных масс на холод-
ном фронте — наиболее типичная
причина возникновения грозы.
Грозы, как правило, двигаются
с запада или с юго-запада и зани-
мают не очень большую территорию,
диаметром от 0,5 до 10 км. Средний
диаметр площади грозы около 1 км,
хотя часто грозы выстраиваются в
одну линию, называемую линией
шквалов. Это ряд областей сильного
ветра и бурь, располагающихся
вдоль линии, где самая интенсивная
конвекция (рис. 6-2).
Настоящая гроза всегда ' сопро-
вождается сильным дождем. Когда
гроза достигает зрелой стадии; в за-
нятой ею области происходят силь-
ные и быстрые восходящие и нисхо-
дящие движения воздуха. При вос-
ходящих движениях образуются по-
лосы сильного дождя, а ветер бы-
стро меняется от слабого до очень
сильного. Скорость вертикальных
движений воздуха при этом тоже
может достигать силы урагана: от-
мечалась скорость 112 км/ч.
Штормовой ветер и сильная
турбулентность, сопровождающие
грозу, развиваются за счет энергии
термической неустойчивости воздуш-
ной массы. Сильные конвективные
токи еще более усиливаются радиа-
ционным выхолаживанием верхних
частей облаков. Поглощаемое же об-
лаками земное излучение может вы-
звать некоторое нагревание их осно-
ваний. Такое нагревание может про-
исходить также под действием соот-
ветствующего атмосферного фронта.
Возникновению или усилению бу-
ри могут также способствовать и не-
которые механические процессы. Если
холодная воздушная масса распро-
страняется вдоль земной поверхно-
сти, она вытесняет теплый воздух
Рис. 6-2. Гроза.
вверх. В горных районах бури воз-
никают при орографических восхо-
дящих движениях воздуха.
Когда начинается буря, и водя-
ной пар, содержащийся в воздухе,
конденсируется, выделяется скрытая
теплота испарения. Огромное количе-
ство выделяющегося тепла поддер-
живает конвекцию притоком энергии
и также Помогает дальнейшему уси-
лению бури. Теплый и влажный воз-
дух быстро поднимается выше уров-
ня конденсации, в результате чего
образуются кучевые формы облаков.
Стадии грозы
Гроза проходит несколько стадий
развития. Она начинается, быстро
увеличивается ее интенсивность, за-
тем она так же быстро прекращает-
ся. Каждая стадия сопровождается
своими особыми явлениями. Первая
стадия, называемая стадией кучево-
го облака, характеризуется единич-
ным восходящим потоком воздуха,
начинающимся от земной поверхно-
сти. На этой стадии облако развива-
ется по вертикали, т. е. высота его
увеличивается. Восходящий поток,
обусловливающий эту стадию, в то
же время способствует развитию
приземной области пониженного дав-
ления со слабым ветром или полным
безветрием. К концу первой стадии у
земной поверхности развивается си-
стема ветров, сходящихся к центру
области пониженного давления. Пе-
ремещаясь внизу с периферии этой
области в ее центральную часть, воз-
дух поднимается и на высотах сно-
ва растекается от центра к перифе-
рии. Дождь на этой стадии не вы-
падает, но на высотах уже начина-
ется конденсация пара, сопровожда-
ющаяся выделением скрытой тепло-
ты.
Вторая стадия развития грозы,
называемая зрелой стадией, харак-
теризуется началом выпадения осад-
ков на земную поверхность. На вы-
сотах появляются ледяные кристал-
лики, особенно в обширных грозовых
очагах. Вершина грозового облака
может подняться до высоты 22,5 км.
В некоторых случаях сильные вихри,
развивающиеся во время этой ста-
дии, могут превратиться в торнадо.
В это время очаг грозы пронизыва-
ют сильные восходящие и нисходящие
движения воздуха. Восходящие пото-
ки формируются из приземного воз-
духа, тогда как более холодные нис-
ходящие потоки возникают под дей-
ствием выпадающих осадков. На
земную поверхность выпадает дождь,
нисходящие потоки развиты сильно,
и соседние порции более холодного
воздуха начинают перемещаться по
земной поверхности в сторону разви-
111
веющегося грозового облака. Посте-
пенно кучево-дождевые облака при-
обретают вид высоких башен, неред-
ко наблюдаются молния и гром. Зре-
лая стадия грозы характеризуется
также появлением нескольких разви-
тых ячеек или даже очагов восходя-
щего и нисходящего движения воз-
духа. , Совместное их действие мо-
жет ощущаться в атмосфере на рас-
стоянии многих километров. На этой
стадии гроза является наиболее ин-
тенсивной.
В последней стадии грозы, назы-
ваемой стадией разрушения, во всей
области грозы развиваются нисходя-
щие движения воздуха. Они и при-
водят к окончательному прекраще-
нию грозовой деятельности. Затуха-
ние восходящих движений, раньше
подводивших к грозе новые запасы
энергии, теперь изолирует прозу от
источников тепла и влаги. Осадки
тоже вскоре ослабевают и наконец
совсем прекращаются. Поскольку но-
вый пар в грозовое облако более не
поступает, облако начинает таять.
Ветры из сходящихся превращаются
в расходящиеся. Гроза заканчивает-
ся.
Распространенность гроз
Грозы чаще всего наблюдаются в
районах с. тропическим климатом.
Значительные количества тепла и
влаги, имеющиеся в этих районах,
служат питательной средой для гроз
и обеспечивают значительную их по-
вторяемость. В США грозы, как пра-
вило, бывают в период с июня по
сентябрь. Обычно грозы наблюдают-
ся на берегу Мексиканского залива
и в южных районах Скалистых гор.
Особенно велика их повторяемость
112
в дневные и вечерние часы. Однако,
вообще говоря, они образуются на
всей территории США в любое время
суток и года.
Торнадо
Торнадо тесно связаны с грозами:
они тоже образуются, когда развива-
ются мощные кучево-дождевые обла-
ка, охватывают небольшую террито-
рию и имеют местный характер воз-
никновения. Диаметр торнадо мень-
ше, чем диаметр других видов бурь,
но их относительная разрушительная
сила очень велика (рис. 6-3).
Ход развития торнадо
В торнадо, как и во всех других ци-
клонических системах, возникающих
в северном полушарии, воздух вра-
щается против часовой стрелки, а в
южном — по часовой стрелке. Жите-
ли американского Среднего Запада
€ называют торнадо волчком. Однако
такое название даже приблизительно
не отражает те страшные разруше-
ния, которые могут производить тор-
надо, и тот ужас, который они вы-
зывают у очевидцев.
Торнадо — сравнительно неболь-
шие образования в атмосфере. В
среднем диаметр торнадо составляет
менее 400 м. Средний путь торнадо
равен около 25 км. Однако нередко
эти средние значения оказывались
превзойденными. Так, 26 мая Ь917 г.
торнадо прошел над штатами Илли-
нойс и Индиана 469 км, произведя
на этом пути сильные разрушения.
Этот волчок просуществовал 7 ча-
сов 20 минут. Скорость ветра в нем
была выше, чем средняя скорость
большинства других торнадо, хотя
последние и не были столь продолжи-
тельными.
Несмотря на то что размеры тор-
надо невелики, энергия огромна.
В 1931 г. в штате Миннесота торна-
до поднял в воздух железнодорож-
ный вагон со 117 пассажирами, пе-
ренес его на 24 метра и без повреж-
дений опустил в кювет. Все пасса-
жиры остались живы.
Образование торнадо
Торнадо возникает, когда взаимо-
действуют два слоя воздуха, сильно
различающиеся по температуре, вла-
госодержанию, плотности и характе-
ру ветра, в результате чего сильно
нарушается равновесие этих слоев.
Холодный воздух при этом начинает
интенсивно вытеснять более теплый
воздух, который поднимается, двига-
ясь при этом по сложной криволи-
нейной траектории. Возникает восхо-
дящий вихрь и зарождается торнадо.
Радиус всего этого атмосферного
возмущения невелик и поэтому тор-
надо охватывает небольшую террито-
рию. Если радиус торнадо уменьша-
ется, скорость вращения воздуха в
нем увеличивается, тогда сила торна-
до значительно возрастает. Торнадо
пополняется воздухом, который, дви-
гаясь по его периферии, вовлекается
в восходяи^ее движение, достигающее
вершины вихря.
Как и другие циклонические бу-
ри, торнадо характеризуется неболь-
шим глазом, в котором атмосферное
давление сильно понижено. Возникает
резкий перепад давления между це- *
риферией торнадо и центральной его
частью. Над глазом торнадо и его
окрестностями развивается кучево-
дождевое облако, занимающее цент-
ральную воронкообразную часть цик-
лонического вихря.
Торнадо не обязательно двигает-
ся по земной поверхности: оно мо-
жет быстро приподниматься над ней
и снова опускаться, т. е. без види-
мой причины „перескакивать” через
некоторые районы. Оно может опи-
сывать криволинейные траектории.
Движением торнадо управляют вос-
ходящие движения и конвективные
токи, подводящие энергию к нему.
Скорость ветра в торнадо порой
превышает 400 км/ч. Эти-то огром-
ные скорости ветра, а также силь-
ные перепады давления и разрушают
наземные объекты. Сила, с которой
ветер в торнадо действует на пре-
пятствия, достигает нескольких де-
сятков килограммов на каждый
квадратный метр. Давление же в
глазу торнадо может быть весьма
низким; так, когда торнадо проходит
над населенным пунктом, давление
изнутри зданий может выдавить их
стены наружу. Сильнейшие восходя-
щие потоки легко поднимают в воз-
дух различные предметы и переносят
их на расстояние нескольких сотен
метров. Хотя и не всегда, но неред-
ко перед торнадо или же за ним
выпадают сильные осадки. Бывает,
что торнадо приближается и уходит
без всяких предупредительных приз-
наков.
В связи с ограниченными разме-
рами и огромной скоростью движения
горнадо в.каждом отдельном пункте
в среднем продолжается не более
одной минуты. Однако скорость тор-
надо и продолжительность его дей-
ствия могут колебаться в очень ши-
8 1157
113
Рис. 6-3. Торнадо в штате Оклахома,
США.
роких пределах. Торнадо может
пройти путь длиной от нескольких
сотен метров до сотен километров.
называют тайфунами, в районах Ин-
дийского океана — просто целонами,
а в Вест-Индии — ураганами. Пос-
леднее название связано с именем бо-
га бурь у древнего народа майя, но
корни его относятся к еще более
древним именам, которыми индейцы
бассейна Карибокого моря называли
злых духов. Из-за своей огромной
силы тропические циклоны у доисто-
рических индейцев считались страш-
ным бедствием. Во время прохожде
ния тропического циклона ветер мо-
жет достигать большой силы, затем
внезапно и ненадолго наступает
полное безветрие, после чего ветер
начинает дуть снова, но уже имеет
противоположное направление. При
этом он опять может причинять
большой ущерб. Такое „странное”
поведение ветра легко могло выз-
вать у наших древних предков веру
в то, что тропический циклон явля-
ется результатом действия каких-то
сверхъестественных сил, обративших
свой гнев на несчастных людей
(рис. 6-4).
Тропические циклоны
Исключительно сильная циклониче-
ская деятельность, сопровождающая-
ся ураганным ветром, развивается в
тропических' широтах вокруг обла-
стей с крайне низким атмосферным
давлением. Воздух в таких областях
движется по сильно изогнутым тра-
екториям. Названия таких обла-
стей в разных местностях очень раз-
личны. В районах, прилегающих к
Тихому океану, тропические циклоны
Рис. 6-4. Тропический циклон на
экране радиолокатора.
114
Прохождение тропического циклона
Тропический циклон представляет со-
бой систему очень сильных ветров,
дующих вокруг безветренного цен-
тра, называемого глазом. Сверху
тропический циклон имеет вид плос-
кой спирали, хотя соответствующая
система ветров и прослеживается до
высоты нескольких километров (рис.
6-5). Физические свойства тропиче-
ского циклона — одинаковые темпе-
ратуры, давление, скорость ветра,
характеристики облачности и т. д.—
концентрически распределены вокруг
его глаза. При приближении к
глазу скорость ветра в неко-
торых случаях достигает 320 км/ч.
Первоначально тропический циклон
перемещается вместе с пассатом суб-
тропического пояса, а затем продол-
жает двигаться на запад или северо-
запад. Под действием силы Кориоли-
са он <в конце концов поворачивает
на север или северо-восток. На рис.
6-6 представлен вертикальный раз-
рез тропического циклона.
В тропическом циклоне ветер во-
круг глаза вращается в северном
полушарии против часовой стрелки,
а в южном — по часовой стрелке.
Чудовищная, сила тропического
циклона является результатом исклю-
чительно больших градиентов давле-
ния в этом атмосферном возмуще-
нии. Среднее атмосферное давление
в- Северной Америке составляет око-
ло 765 мм, в тропических широтах
оно редко опускается ниже 760 мм,
но ' в глазу бури бывает менее
730 мм. Рекордно низкое давление
в глазу составляло 700 мм*. При
приближении тропического циклона
давление уменьшается очень быстро
и его изменение мЪжет достигать
25 мм/ч.
Сильные ветры располагаются
вокруг центра тропического циклона
спиралевидно, так что эта буря в ка-
кой-то степени подобна некоторой
пустотелой шпульке. Периферия цир-
куляционной области характеризует-
ся сильным ветром и облаками осо-
бой формы. В центре тропического
циклона стоит тихая и ясная пого-
да. В верхней части циркуляционной
области воздух „отсасывается” от
центра и выбрасывается на перифе-
рию.
Размеры тропического циклона
могут колебаться в широких преде-
лах. Диаметр его составляет от 480
до 960 км, а диаметр глаза около
24—40 км. Энергия одного тропиче-
ского циклона примерно равна энер-
гии, освобождающейся при одновре-
менном взрыве четырехсот 20-мега-
тонных бомб. Это количество равно
также всей электроэнергии, исполь-
зуемой в США в течение шести лет.
Приближение тропического ци-
клона .можно заметить по тому, что
давление быстро падает, а скорость
ветра резко возрастает. На небосво-
де последовательно появляются ти-
пичные формы облаков: от перистых
до кучево-дождевых, причем все бо-
лее плотные, увеличивается их вер-
тикальная протяженность. При при-
ближении тропического циклона на-
чинается сильный ливень, который
уже и сам по себе способен вызвать
значительные разрушения. Может
также наблюдаться сильная гроза.
Ливень и гроза — первые опасные4
проявления приближающегося тро-
пического урагана, приносящие
большой ущерб. Когда в район, силь-
но увлажненный ливнем и пострадав-
ший от ветра, приходит наконец
глаз бури, устанавливается тихая
погода. Внезапное полное затишье
115
Рис. 6-5. Тропический циклон всту-
пает на побережье континента.
Рис. 6-6. Вертикальный разрез тро-
пического циклона.
после ураганного ветра производит
очень сильное впечатление и успока-
ивает. Глаз бури удерживается здесь
недолго: он предвещает лишь разви-
тие событий (рис. 6-7).
Но пройдет глаз бури, и ураган
разыгрывается с новой силой — те-
перь это тыловая часть спиральной
системы ветра. Ветер быстро меняет
направление на противоположное и
снова достигает силы урагана. Ат-
мосферное давление внезапно, начи-
нает повышаться. Прохождение тро-
пического циклона через данный рай-
он может продолжаться от 24 до 48
часов и больше.
Зарождение тропических циклонов
Тропические циклоны возникают в
низких широтах субтропических об-
ластей океанов. Тепло, требующееся
для их зарождения, всегда в доста-
точном количестве содержит теплый
в этих районах океан. Но там, где
температура воды составляет менее
27°С, тропические циклоны зарож-
даются с трудом. Так, они никогда
не возникают над Южной Атланти-
кой. Не образуются они и в эква-
ториальном поясе, между 5° с. ш. и
5° ю. ш. Мы еще не знаем точно,
почему это так, но можно полагать,
что, поскольку на экваторе не дей-
ствует сила Кориолиса, здесь не мо-
жет существовать та циркуляция
воздуха, которая необходима для об-
разования тропического циклона.
Слабые ветры и теплый воздух
в районе экватора приводят к воз-
никновению здесь обычных волновых
циклонов*, которые в конце концов
перерождаются в тропические цикло-
ны. Конечно, не все волновые ци-
клоны становятся тропическими, но
116
Рис. 6-7. Спутниковые фотографии,
показывающие развитие тропического
циклона Камилла ото дня ко дню
в августе 1969 г.
а)
6)
в)
г)
д)
е)
со многими из них это случается,
особенно в конце лета и осенью. Точ-
но объяснить процесс развития тро-
пического циклона еще нельзя. Это
отчасти потому, что нет достаточно-
го объема исходных данных с кон-
тинентальных станций. Основная ин-
формация получается из судовых и
самолетных наблюдений, а в послед-
ние годы также и с орбитальных
спутников, следящих за траектория-
ми тропических циклонов. Для прос-
леживания тропических циклонов,
которые приближаются к континен-
ту, но еще находятся над океаном,
в 240—320 км от берега, используют
также радиолокаторы. Приход тро-
пического циклона с моря на сушу
можно точно предсказать за 24 ча-
са, но пока еще затруднительно с
достаточной надежностью определить
место, куда он придет.
В летние месяцы в районе Бер-
мудских и Азорских островов распо-
лагается почти неподвижный анти-
циклон. Район, лежащий к югу от
этого антициклона, служит очагом
зарождения тропических цикланов,
приходящих в США. Антициклон
представляет собой область, в кото-
рой имеет место определенная цир-
куляция воздуха. В северной части
этой области господствуют умерен-
ные ветры системы западного пере-
носа. На южном же ее фланге дует
восточный пассат тропического пояса.
Антициклон сформирован там, где
господствуют нисходящие движения
воздуха, создающие субтропический
пояс повышенного давления.
В теплом и влажном воздухе
тропического циклона развивается
конвекция и часто выпадают осадки.
Образование осадков из облаков,
появляющихся в результате конден-
сации водяного пара, приводит к
высвобождению большого количест-
ва скрытой теплоты, которая способ-
ствует дальнейшему усилению ветра.
Выделение скрытой теплоты благо-
приятствует также сходимости во-
сточных воздушных потоков, в ре-
зультате чего они становятся все бо-
лее и более сильными.
В поясе восточных пассатов
преобладают теплые и влажные воз-
душные массы.
Конвекция приземного воздуха
усиливается, когда он становится
теплее и получает больше пара. Об-
разуются облака, которые тоже на-
чинают подниматься. Интенсивная
конвекция создает в поясе пассатов
область низкого давления.
Конвекция приземного воздуха
прослеживается до высоты около
5 км. Если конвекция усиливается,
то приземное давление понижается
и в поясе пассатов начинает форми-
роваться циклоническая система дви-
жения воздуха. Когда ветер начина-
ет дуть по спирали вокруг области
пониженного давления, то эта об-
ласть может превратиться в опасный
тропический циклон.
Преобладающие восточные ветры
перемещают тропический циклон, до-
стигший зрелой стадии, на запад
и северо-запад. Скорость перемеще-
ния его к моменту вступления на
континент составляет 16—48 км.
Проходя над водной поверхно-
стью, тропические циклоны пополня-
ют запас энергии за счет поступле-
ния теплого и влажного воздуха. Но
когда они выходят на сушу, то от-
дают ей часть своей энергии и посте-
пенно теряют силу. В случае же ес-
ли тропические циклоны, пройдя ост-
ров, вышли на водную поверхность,
они снова получают энергию и уси-
ливаются.
118
Выйдя на сушу, тропический ци-
клон быстро увеличивает свою пло-
щадь. Но это ослабляет его. По-
скольку в циклон уже не поступает
теплый и влажный воздух, он начи-
нает затухать. Кроме того, на суше
сила тремия, которая на океане бы-
ла не столь значительной, тоже за-
медляет его продвижение и ускоря-
ет гибель.
На океане нет столь большого
контраста между температурой по-
верхности воды и воздуха, какой на-
блюдается на суше между почвой и
воздухом. Тропический циклон, всту-
пающий на континент, за счет этого
сначала даже получает некоторое до-
полнительное количество энергии, его
скорость может возрасти до
100 км/ч. Поэтому даже перед ги-
белью он еще может пройти значи-
тельный путь и причинить немалый
ущерб. Хотя дождь может продол-
жаться даже и после того, как тро-
пический циклон потерял последние
силы, трение и расход тепла в кон-
це концов заставляют его закончить
свое существование.
Районы зарождения тропических
циклонов
Основными районами, где возникают
тропические циклоны, поступающие
на территорию США в мае-июне, яв-
ляются Карибское море и Мексикан-
ский залив. Позднее очаг их форми-
рования перемещается на Атлантиче-
ский океан, а затем им снова ста-
новятся Карибское море и Мексикан-
ский залив. Чаще всего тропические
циклоны наблюдаются в период с
июня ио сентябрь, но вообще в США
они возможны с мая до ноября.
Другими районами зарождения тро-
дических циклонов являются запад-
ные районы Мексики, Филиппинские
острова и Южно-Китайское море,
Бенгальский залив и южные районы
Индийского и Тихого океанов (рис.
6-8). В большинстве перечисленных
Рис. 6-8. Основные очаги тропиче-
ских циклонов на земном шаре.
119
районов тропические цикланы наблю-
даются в конце лета и осенью. Одна-
ко -на восточном побережье Азии
и Индии тайфуны, Поступающие сю-
да из западной части Тихого океана
и из северных районов Индийского
океана, могут наблюдаться круглый
под.
Названия тропических циклонов
Для человека, далекого от метеоро-
логии, одним из самых интересных
вопросов, связанных с работой служ-
бы предупреждения о тропических
циклонах, является вопрос о том, ка-
ким образом циклоны получают свои
названия. Прослушивая ежедневные
радиосообщения об усилении бурь
до стадии тропического циклона, мы
уже привыкли к тому, что они но-
сят женские имена. Первоначально
они назывались по именам тех свя-
тых, на день которых приходилось их
появление. Кроме того, в США ци-
клонам присваивался также номер,
соответствовавший широте и долготе
места их появления. Однако такая
система нумерации в конце концов
оказалась слишком громоздкой для
практических целей.
Во время второй мировой войны
информация о бурях подлежала бы-
строй передаче. Для этого тропиче-
ским циклонам присваивались после-
довательные буквы алфавита, для
точной передачи которых, скажем по
телефону, применялись имена, начи-
навшиеся с этих букв. Отсюда в кон-
це концов и возникла система прис-
воения тропическим циклонам жен-
ских имен.
В 1953 г. бюро погоды США
(ныне национальная служба погоды
США) официально приняло эту си-
стему наименования тропических ци-
клонов женскими именами в их ал-
фавитном порядке. В 1960 г. были
установлены 4 постоянных списка по
21 имени в каждом. Каждый год
используют один из этих списков, ко-
торые, таким образом, повторяются
через 4 года. Имена придают лишь
тем тропическим циклонам, которые
представляют собой действительно
сильную бурю, причем имена эти не
должны были применяться на протя-
жении последних 10 лет. Так, имя
тропического циклона Бетси, прохо-
дившего в 1965 г., в течение следую-
щих 10 лет в список имен не вклю-
чалось. Такие же списки имен име-
ются и для тайфунов, образующихся
над Тихим океаном. Используемый
сейчас описок имен для разных райо-
нов приведен в табл. 6-1*.
Таблица 6-1. Женские имена, используемые для названий тропических циклонов,
зарождающихся в районах Атлантического океана, Карибского моря и Мексиканского залива
Анна, Бланш, Камилла, Дебби, Ева, Франселия, Герда, Холли, Инга, Дженни, Кара, Лаура,
Марта, Нетти, Орва, Пегги, Рода, Сэди, Таня, Вирджи, Венда.
Альма, Бэкки, Селия, Дороти, Элла, Фелиция, Грета, Халли, Изабелла, Юдифь, Кендра,
Луиза, Мэрша, Норин, Орфа, Патти, Рена, Шерри, Тора, Вики, Вильна.
Арлена, Бесс, Хлоя, Дориа, Эдит, Ферн, Гинджер, Хейди, Ирена, Джанис, Кристи, Лаура,
Марго, Нонна, Орчид, Порция, Рашель, Сандра, Тереза, Верна, Валлис.
Эбби, Бранда, Кэнди, Долли, Эвелина, Франс, Глэдис, Ханна, Ингрид, Джанетт, Кэтти,
Лила, Молли, Нита, Одетта, Паула, Рокси, Стелла, Труди, Веста, Весли.
120
Тропические циклоны хотя и
представляют собой серьезную опас-
ность, приносят с собой и некото-
рые благоприятные явления. Напри-
мер, около одной четверти всех осад-
ков, выпадающих на юго-востоке
США, дают тропические циклоны,
приходящие с Карибского моря. То
же наблюдается и в восточной ча-
сти Мексики благодаря тропическим
циклонам, приходящим с Мексикан-
ского залива.
Таким образом, тропические цик-
лоны вносят значительный вклад
в формирование погоды указанных
районов и в то же время самые
сильные из них причиняют большой
ущерб и уносят много человеческих
жизней.
В сентябре 1900 г., во время
тропического циклона, прошедшего
над городом Галвестоном в штате
Техас, погибло 6000 человек. В сен-
тябре 1928 г. тропический циклон,
прошедший над штатом Флорида,
унес 2000 жизней — главным образом
в связи с выходом из берегов озе-
ра Окичоби.
Тропический циклон 21 сентября
1938 г. погубил 600 жителей Новой
Англии, а циклон Одри в июне
1957 г. привел к гибели 380 человек
в штате Луизиана.
Прохождение тропического ци-
клона имеет много вторичных по-
следствий. Огромные морские волны
идут в сотнях километров перед та-
ким циклоном и, вторгаясь на рав-
нинное побережье, ударяют по при-
брежным населенным пунктам, так
чтб много людей погибает фактиче-
ски еще до прихода самого тропи-
ческого циклона. Один такой циклон
может дать до 150—300 мм осад-
ков, породить крупные наводнения
и нанести большой ущерб внутрен-
ним водным путям и судоходству.
Волны и течения, возникающие в
связи с тропическим циклоном, выде-
ляют огромное количество энергии,
сравнимое с энергией волн при под-
водных землетрясениях. Поэтому
тропический циклон наносит огром-
ный урон кораблям, а также мор-
ским отмелям, на которые обруши-
ваются волны, связанные с этим ци-
клоном.
В настоящее время служба по-
годы обязана заранее предупреждать
людей о приближении тропических
циклонов. Это уменьшает число по-
гибших, но пока еще не приводит
к значительному уменьшению мате-
риального ущерба.
Другие атмосферные
возмущения
Существует несколько видов атмос-
ферных возмущений или бурь, тесно
связанных с торнадо и с грозами. Их
названия, а также возможность их
появления различны? в разных райо-
нах, но все они возникают в резуль-
тате неустойчивости воздушных масс
и взаимодействия атмосферы с су-
шей и водоемами.
Водяные смерчи
водяные смерчи чаще образуются в
Мексиканском заливе и в западных
районах Атлантического и Тихого
океанов. В сущности, они представ-
ляют собой торнадо, но только воз-
никающие не над сущей, а над от-
крытым морем (рис. 6-9).
121
Вихри (смерчи над сушей)
Рис. 6-9. Смерч над океаном.
Вихри (называемые также пыльными
вихрями) представляют собой враща-
ющиеся массы воздуха, но не столь
обширные и интенсивные, как торна-
до. Они возникают в тех случаях,
когда теплая земная поверхность
быстро нагревает прилегающий к ней
слой воздуха, в котором развивается
маленький циклон.
Рис. 6-10. Снежная буря.
Волны холода
Волнами холода называются ветры се-
верной части горизонта, дующие из
антициклона. Они отличаются очень
низкой температурой и потому быст-
ро и резко понижают температуру
воздуха у земной поверхности. Вол-
ны холода сопровождаются выпаде-
нием снега, снежной крупы или хо-
лодного дождя. Холодные волны ча-
сто наблюдаются в Южной Амери-
ке, где их называют „памперо”.
Метели
Метелью называется холодный ветер
со снегом. Сильный ветер поднимает
снег с земной поверхности и порой
превращает его в плотную мелкозер-
нистую быстро несущуюся массу.
Скорость ветра при этом составляет
более 50 км/ч, а температура возду-
ха ниже 0°С.
Краткое содержание главы
Бури возникают в результате неус-
тойчивости* воздушных масс. Чаще
всего встречающимися видами бурь
бывают грозы, торнадо и тропические
циклоны. Бури образуются, когда
воздушные массы взаимодействуют
друг с другом н получают при этом
энергию. Каждый вид бури возни-
кает по-своему. В частности, тропи-
ческие циклоны рождаются лишь
в определенных районах Земли. Каж-
дая буря проходит несколько стадий
развития и прекращается после того,
как в нее перестает поступать новая
энергия.
122
Ключевые слова
вихрь
водяной смерч
волны холода
гроза
метель
торнадо
тропическая буря
тропическая депрессия
тропический циклон
Глава 7
Метеорологиче-
ские наблюдения
Цель метеорологических наблюдений,
а также и самой метеорологии со-
стоит в познании явлений погоды и
их изменений, а затем в прогнозе
будущей погоды по данным о пред-
шествовавших явлениях. Первый шаг
к пониманию огромной массы явле-
ний и процессов, определяющих по-
году, состоит в обнаружении и по-
следующем картировании различных
атмосферных возмущений. Для того
чтобы следить за тем, как изменяет-
ся погода, метеорологи используют
в настоящее время ряд различных
приборов, а также численных моде-
лей.
Кратковременные явления можно
обнаружить на картах, которые ука-
зывают на крупномасштабные процес-
сы, действующие в данный момент
на той или иной территории. На си-
ноптическую карту, называемую так-
же картой погоды, наносят множест-
во отдельных данных, получаемых
из многих источников.
В современных методах прогно-
за погоды не уделяется внимания
ежедневным мелким ее изменениям.
Получаемые исходные данные ис-
пользуются для статистического ана-
лиза тех многочисленных причин,
которые совместно вызывают измене-
ние погоды. Задачей метеорологии не
является открытие каких-либо новых
фундаментальных законов, как это
обстоит, например, в физике. Развитие
метеорологии скорее зависит от глуби-
ны познания физиками основных за-
конов окружающей природы, исполь-
зуемых затем метеорологами для по-
нимания последующего развития ат-
мосферных процессов. Это в свою
очередь поможет лучше предстайить,
каким образом погода влияет на раз-
личные виды человеческой деятельно-
сти.
Метеорологические измерения
Метеорологические данные получают
из всех доступных районов и всеми
возможными способами. Для того
чтобы изучить атмосферу, создано
множество измерительных приборов,
а чтобы выяснить, как часто повто-
ряются различные явления погоды,
составляют различные метеорологиче-
ские таблицы и карты. В настоящее
время большинство задач решается
с помощью таких таблиц и карт, со-
ставленных и проанализированных
счетно-решающими устройствами за
считанные минуты, в то время как
раньше на это потребовались бы ты-
сячи часов.
Для того чтобы метеорологиче-
ские приборы и установки дали не-
обходимую информацию, привлека-
ются ракеты, спутники, воздушные
шары, а также наземные станции,
данные которых дополняются резуль-
татами самолетного зондирования и
специальными морскими наблюдения-
ми (рис. 7-1).
Простейшие метеорологические
станции ведут наблюдения по при-
борам, помещенным в метеорологиче-
ских будках, установленных вблизи
земной поверхности. Это деревянные
будки с продуваемыми стенками,
обеспечивающими свободную цирку-
ляцию воздуха. Такие будки позво-
ляют точно измерить температуру
воздуха, так как они надежно защи-
щают приборы от прямых солнеч-
ных лучей, искажающих их показа-
ния. Кроме того, специальные под-
ставки, на которых устанавливаются
будки, исключают непосредственный
контакт приборов с подстилающей
поверхностью и устраняют влияние
прямой теплопроводности. Будки
125
с приборами устанавливаются в от-
крытых местах, как можно дальше
от строений, чтобы высокие здания
не затрудняли свободный доступ
воздуха к будкам (рис. 7-2).
Некоторые приборы на станциях
устанавливают не в будках, а на от-
крытых метеорологических площад-
ках. Разнообразные данные, получен-
ные по приборам, затем передают в
специальные центры, где их обобща-
ют и анализируют.
Термометры
Тепло представляет собой энергию
молекулярных движений. Количество
тепла, выражаемое температурой те-
ла, поддается измерению и является
важной характеристикой свойств воз-
духа. Однако следует помнить, что
температура не является полной ме-
рой теплосодержания тела: такой
мерой служат калории.
В настоящее время температуру
измеряют термометрами нескольких
типов.
Самые распространенные термо-
метры — жидкостно-стеклянные. В та-
ких термометрах жидкость — ртуть
или спирт — заключена в тонкую
стеклянную трубку (капилляр). Когда
изменение температуры заставляет
жидкость расширяться или сжимать-
ся, уровень ее в капилляре повыша-
ется или понижается пропорциональ-
но изменению температуры, что и
можно заметить с помощью шкалы,
прикрепленной к капилляру.
Биметаллический термометр со-
стоит из двух различных металлов,
скрепленных вместе в виде одной
тонкой пластинки. Реагируя на изме-
нение температуры, пластинка изги-
бается в ту сторону, на которой на-
ходится металл, расширяющийся сла-
бее. Степень искривления пластинки,
вызванного изменением температуры,
отмечается с помощью стрелки, поло-
жение которой прослеживается по за-
ранее отградуированной шкале.
В электрических термометрах для
измерения температуры используется
электрический ток. При изменении
температуры того или иного провод-
ника меняется его электрическое со-
противление. Так и фиксируется тем-
пература воздуха, в частности, в вы-
соких слоях атмосферы.
Шкалы современных термомет-
ров должны быть „привязаны” к
той или иной „реперной точке”. Наи-
более широко используются точка
плавления льда и точка кипения во-
ды. Эти две точки фиксируются раз
и навсегда, а расположенный между
ними интервал делится на то или
иное число градусов, которыми за-
тем и отмечают изменение темпера-
туры.
Температурные шкалы
В США чаще всего используется
термометр Фаренгейта. Он был соз-
дан в 1710 г. немецким ученым
Д. . Фаренгейтом (1686—1736). На
шкале Фаренгейта точке таяния
льда соответствует температура 32°,
а точке кипения воды температура
212°. Интервал между этими точка-
ми разделен на 180 делений, т. е.
градусов.
В 1742 г. шкала Фаренгейта во
многих странах была вытеснена шка-
лой Цельсия, ныне называемой также
стоградусной шкалой*/ Предложен-
ная шведским ученым А. Цельсием
(1701—1744), она в настоящее время
более всего распространена в мире.
126
Рис. 7-1. Метеорологическая станция
в работе.
Рис. 7-3. Термограф.
Рис. 7-4. Сопоставление температур-
ных шкал Фаренгейта, стоградусной
и Кельвина.
°F °с °к
Рис. 7-2. Установка метеорологиче-
ских приборов.
212 -
194 -
176 -
158 -
100 373
90	363
80	353
70	343
Точка кипения
воды
140 -	- 60	333
122 -	- 50	323
104 -	- 40	313
86 -	- 30	303
68 -
50 -
32 -
14 -
-4 -
-22 -
-40 -
-58 -
-76 -
- 20
- 10
- 0
- -10
---20
---30
- -40
---50
---60
293
283
273 Точка таяния
льда
263
253
243
9оо В этой точке
температурные
22з шкалы совпадают
213
°C = 5/9 (°F -32)
0 F = 9/5 ° С + 32
° К = ° С + 273
°C = ° К-273
На этой шкале точке таяния льда
отвечает ' температура 0°, а точке
кипения воды температура 100е. Ин-
тервал между этими точками на шка-
ле Цельсия разделен на 100°. Поэ-
тому каждый градус шкалы Фарен-
гейта составляет лишь 5/9 градуса
шкалы Цельсия. Таким образом, раз-
ности между двумя соседними зна-
чениями на этих шкалах не вполне
сравнимы между собой.
Ни шкала Фаренгейта, ни шка-
ла Цельсия не отвечают всем требо-
ваниям ученых. Поэтому в науке ча-
сто пользуются еще одной шкалой,
называемой абсолютной, или шкалой
Кельвина. Эта шкала имеет своим
нулем такую температуру, при кото-
рой прекращается молекулярное дви-
жение, т. е. тело не содержит ника-
кого тепла. Отрицательных значений
температуры на этой шкале нет. Точ-
ке таяния льда на ней отвечает тем-
пература 273°, а точке кипения воды
температура 373°.
Величина же каждого градуса
на ней такая же, как и на шкале
Цельюия (рис. 7-4).
Переход от одной температурной
Шкалы к другой производится с по-
мощью простых линейных соотноше-
ний:
С—(F—32),
F— 4- С+32,
о
К - С + 273.
Специальные термометры
Температуру воздуха иногда необхо-
димо измерять непрерывно в тече-
ние вюепо дня и всей ночи. Конечно,
наблюдатель не может целые сутки
подряд стоять около термометра и
отсчитывать его показания. Поэтому
были созданы приборы, позволяющие
непрерывно фиксировать температу-
ру воздуха без участия наблюдателя
или же сохранять на некоторое время
крайние ее значения, а также произ-
водить и некоторые специализирован-
ные ее измерения.
Максимальный термометр пред-
ставляет собой прибор, в котором
столбик ртути в капилляре поддер-
живается на таком уровне, на ка-
ком он был при наивысшей темпе-
ратуре воздуха, наблюдавшейся в
этот день. Небольшое сужение в ка-
пилляре не позволяет столбику рту-
ти опускаться, когда начинается по-
нижение температуры. При повыше-
нии температуры воздуха ртуть сво-
бодно проходит через это сужение.
При понижении же температуры воз-
духа ртуть сжимается, столбик ее в
узком месте разрывается и отсчет
по шкале термометра остается таким,
каким он был в момент наивысшей
температуры.
Минимальный термометр фикси-
рует минимальную температуру в
данный день. В этом термометре на
конце ртутного столбика помещен
небольшой грузик*. Когда при
уменьшении температуры ртуть сжи-
мается, под действием 'силы поверх-
ностного натяжения грузик опуска-
ется. Когда же температура повыша-
ется, ртуть свободно обтекает гру-
зик, не сдвигая его с места, так
что его положение фиксирует наи-
низшую температуру в этот день
(рис. 7-5).
Самым удобным прибором, изме-
ряющим температуру, является само-
пишущий термометр (термограф).
Такой термометр непрерывно запи-
128
сывает все значения температуры,
имеющие место в течение дня.
В термографах для записи тем-
пературы обычно используется труб-
ка Бурдона. Это плоская изогнутая*
трубка, наполненная какой-либо жид-
костью, чувствительной к изменению
температуры. Эта жидкость стекает
в небольшой резервуар, на который
воздействует изменение температуры
наружного воздуха. Когда жидкость
в трубке расширяется или сжимает-
ся, кривизна трубки изменяется про-
порционально изменению температу-
ры. Перышко, наполненное чернилами
и укрепленное на конце трубки, ос-
тавляет след на бумажной ленте, на-
детой на вращающийся барабан.
Так производится автоматическая не-
прерывная запись температуры в те-
чение суток или еще большего ин-
тервала времени. Главное преимуще-
ство такого типа термометров состо-
ит в том, что резервуар с жидкостью
может находиться на некотором рас-
стоянии от записывающего устройст-
ва. Поэтому последнее может быть
в помещении, а запись на нем будет
характеризовать температуру наруж-
ного воздуха*.
Измерения атмосферного давления
Изменения погоды тесно связаны с
небольшими и не ощутимыми челове-
ком изменениями атмосферного дав-
ления. Атмосферное давление явля-
ется следствием веса воздуха, нахо-
дящегося над земной поверхностью
и подвергающегося действию силы
тяжести. Различные процессы обмена
энергией, происходящие на земной
поверхности и возле нее, изменяют
давление, что свидетельствует о
предстоящем изменении погоды. По-
этому точная регистрация изменений
давления служит важным условием
успешности метеорологических прог-
нозов.
Барометры
Простейший барометр состоит из
стеклянной трубки с одним запаян-
ным концом, из которой откачан
воздух. Другим концом трубка по-
гружена в сосуд с ртутью. Ртуть в
трубке поднимается до тех пор, по-
ка ее вес не станет точно равным це-
су столба воздуха, находящегося над
сосудом со ртутью.
Соотношение между атмосфер-
ным давлением и весом столба рту-
ти в трубке нашел в 1643 г. итальян-
ский физик Э. Торричелли. Позднее
было установлено, что при подъеме
барометра над земной поверхностью
столбик ртути укорачивается в свя-
зи с уменьшением атмосферного дав-
ления с высотой.
Современные ртутцые барометры
являются усложненным усовершенст-
вованием простейшего прибора Тор-
ричелли. Но принцип их действия не
изменился (рис. 7-6).
Единицы для измерения давления
Каждый, кто когда-либо слышал
сводку погоды, знаком с тем, что
атмосферное давление может быть
выражено, например, в миллиметрах
ртутного столба. По существу, при
этом в миллиметрах выражается вы-
сота ртутного столба в барометре.
При этом давление сравнивается с
нормальным его значением на уров-
не моря и на широте 45°, равным
760 мм.
9 1157
129
Рис. 7-7. Барометр-анероид.
Рис. 7-5. Минимально-максимальный
термометр.
Рис. 7-8.	а —барограф, б — схема
барографа.
Рис. 7-6. Ртутный барометр.
Градуированная шкала
Анероидная коробка
Однако выражение атмоферного
Давления в миллиметрах не совсем
удобно. Измеряемое давление сопо-
ставляется с силой тяжести, прижи-
мающей воздух к земной поверхно-
сти, так что отсчет показаний баро-
метра, выраженный в единицах дли-
ны, а не силы, может ввести в за-
блуждение. Поэтому в практическс
работе метеорологи используют для
выражения давления единицу, назы
ваемую бар. Один бар соответству
ет давлению 750,1 мм ртутного стол-
ба. Доля этой единицы, используг
мая метеорологами, называется мил-
либаром и представляет собой тысяч-
ную часть бара. Поэтому нормальное
давление 760 мм рт. ст. соответству-
ет 1013,2 мбар. Нормальное давле-
ние относится к широте 45° и
уровню моря и является „опорным”
для отсчетов давления. Давление
1013,2 мбар обычно именуют «одной
атмосферой». Часто используют так-
же значения, кратные этой единице
давления*.
Специальные барометры
Ртутные барометры в некоторых от-
ношениях неудобны для практическо-
го применения. Во-первых, они гро-
моздки, так как трубка с ртутью
должна иметь длину не менее 90 см.
Во-вторых, их легко разбить. Кроме
того, они не могут фиксировать из-
менение давления непрерывно. Для
этой последней цели разработан ба-
рометр другого типа.
Барометр-анероид в значитель-
ной степени вытеснил ртутные баро-
метры**. Основной частью этого
прибора является небдльшая плоская
круглая тонкостенная металлическая
коробочка, из которой почти пол-
ностью откачан воздух. Упругость
коробочки несколько усилена тем,
что нижняя и верхняя поверхности
сделаны гофрированными. Благода-
ря почти полному вакууму внутри
коробочки она быстро реагирует
на изменения внешнего давления
и сама несколько растягивается или
сплющивается, когда последнее
уменьшается или возрастает (рис.
7-7). Коробка соединена с системой
рычагов и приводов, передающих ее
деформацию на стрелку-указатель.
Перемещаясь по шкале, градуиро-
ванной в соответствующих едини-
цах — миллиметрах ртутного столба
или миллибарах — стрелка позволя-
ет непосредственно отсчитывать зна-
чения атмосферного давления***.
Анероидная коробка является так-
же основной деталью в самописцах
давления — барографах. Эти прибо-
ры снабжаются указателем в виде
перышка, заполненного чернилами
и делающего запись на вращающей-
ся бумажной ленте. Запись баро-
графа дает представление о малей-
ших изменениях атмосферного дав-
ления в течение суток (рис. 7-8 а
и б).
Хотя барометры-анероиды и удоб-
нее в обращении, чем ртутные, но
показания их содержат ряд инстру-
ментальных погрешностей. В част-
ности, на эти показания влияет тем-
пература воздуха, хотя сила тяжести
для них значения не имеет****.
При увеличении высоты места, на-
блюдений Атмосферное давление не-
прерывно и закономерно уменьшает-
ся. Поэтому барометр-анероид ис-
пользуется также и для определения
высоты полета самолета. Для этого
шкала анероида градуируется
не в единицах давления, а непосред-
ственно в значениях высоты. Такие
131
Рис. 7-9. Анемометр.
альтиметры, имеющиеся на каждом
самолете, представляют собой ба-
рометры-анероиды, приспособленные
для непосредственного отсчета высо-
ты. Правда, они еще определенным
образом отрегулироваы, т. е. подве-
дены к значению давления на уровне
моря в точке взлета. Кроме того,
в отсчеты нужно вносить поправку
на температуру воздуха, которая
также влияет йа показания альти-
метра. Поэтому во время полета по-
казания их необходимо часто конт-
ролировать.
своей стороны? эти его свойства
влияют на погоду того района, куда
поступает этот воздух. Поэтому
первостепенное значение имеет изме-
рение направления и скорости ветра.
Направление ветра
Простейший прибор для определения
направления ветра — флюгер. Он
обычно состоит из легкой металли-
ческой флюгарки, которая под дей-
ствием ветра поворачивается и ука-
зывает то направление, откуда дует
ветер. Название ветра также указы-
вает на его направление, так что
оно до некоторой степени характери-
зует свойства воздуха, поступающего
в данный район. Некоторые флюгеры
устроены таким образом, что при
вращении флюгарки они вырабаты-
вают слабый электрический ток, ко-
торый поступает на указатели, уста-
новленные в помещении метеорологи-
ческой станции и позволяющие не-
посредственно отсчитывать направ-
ление ветра.
Направление ветра характеризу-
ют 16-ю точками горизонта, так что
запись направления может быть од-
ной из следующих:
N, NNE, NE, ENE, Е, ESE,
SE, SSE, S, SSW, SW, WSW,
W, WNW, NW, NNW*
Направление и скорость ветра
Сведения о перемещении воздуха
лежат в основе любых метеорологи-
ческих прогнозов. Когда воздух пе-
ремещается из одной местности
в другую, он несет с собой и целый
комплекс свойств, приобретенных
им в очаге формирования. Со
Скорость ветра .
Скорость ветра измеряют анемомет-
ром. В этом приборе несколько ча-
шечек надето на вертикальную ось.
Под действием ветра чашечки пово-
рачиваются и заставляют вращаться
эту ось, а ее движение в свою оче-
132
редь передается на стрелки, с помо-
щью которых производят отсчеты по
шкалам прибора (рис. 7-9). В неко-
торых анемометрах чашечки при
вращении вырабатывают слабый
электрический ток. Этот ток затем
тоже передается на стрелки указате-
лей скорости ветра, находящихся в
помещении станции.
В тех случаях, когда флюгарка
и анемометр объединены в один при-
бор, он называется анеморум бомет-
рюм. Он имеет флюгарку в виде воз-
душного руля, указывающую направ-
ление .ветра и снабженную пропелле-
ром, который позволяет измерить
скорость ветра.
Существуют также приборы для
непрерывной записи скорости ветра.
В таких приборах соответствующим
образом откалиброванный указатель
перемещается по ленте, надетой на
вращающийся барабан. Одновремен-
но записывается также и направле-
ние ветра.
Самые надежные отсчеты на-
правления и скорости ветра получа-
ются в случае, когда измерительный
прибор установлен на достаточном
расстоянии от строений и других вы-
соких препятствий, т. е. когда ис-
ключено их влияние на воздушный
поток, выражающееся в создании
турбулентных завихрений. Высота
установки прибора должна состав-
лять около 2 м*.
Остается добавить, что скорость
ветра изменяется с высотой: с уве-
личением высоты над земной поверх-
ностью уменьшается влияние силы
трения на воздушный поток и ско-
рость ветра возрастает. Уже на вы-
соте 10 м скорость ветра примерно
вдвое больше, чем на высоте 1/3 м
над земной поверхностью. На высоте
же 30 >м скорость в 1,2 раза больше,
чем на высоте 10 м. Кроме того, с
высотой обычно несколько уменьша-
ется завихренность воздушного по-
тока**.
Для измерения ветра на различ-
ных высотах используются анемо-
метры с барометрической трубкой,
поднимаемые в атмосферу с помо-
щью тех или иных устройств (см.
ниже). Барометрическая трубка за-
полняется жидкостью, в которой пла-
вает небольшая пробка. Когда в
трубку попадает ветер, пробка ме-
няет свое положение в жидкости, что
и позволяет определить скорость ве-
тра. Этот же прибор можно приспо-
собить и для непрерывной записи из-
менений скорости ветра. (Единицы,
в которых выражается скорость ве-
тра, приведены в главе 8).
Измерение влажности воздуха
Влажность воздуха измеряют раз-
личными методами. Такие величины,
как удельная влажность, относитель-
ная влажность и точка росы, изме-
ряются неодинаково. Простейшее из-
мерение точки росы можно выпол-
нить с помощью обыкновенной чаш-
ки, наполненной льдом. Как все мы
знаем, в очень влажный день на
стакане с холодной водой конденси-
руется пар из воздуха и мы видим,
что стакан „запотевает”. Температу-
ру, при которой начинается конден-
сация пара***, можно определить
очень просто, без выполнения слож-
ных расчетов. Смесь льда с водой
помещают в блестящую металличе-
скую чашечку. Содержимое чашечки
тщательно размешивают и замечают
ту температуру, при которой на на-
ружных стенках чашечки начинается
конденсация водяного пара. Несколь-
133
ко таких измерений позволяют полу-
чить довольно точное значение точ-
ки росы в данный момент и в дан-
ном месте.
Влажность измеряют нескольки-
ми приборами. Один из самых обыч-
ных способов определения относи-
тельной влажности состоит в том,
что находят ее по измеренному зна-
чению точки росы. Для измерения
относительной влажности применяет-
ся также пращевой психрометр (рис.
7-10). Он состоит из двух термо-
метров — сухого и смоченного. Сухой
термометр показывает температуру
воздуха. Смоченный термометр, ре-
зервуар которого обернут влажным
батистом, дает показание, которое, в
зависимости от влажности воздуха,
может быть меньше показания сухо-
го термометра или равняться ему.
Если быстро вращать весь прибор
в воздухе, испарение с поверхности
батиста на смоченном термометре бу-
дет определяться влажностью возду-
ха. Сравнение показаний двух термо-
метров позволит найти их разность.
С помощью заранее подготовленных
таблиц по этой разности находят от-
носительную влажность воздуха.
Влажность можно измерять и
другими специальными приборами.
Принцип действия гигрометров, поз-
воляющих непосредственно получать
значения относительной влажности,
основан на свойстве некоторых пред-
метов реагировать на изменение
влажности воздуха. В некоторых гиг-
рометрах используется пучок волос,
например, человеческих. Если влаж-
ность воздуха увеличивается, пучок
волос удлиняется. Волосы
очень чувствительны к изменению
влажности, что, к своему огорчению,
знает большинство женщин. Пучок
волос прикрепляется к стрелке, ко-
торая перемещается вдоль отградуи-
рованной шкалы. В других гигромет-
рах электрический ток течет по про-
воднику, который поглощает водяной
пар из воздуха. При этом меняется
сопротивление проводника. Поэтому
сила тока в проводнике изменяется,
когда изменяется влажность возду-
ха.
Измерение осадков
Количество выпадающих осадков
измеряют различными дождемерами
(рис. 7-11). В одном из таких при-
боров используется открытый метал-
лический држдемерный сосуд диа-
метром 20—25 см. Сосуд градуиру-
ется с помощью находящегося в нем
стержня. Выпадающие осадки улав-
ливаются сосудом, а высоту выпав-
шего слоя их легко определить по
делениям измерительного стержня.
Для различных специальных целей
применяют дождемеры слегка изме-
ненной конструкции. Весовые дожде-
меры снабжены взвешивающим ус-
тройством, улавливающим выпадаю-
щие осадки и позволяющим получить
сумму осадков для заданного райо-
на. Другой вариант дождемера име-
ет два поочередно действующих со-
суда диаметром по 0,25 м каждый.
Когда один сосуд наполняется, он
наклоняется <и собранные им осадки
выливаются. Автоматически начинает
действовать второй сосуд. Число сли-
вов каждого сосуда прибор автома-
тически записывает**. Запись коли-
чества выпавших осадков произво-
дится с помощью плювиографа. В
некоторых плювиографах использу-
ется лишь один опрокидывающийся
сосуд.
134
Рис. 7-10. Пращевой психрометр.
Количество выпавшего снега из-
меряется аналогичным способом, с
той лишь разницей, что выпавшему
снегу сначала дают растаять. В ка-
честве обычного эмпирического пра-
вила можно считать, что /25 см сне-
га соответствует 2,5 см дождя.
Рис. 7-11. Дождемер.
Метеорологические измерения
в высоких слоях атмосферы
Изучая физические свойства атмо-
сферы, метеорологи исследуют явле-
ния, происходящие на всех высотах.
Исходные данные, используемые в
этих исследованиях, были бы недо-
статочными, если бы они ограничи-
вались только нижним слоем ат-
мосферы высотой несколько сотен
метров. Кроме того, долгосрочные
прогнозы погоды, а также теории,
относящиеся к формированию воз-
душных масс и к их изменениям,
опираются на данные, охватывающие
не только отдельные местности, нб
и весь земной шар, а . также дли-
тельные отрезки времени.
В настоящее время для многих
районов имеются ряды надежных ме-
теорологических наблюдений за пе-
риоды около 100 лет. Для некоторых
же местностей результаты наблюде-
ний накоплены лишь за последние
25 лет. В сбор метеорологических
данных внесло свой вклад много лю-
дей. Специализированные метеороло-
гические станции иногда пополняют
собираемые ими данные путем ис-
пользования сведений, полученных
другими организациями. Кроме тр-
го9 большой объем , данных ежеднев-
но поступает в национальную служ-
бу погоды США от добровольных ме-
135
теонаблюдетелей. Все же основную
часть наблюдений выполняют метео-
рологи-профессионалы, и именно от
их творческой инициативы и опыта
зависит расширение путей и способов
дальнейшего накопления метеороло-
гической информации.
Самой трудной задачей для ме-
теорологов все еще остается получе-
ние данных о высоких слоях атмо-
сферы. Разработано много способов
сбора этих данных. В прошлом ме-
теорологические приборы поднимали
на специальных воздушных змеях.
Позднее начали использовать воз-
душные шары, затем метеорологиче-
ские и геофизические ракеты, а те-
перь и спутники. Огромный вклад в
расширение знаний об атмосфере
внесла авиация, и, по-видимому,
этот вклад еще увеличится в буду-
щем, когда методы управления по-
годой усовершенствуются.
Шары-пилоты
и шары-зонды
На протяжении многих десятилетий
самым распространенным методом
получения данных о высоких слоях
атмосферы был метод шаров-пило-
тов, использовавшийся' с большим
успехом. Большие эластичные оболо-
чки, наполненные газом, поднимались
за счет силы плавучести, действую-
щей на газ, и переносились воздуш-
ными течениями. Движение шара-пи-
лота тщательно прослеживается ме-
теорологами. В дальнейшем к шару
стали подвешивать металлический
отражатель, позволявший наблюдать
за полетом шара с помощью радио-
локатора. Эти наблюдения дополня-
лись визуальным прослеживанием.
Шары-пилоты обычно наполняли
гелием и использовали для наблюде-
ний на разных высотах*. Для этого
к ним подвешивали комплекты раз-
ных метеорологических приборов, да-
вавших непрерывную запись значе-
ний многих физических характери-
стик воздуха на высотах**. Другие
шары-пилоты имели специальный ре-
гулировочный клапан, позволявший
шару удерживаться на заранее за-
данной высоте, что давало метеоро-
логам непрерывный ряд наблюдений
за изменениями метеорологических
реличин на данной высоте. Некоторые
шары-зонды оставались в воздухе
по нескольку месяцев. Однако в
большинстве случаев они применя-
лись лишь для непродолжительных
наблюдений. Наблюдения по прибо-
рам, поднимавшимся шарами-зонда-
ми, обычно проводились до высоты
8—9 км, хотя иногда эти приборы
могли работать до высоты около
20 км.
С помощью шаров-зондов полу-
чали значения нескольких важных
характеристик атмосферы. Скорость
подъема шаров-зондов зависела от
интенсивности восходящих движений
в атмосфере. Скорость же горизон-
тального их полета и его высота
могли быть использованы для опре-
деления других величин — например,
высоты облаков.
Радиозонды
Аппаратура, поднимаемая шаром-
зондом, состоит из миниатюрных
электронных метеорологических при-
боров (рис. 7-12). Чаще всего эти
приборы измеряют атмосферное дав-
ление, температуру и влажность воз-
духа. Полученные данные передают-
ся по радио на наземную радиопри-
136
емную станцию. Пока приборы подни-
маются, идет непрерывная передача
данных на Землю. Затем, обычно на
заранее заданной высоте, шар лопает-
ся и контейнер с приборами на па-
рашюте опускается на Землю, после
чего приборы можно использовать
вновь. Такие радиозонды обычно да-
ют точные показания до высоты око-
ло 30 км*.
Используются и некоторые вари-
анты этих устройств. Так, если к ра-
диозонду прикрепить радиолокацион-
ный отражатель, кроме указанных
выше величин, можно получить дан-
ные о направлении и скорости ветра
на высотах, т. е. произвести не толь-
ко обычное радиозондирование ат-
мосферы, но и радиоветровое ее зон-
дирование. Используются также
сбрасываемые с самолета радиозон-
ды, которые производят измерения
во зремя -падения на Землю.
Ракеты
Во время второй мировой войны с
помощью метеорологических ракет
начали получать данные с гораздо
более значительных высот, чем рань-
ше. Приборы, поднятые ракетами,
дают точные данные для высот от
30 до 96 км. Ракета несет также
источники питания, необходимые для
работы приборов. Электронная аппа-
ратура метеорологической ракеты мо-
жет измерять и передавать на Зем-
лю сведения о давлении, температу-
ре, ветре И других свойствах возду-
ха, например о его плотности, воз-
душных течениях и приходе солнеч-
ной радиации.
Использование ракет позволило
уже к 1960 г. получить большое чис-
ло различных данных о высоких сло-
ях атмосферы. Распределение воз-
душных течений и ветра анализиро-
валось с помощью облаков газооб-
разного натрия, искусственно созда-
вавшихся ракетами (рис. 7-13). Пока
такое облако опускалось циркуляци-
ей воздуха на земную поверхность,
наблюдатели анализировали его пере-
мещение и по нему судили о соот-
ветствующих воздушных течениях.
Однако в дальнейшем предстоит
провести ряд исследований, в кото-
рых ракеты будут играть еще более
значительную роль. Необходимо изу-
чить географическое и межсезонное
изменение строения атмосферы и воз-
душных течений. Еще нет полных
карт общей циркуляции атмосферы,
приливо-отливных движений в ней и
даже изменений ее температуры на
высотах**.
Задачи службы погоды
В настоящее время служба погоды
выполняет много видов метеорологи-
ческого обслуживания, а также ис-
следовательских работ. Помимо ме-
теорологических наблюдений, сббра
и анализа данных, решаются также
и следующие задачи:
1)	составляются и публикуются
ежедневные, недельные и долгосроч-
ные прогнозы погоды***;
2)	из научных учреждений и с
метеорологических станций собирают-
ся различные виды метеорологических
.данных, публикуются и распростра-
няются среди заинтересованных ор-
ганизаций всего мира;
3)	подготавливаются и распро-
страняются предупреждения о торна-
до, тропических циклонах и других
опасных метеорологических явле-
ниях;
137
4)	служба участвует во многих
международных мероприятиях, про-
водимых в целях дальнейшего изуче-
ния мировой погоды;
5)	служба проводит основные
научные исследования по метеороло-
гии. Под ее руководством осущест-
вляется разработка новых и усовер-
шенствование прежних метеорологи-
ческих приборов. Она несет ответст-
венность за публикацию всех видов
данных, которые являются неотъем-
лемой частью обслуживания техни-
ческими средствами и оповещениями;
6)	разрабатываются и совершен-
ствуются спутниковые наблюдения,
численные методы прогнозов, си-
ноптическая метеорология, анализ
процессов в высоких слоях атмо-
сферы.
Самой интересной задачей, кото-
рую решает национальная служба
погоды для широких кругов населе-
ния, являются штормовые преду-
преждения об опасных явлениях по-
годы. В США имеются 4 центра пре-
дупреждений о тропических цикло-
нах. Они связаны между собой теле-
Рис. 7-13. След триметил-алюми-
ния, выпущенного ракетой.
Рис. 7-12. Радиозонд: воздушный
шар и контейнер с приборами.
138
тайпными линиями. В этой работе
участвуют как профессиональные ме-
теорологи, так и добровольцы. Пре-
дупреждения о приближении тропи-
ческого циклона выдаются не менее
чем за 24 часа, и с этого момента
начинается прослеживание его траек-
тории со спутников. Эффективность
этой работы видна хотя бы в том,
что за последние годы резко умень-
шилось число жертв тропических ци-
клонов. Гибель людей теперь вызы-
вают лишь немногие очень сильные
тропические циклоны, хотя общее чи-
сло таких циклонов, проходивших за
это время, теперь исчисляется тысяча-
ми. Некоторые виды штормовых пре-
дупреждений относятся также к
грозам и торнадо.
Программа «Неистовая буря»,
посвященная разработке методов ис-
кусственного воздействия на тропиче-
ские циклоны, выполняется в сотруд-
ничестве с военно-морскими силами
США. Осуществление этой програм-
мы началось 27 июля 1943 г., когда
Дж. Дукворт совершил два полета
непосредственно в глаз тропического
циклона. Успех эксперимента поло-
жил начало авиационной разведке
тропических циклонов. Сбор самолет-
ных данных о тропических циклонах
координируется национальным цент-
ром по их исследованию, входящим
в систему службы погоды. Авиараз-
ведка проводится в целях обнаруже-
ния тропических циклонов и просле-
живания за их развитием, а также
для проведения экспериментов по за-
севу облаков. Самолетные наблюде-
'Ния дополняются работой радиоло-
кационных станций, которые ведут
слежение за приближающимися тро-
пическими циклонами.
Предполагается, что кристаллы
йодистого серебра могут вызывать
замерзание капель в облаках тропи-
ческого циклона и что это иногда бу-
дет его ослаблять. Первый такой
опыт был проведен в августе 1969 г.
Йодистое серебро вводилось в обла-
ка, находившиеся на периферии тро-
пического циклона Дебби — одного
из самых разрушительных за послед-
ние годы. Засев производили в то
время, когда этот тропический цик-
лон еще находился в стадии усиле-
ния и располагался над Карибским
морем. Хотя успех этого эксперимен-
та и оказался ограниченным —сила
циклона уменьшилась лишь на 10—
15%,— все же это был первый шаг
на пути к управлению этими губи-
тельными атмосферными возмущени-
ями.
Новые технические средства
современной метеорологии
Теперь уже очевидно, что среди на-
ук, особенно быстро развивавшихся
за последние 100 лет, одно из пер-
вых мест принадлежит метеорологии.
Некоторые новейшие успехи сделали
ее действительно всемирной, сильно
развитой количественной наукой.
Электронные вычислительные
машины
Для построения точных карт и схем
необходимо иметь огромное количест-
во исходных данных. Ежедневная
наноска всех этих данных на карты
и последующий их анализ лежат за
пределами возможностей человека.
Обработка же этих данных с по-
мощью ЭВМ производится в тысячи
раз быстрее, чем людьми, а объем
139
Рис. 7-14. Печатающая ЭВМ: анализ
метеорологических данных.
данных, которые при этом можно об-
работать, тоже значительно больше
(рис. 7-14). ЭВМ начали применять-
ся в службе погоды около 20 лет
назад. Почти немедленно они начали
использоваться не только для по-
строения, но и для анализа карт по-
годы.
Радиолокаторы
Радиолокаторы (радары), предназна-
ченные для радиообнаружения объ-
ектов и установления расстояния до
них, во много раз увеличили „поле
зрения” метеорологических станций.
Радары используются для . прослежи-
вания за перемещением возмущений
и вообще распределением погодных
условий на больших территориях. С
помощью радиолокационных данных
можно анализировать также распре-
деление ветра. Радиолокатор позво-
ляет легко обнаруживать зоны осад-
ков, связанные с различными возму-
щениями. Хотя радиолокатор сам по
себе и не производит измерений, но
оч может применяться для определе-
ния общего характера возмущения.
Метеорологические спутники
Большинство выдающихся открытий
современной метеорологии связано с
получением огромного количества
новых данных с помощью метеороло-
гических спутников. Эти данные в
сочетании с возможностями их об-
работки на ЭВМ позволили метеоро-
логам значительно быстрее, чем
раньше, выдвигать и проверять но-
вые теоретические представления.
Первый метеорологический спут-
ник „Тайрос-1” был запущен в апре-
ле 1960 г.* Высота его орбиты со-
ставляла 720 км. Он находился в по-
лете 79 дней. До того как погиб-
нуть, он совершил 1302 витка вокруг
Земли и передал с орбиты 22592 фо-
тографии (рис. 7-15а).
Серия „Тайрос” была первым
поколением метеорологических спут-
ников. Название „Тайрос” представ-
ляет собой сокращение английских
слов, которые можно перевести как
«Спутник для телевизионных наблю-
дений и фотографирования в инфра-
красной области спектра”. На спут-
никах „Тайрос” применялась оптика
с широким углом зрения, позволяв-
шая фотографировать в полосе ши-
риной 1300 км, и узкоугольные ка-
меры с полосой захвата 2,5 км. Эти
спутники измеряли также инфракрас-
140
Рис. 7-15а. Спутник „Тайрос-И”.
Рис. 7-156. Спутник „Н'имбус-4”.
Рис. 7-16. Последовательные фото-
графии, показывающие вращение
Земли вокруг своей оси. а —10 ч
20 мин, б — 0 ч 22 мин, в — 15 ч
03 мин.
а /
ное излучение и фотографировали
облачный покров. Источником пита-
ния были солнечные батареи, превра-
щавшие солнечную радиацию в элек-
трическую энергию, необходимую для
работы приборов.
Всего на орбиты вокруг Земли
было запущено 9 спутников серии
„Тайрос”, причем „Тайрос-VII” и
„Тайрос-VIII” работали соответствен-
но 2,5 и 2 года. Спутник „Тайрос-
IX” был запущен 23 января 1965 г.
Он фотографировал облачный покров
всей Земли с помощью значительно
усовершенствованной аппаратуры.
Первые спутники этой серии за
один день могли сфотографировать
не более 25% облачного покрова
Земли.
Второе поколение метеорологиче-
ских спутников началось спутником
„Нимбус-1”, запущенным 28 августа
1964 г. Эта дата является также
днем начала совместных мероприя-
тий Национального комитета по
аэронавтике и исследованию косми-
ческого пространства и службы по-
годы. Этот спутник оказался не
вполне исправным, так как был не-
правильно выведен на орбиту. Тем
не менее он функционировал до 23
сентября 1964 г. и совершал 14
витков в сутки, производя фотогра-
фирование не только днем, но и
ночью. Комбинация снимков покры-
вала уже 3/4 поверхности Земли
(рис. 7-156).
Спутники „Нимбус”, как и „Тай-
рос”, накапливают информацию на
магнитную ленту и по запросу на-
земной станции эту информацию по-
сылают на Землю. Три камеры этих
спутников позволяют одновременно
сфотографировать площадь около
двух миллионов квадратных кило-
метров (рис. 7-16).
142
Энергия для питания приборов
спутников „Нимбус” также получа-
ется от солнечных батарей, которые
с помощью сложных устройств по-
стоянно ориентированы на Солнце.
Измерительная же аппаратура спут-
ника нацелена на Землю.
Спутники более поздних серий
былй предназначены для решения
новых задач*.
С метеорологических спутников
метеорологи получают снимки, охва-
тывающие большие участки Земли.
На них прослеживаются перемещения
атмосферных возмущений, распреде-
ние различных условий погоды. По-
степенно удалось лучше изучить си-
лы, управляющие погодой. Измеряя
потоки лучистой энергии над самой
плотной частью атмосферы, удалось
получить весьма ценные и ранее не-
предвиденные результаты об обмене
энергии на Земле. С помощью спут-
никовых измерений установили также
количество и виды лучистой энергии,
поглощаемой разными газами атмос-
феры.
Краткое содержание главы
Сбор метеорологических данных про-
изводят с помощью многих прибо-
ров. Сведения о температуре возду-
ха, атмосферном давлении, количест-
ве и видах осадков, скорости и на-
правлен^ ветра, влажности воздуха
затем наносят условными значками
на синаптические карты. Метеороло-
гические данные получают также с
помощью воздушных шаров, самоле-
тов, ракет и искусственных спутни-
ков Земли. Эти методы сбора необхо-
димых данных дополняют более ста-
рые методы наблюдений. Для обра-
ботки данных и их обобщения при
анализе погоды применяются ЭВМ.
Ключевые слова
анемометр
атмосферное давление
бар
барометр
дождемер
психрометр
радиозонд
синоптическая карта
спутник;
температура
шкала Кельвина
шкала Цельсия
Глава 8
Погода и ее анализ
Для того чтобы дать правильный
прогноз погоды, метеоролог должен
располагать большим количеством
исходных данных. Чем надежнее эти
данные, тем точнее можно обобщить
их. Для уточнения прогнозов погоды
используют данные как по незначи-
тельному району, так и по обшир-
ной территории. В настоящее время
точные прогнозы погоды необходимы
почти всем. В работу службы погоды
входит составление штормовых пре-
дупреждений и предупреждений об
опасных явлениях. Большие требова-
ния к прогнозам погоды предъявляют
многие отрасли человеческой деятель-
ности. Прежде всего, в надежных
непрерывных сообщениях об услови-
ях погоды нуждается авиация. Для
того чтобы обеспечить безопасность
пассажиров в полете и во время при-
земления, необходимы сведения о
грозах и зонах обледенения самоле-
тов. В районах сельскохозяйственно-
го производства, особенно чувстви-
тельного к колебаниям погоды, долж-
ны своевременно приниматься меры
борьбы против заморозков. Далее,
все мы знаем о важной роли метео-
рологических условий в военных
действиях. Погода имеет существен-
ное значение при планировании да-
ты и момента запуска космических
кораблей и при организации их по-
иска после приземления. Все перечис-
ленные виды деятельности человека
Требуют более подробных и точных
прогнозов погоды, чем прогнозы,
повседневно публикуемые в газетах.
Синоптическая карта
Самым широко известным видом
обобщения исходных метеорологиче-
ских данных является ежедневная
синоптическая карта (рис. 8-1).
Знакомая нам синоптическая кар-
та большей частью содержит данные
о погоде, полученные с большого чис-
ла метеорологических станций и от-
носящиеся как к отдельному момен-
ту наблюдений, так и к некоторому
предыдущему отрезку времени.
Первые синоптические карты,
имевшие практическое значение, были
построены около 1820 г. В. Бран-
десом. На синоптических картах вид-
но, что различные местные атмосфер-
ные возмущения являются лишь
частью более крупных систем, охва-
тывающих обширные территории на
земной поверхности.
Составление синоптической карты
Современная синоптическая карта, по
существу, была создана во вторую
мировую войну. Хотя синоптические
карты широко использовались и до
войны, они не были столь полными,
да и требования к службе погоды
не были в то время столь больши-
~ми. Во время войны гораздо шире,
чем когда-нибудь раньше, действо-
вала военная авиация. Результаты
военных действий на суше тоже от-
части зависели от точности ежеднев-
ных метеорологических донесений.
Успех многих крупных операций, на-
пример вторжения на побережье
Нормандии, полностью зависел от их
поддержки морскими и воздушными
силами, а для этого требовались
подходящие метеорологические усло-
вия, которые должны были быть за-
благовременно и точно предсказаны
метеорологами.
По мере развития метеорологии
карты погоды действительно стано-
10 1157
145
вились все более синоптическими,
т. е. стали показывать одновремен-
ную погоду на большом пространст-
ве. В настоящее время, с появлением
спутниковых фотографий Земли, рам-
ки этих карт еще более расширились.
В построение синоптической карты
свой вклад вносят тысячи людей на
тысячах метеорологических станций.
Большую роль в этом сыграла также
система автоматической передачи
изображений (АПИ) на Землю, раз-
работанная для использования в
спутниковых исследованиях. Благода-
ря ей многие страны, ранее не имев-
шие возможности собирать метеоро-
логические данные с большого реги-
она, теперь получают недорогие
спутниковые фотографии.
Рис, 8-1. Приземная синоптическая
карта.
На современную синоптическую
карту условными знаками наносят
результаты наблюдений очень боль-
шого числа метеорологических стан-
ций. Кроме того, строят небольшие
специальные карты, на которые на-
носят лишь самые важные характери-
стики — температуру, давление и
осадки,— наблюдаемые на обширной
территории и в высоких слоях ат-
мосферы. Синоптически’ карты ис-
пользуют также для того, чтобы вы-
явить области с максимальными и
минимальными значениями некоторых
метеорологических величин.
Чтобы синоптическая карта при-
носила максимальную пользу, исход-
ные данные для нее в закодирован-
ном виде очень быстро поступают в
соответствующие центры. Сбор таких
исходных данных производится не-
сколько раз в день.
146
Схема ланоски на карту данных
одной станции
Кроме условных значков, которыми
изображают метеорологические явле-
ния, на карту наносят числа, пред-
ставляющие собой результаты коли-
чественного измерения разных вели-
чин на метеорологических станциях.
Все данные наносят в определенном
порядке, называемом схемой наноски.
Схема наноски данных на карту в
общем виде представлена на рис.
8-2. Этой схемой предусмотрена на-
носка данных о направлении и ско-
рости ветра, об облачности, осадках,
о максимальной и минимальной тем-
пературе воздуха и о множестве
Рис. 8-2. На схеме наноски данных
на синоптическую карту указано
место основных данных (сокращен-
ный вариант международного кода).
Облака верхнего яруса
(перистые)------
Общее количество
облаков
(небо закрыто)
Скорость ветра____
(9—11 м/с)
Направление ветра
(северо-западный)
Температура
воздуха, ° С
Видимость (400 м) ---
-6
Погода в срок
наблюдений
(слабый непрерывный снег)
Точка росы, ° С----
Облака нижнего яруса
(разорванно-слоистые
или разорванные кучевые)
Высота нижнего
основания облаков
(90-180 м)
Количество облаков
нижнего яруса -
(7 или 8 баллов)
Облака среднего яруса
(высо ко-ку чевые)
Давление на уровне моря
(Первая цифра 9 илиЮ —
не указывается)
(1014,7 мбар)
Величина барической
тенденции в десятых долях
(мбар)
Характеристи ка
барической
тенденции (рост)
Знак барической
тенденции
Время начала или
окончания осадков
(начались 3—4 часа назад)
Погода в последние
6 часов (дождь)
Количество осадков
за последние 6 часов
147
другйх величин, измеряемых на ме-
теорологических станциях. Для на-
носки направления и скорости ветра
используются специальная шкала
скоростей и значки, соответствующие
градациям этой шкалы (рис. 8-3).
•Анализ синоптической карты
Каждое значение метеорологической
величины показано на ежедневной
синоптической карте специальным
значком или числом. Чтобы правиль-
Рис. 8-3. Условные знаки, использу-
емые на ежедневной синоптической
карте.
Цифра	~	_ кода	CL	Описание			^ода8	см	Описание				
1		Си плоские Си средние или мощные СЬ «лысые» Sc ИЗ Cd или СЬ Sc не из Си или СЬ St (кроме St пло- хой погоды) 1 St fr или Си fr пло- хой погоды Си и Sc не из Си или СЬ СЬ «волосатые»	1				As просвечивающие As непросвечиваю- щие или Ns Ас просвечивающие не изменяющиеся Ас просвечивающие изменяющиеся Ас распространяющи- еся по небу Ас из Си или СЬ Ас вместе с As или без них Ас башенками или хлопьями Ас при хаотическом виде неба
2			2				
3	&		3				
4	“0й		4				
5	“Х_У"		5				
6					6				
7	— — —		7				
8			8				
9			9				
148
но и быстро читать карту, познако-
мимся с этими значками. Фронты,
разделяющие соседние воздушные
массы, изображают на синоптической
карте особыми линиями: холодный
фронт — линией с треугольничками,
обращенными в ту сторону, в кото-
рую перемещается фронт; теплый
фронт — линией, на которой полу-
кружки направлены также в сторо-
ну движения фронта; наконец., фронт
окклюзии — линией с треугольничка-
ми, чередующимися с полукружками.
Точки с одинаковым давлением сое-
диняются сплошными линиями, кото-
рые называются изобарами. Изобары
показывают местоположение областей
повышенного и пониженного давле-
149
02
наблюдений не было
облака рассеиваются
небо без изменений
облака развиваются видимость ухудшена
из-за дыма
05 СЮ
мгла
08
09 (5)
пыль, принесенная
издалека
пыль на станции или
вблизи станции
пыльные или
песчаные вихри
пыльная или песчаная
буря в поле зрения
в срок наблюдения
или на станции
в последний час
10 -----
дымка
11 Z Z	12
13
поземный туман
клочками
поземный туман
сплошной
зарница	осадки в поле зрения,
не достигающие земли
15
16
17 (К)
осадки, достигающие
земли, более чем
в 5 км от станции
осадки, достигающие
земли, менее чем
в 5 км от станции
гроза без осадков
на станции или
в поле зрения
18 \7
шквал на станции
или в поле зрения
смерч на станции
или в поле зрения
20 1
морось или снежные
зерна
25 у
ливневый дождь
30
слабая или умеренная
буря ослабевает
сильная буря
усиливается
СИ
21 •
дождь
26 V.
ливневый снег или
ливневый снег
с дождем
слабая или умеренная
буря без изменения
слабый поземок
22 *
27
снег	дождь со снегом замерзающие морось
или дождь
28
град или крупа	туман	гроза
32
слабая или умеренная	сильная буря
буря усиливается	ослабевает
сильная буря
без изменения
сильный поземок
слабая низовая метель
сильная низовая
метель
41
42
43
44
туман
на расстоянии
местами
ослабевает, небо видно
ослабевает,
небо не видно
без изменения,
небо видно
45 ----
46 ---- 47 ------------
48
без изменения,
небо не видно
усиливается,
небо видно
усиливается,
небо не видно
просвечивающий с
осаждением изморози
сплошной с
осаждением изморози
50 1	51 1 1	52 ;
морось слабая с перерывами	слабая непрерывная	умеренная с перерывами
53 Д	1 54 1
умеренная непрерывная	сильная с перерывами
55 1 1
1
56
57 (Т\1)
58 •	59 i
1
сильная непрерывная
слабая замерзающая
(гололед)
умеренная или сильная
замерзающая (гололед)
слабая с дождем
умеренная или
сильная с дождем
60 •	61 ••	62 J	63 ••	64 •
дождь слабый с перерывами	слабый непрерывный	умеренный с перерывами	умеренный непрерывный	сильный с перерывами
65 • • •	66 (8\J	67 (8\®)	68 *	69 • *
сильный непрерывный	слабый замерзающий (гололед)	умеренный или сильный замерзающий (гололед)	дождь или морось со снегом слабые	дождь или морось со снегом умеренные или сильные
70 *	71 **	72 * /2 *	73 ***	* 74 * *
снег слабый с перерывами	слабый непрерывный	умеренный с перерывами	умеренный непрерывный	сильный с перерывами
* 75** *	76 		>	77	78 —lb-	79 Д
сильный непрерывный	ледяные иглы	снежные зерна	снежные кристаллы, похожие на звездочки	ледяной дождь
ливневый дождь,	ливневый дождь.
слабый	умеренный или сильный
ливневый дождь,
очень сильный
83
84 V
ливневый дождь	ливневый дождь со
со снегом, слабый	снегом, умеренный
или сильный
85
87 V
88
89
ливневый снег, слабый
ливневый снег, уме-
ренный или сильный
ледяная или снежная
крупа, слабая
ледяная или снежная	град, слабый
крупа, умеренная
или сильная
град, умеренный
или сильный
гроза в последний час,
дождь слабый в срок
гроза в последний час,
дождь умеренный или
сильный в срок
гроза в последний час, снег или снег с дождем,
град или крупа
слабые в срок	умеренные или сильные
'	в срок
•/*
95 к
гроза, слабая или
умеренная в срок,
с дождем или снегом
гроза, слабая или
умеренная в срок,
с градом или крупой
гроза, сильная в срок,
с дождем или снегом
гроза в срок, с песча-
ной или пыльной бурей
гроза, сильная в срок,
с градом или крупой
ния, т. е. областей с замкнутой си-
стемой циркуляции воздуха.
Точки с одинаковой температу-
рой также соединяются линиями, на-
зываемыми изотермами*. На кар-
тах выделяются и другие важные
районы. Например, районы выпаде-
ния осадков заштриховываются. Сов-
местно все эти значки, в том числе
и рассматриваемые ниже, характери-
зуют все варианты погодных усло-
вий, встречающихся в данный момент
на территории, охватываемой данной
картой (см. рис. 8-1).
Система условных значков, ис-
пользуемая на современных синопти-
ческих картах, тщательно продумана
с таким расчетом, чтобы карта со-
Рис. 8-3, продолжение
h	Примерная высота в метрах	N	N	Количество облаков, h	в баллах
0	0—49		0	облаков нет
1	50—99		1	1 и менее
2	100—199		2	2-3
3	200-299		3	4
4	300-599	э	4	5
5	600—999		5	6
6	1000—1499		6	7-8
7	1500—1999	о	7	9
8	2000—2499	•	со	10
9	2500 и более или облаков нет		9	неба не видно
155
держала все данные, необходимые
для прогноза погоды. Все эти знач-
ки одобрены международными согла-
шениями. Поэтому синоптическую
карту легко могут читать и исполь-
зовать метеорологи всего мира.
По данным, нанесенным на синоп-
тическую карту, можно делать общие
заключения. Так, например, рассма-
тривая конфигурацию изобар и чис-
ленные значения давления к ним,
легко установить область пониженно-
го давления, если давление в направ-
лении к центру ее уменьшается.
Обычно такая область перемещается
зимой со скоростью 40—55 км/ч, а
летом — 32—40 км/ч, в основном с
запада на восток.
Некоторые данные, нанесенные на
синоптическую карту, помогают опре-
делить, куда и с какой скоростью
перемещается область пониженного
Давления. Если в передней части та-
кой области наблюдаются ветры, ско-
Рис. 8-3, продолжение
ff	Узлы	ff	Узлы
©		\ц.\_	38—42
 	1—2	WW	43-47
	3-7	к	48-52
\	8—12		53-57
	13-17	ЬЬ		58—62
\\	18-22	к\\	63-67
\\ч	23—27	к\\	68—72
\\\	28—32	к\\л	73-77
\\\\	33—37	кк\	103—107
156
рость ее перемещения уменьшается.
Чтобы получить об этом более точ-
ную информацию, метеорологи рас-
сматривают специальную карту изме-
нений давления*. На 'такой карте
легко выявить возможное направле-
ние перемещения области пониженно-
го давления. Такие области лучше
всего выражены зимой (рис. 8-4).
Области повышенного давления
на синоптической карте также изо-
бражаются замкнутой системой изо-
бар, причем в данном случае давле-
ние в направлении от периферии
области к ее центру возрастает. Как
правило, область повышенного дав-
ления обширнее области пониженно-
го давления, а ветер в этой области
и вблизи нее значительно слабее. Об-
ласти повышенного и пониженного
давления перемещаются, часто сле-
дуя друг за другом.
Для того чтобы составить пред-
сказание погоды, метеоролог должен,
обратив внимание на характер пого-
ды за несколько последних часов,
прежде всего оценить, куда будут пе-
ремещаться основные барические си-
Рис. 8-3, продолжение
а	Барометрическая тенденция
о Z		рост, затем падение. Давление такое же назад рост, затем ровный ход, или рост, а затем более медленный рост		или выше, чем 3 Часа
।				
2		рост		давление в момент набдю-  дения выше, чем 3 часа назад
3		падение или ровный ход, затем рост		
4		ровный ход, давление такое, же, как	3 часа назад	
				
ю		падение, затем 7001*, давление такое назад	же или ниже, чем три часа	
6		падение, затем ровный ход или падение, а затем медленное падение		
7		падение		давление в момент наблюдения ниже, чем 3 'часа назад
8	/\ч	ровный ход или рост, затем падение		
157
стемы. Далее тщательно рассматри-
ваются изобары, характеризующие
распределение давления, а также по-
ложение областей изменения давле-
ния. Анализируется перемещение ат-
мосферных фронтов и связанных с
ними явлений. Обычно скорость и на-
правление движения фронтов и ба-
рических систем в течение более или
менее длительного периода времени
сохраняются. Их перемещение просле-
живают по синоптическим картам
чаще всего за последние 12—24 часа
и на -этой основе строят прогности-
ческую карту последующего их поло-
жения. Обычно прогностическая кар-
та строится на 1—24 часа вперед.
Естественно, что прогноз исходит
из анализа развития барических си-
стем и различных метеорологических
явлений. Кроме того, при построении
прогностических карт учитывают не-
которые известные правила, характе-
ризующие особенности роста или
падения давления. При этом прини-
мают во внимание особенности воз-
душных течений и используют ста-
тистические методы. Такие методы
158
разработаны путем анализа прошлых
случаев и вероятности будущих изме-
нений погодных условий в рассма-
триваемом районе.
Метеорологи строят карты, по
которым составляют как кратко-
срочные, так и долгосрочные прогно-
зы погоды. Выявив тенденции в раз-
витии явлений и процессов (тренд)
и оценив возможные перемещения
метеорологических объектов на не-
сколько часов вперед, можно дать
довольно надежный прогноз даже
на несколько дней. Оправдываемость
краткосрочных прогнозов довольна
высока. Однако очравдываемость
прогнозов, составленных более чем
на 72 часа вперед, заметно умень-
шается.
Долгосрочные прогнозы обычно
составляют на 5 дней и более. Для
этого также сначала анализируют
исходные данные, а затем учитыва-
ют тенденции прошлого развития
различных метеорологических объек-
тов в рассматриваемом районе. При-
нимают во внимание и общую цир-
куляцию атмосферы. Однако точность
долгосрочного прогноза погоды на
некоторый период в течение этого
периода постепенно уменьшается, т. е.
он начинает все более и более отли-
чаться от фактической погоди.
При составлении долгосрочных
прогнозов на месяц и более важно
знать и учитывать процессы, проис-
ходящие не только в нижних, но и
Рис. 8-4. Области повышенного и по-
ниженного давления на синоптиче-
ской карте.
в высоких слоях атмосферы. Изме-
нение погоды в прошлом анализиру-
ют, чтобы выявить аналоги и найти
статистические соотношения между
ними, которые затем и используют-
ся как основа для прогноза. В на-
стоящее время долгосрочные прогно-
зы погоды еще не очень надежны.
Прогностическая информация
Правильность прогнозов погоды за-
висит от многих причин, в том чис-
ле и от качества приборов и уста-
новок, применяемых для получения
метеорологической информации.
Спутники, ЭВМ, радиолокаторы и
многие другие устройства вносят
свой вклад в комплекс исходных
данных, используемых для прогноза,
а также в построение мировых карт
распределения метеорологических ве-
личин на разных высотах. Эти кар-
ты характеризуют ежечасные, сред-
ние суточные, месячное и даже подо-
вые значения метеорологических ве-
личин.
Температура воздуха.
Значения измеренных температур со-
поставляют стандартными методами.
Так называемые нормы, используе-
мые для такого сопоставления, пред-
ставляют собой средние суточные, ме-
сячные и годовые значения темпера-
туры для каждой отдельной мест-
ности.
Изменение средней температу-
ры от одних суток к другим часто
считается характеристикой межсуточ-
ной изменчивости температуры.
Максимальная температура воз-
духа обычно наблюдается между 14
и 17 часами, минимальная же — перед
восходом Солнца. Разность между
этими двумя крайними значениями
называется амплитудой суточного хо-
да температуры. Амплитуда же годо-
вого хода представляет собой раз-
ность между самой высокой и самой
низкой температурой воздуха за год.
В северном полушарии такие темпе-
ратуры наблюдаются соответственно
15—25 июля и 15—25 января.
Можно было бы ожидать, что в
течение суток самая высокая темпера-
тура воздуха должна быть в пол-
день, а в течение года — в самом
конце июня. Минимумы же можно
было бы ожидать в середине ночи —
в суточном ходе и в конце декаб-
ря — в годовом. Однако вследствие
различий удельной теплоемкости ат-
мосферы, водоемов и суши предель-
ные значения температуры воздуха rfa
самом деле несколько запаздывают.
Как максимум, так и минимум тем-
пературы воздуха фактически насту-
пает в суточном ходе через 2—3 часа
после середины дня и ночи, а в го-
довом ходе — через месяц после дней
летнего и зимнего солнцестояния.
Влажность воздуха
Максимальные и минимальные значе-
ния упругости водяного п^ра, точки
росы и относительной влажности
определяют с помощью самопишущих
приборов. Максимальная относитель-
ная влажность обычно наблюдается
в самую холодную часть суток, ког-
да воздух менёе всего способен удер-
живать в себе водяной пар.
160
В настоящее время в ежеднев-
ных газетах и радиосводках погоды
сообщается новая величина — так
Называемый индекс температуры и
влажности (ИТВ)*. Он введен в свя-
зи с тем, что от синоптиков требу-
ют указаний о какой-либо величине,
характеризующей дискомфортность
тех или иных метеорологических ус-
ловий для человека. Хотя этот ин-
декс фактически не является едини-
цей для выражения какой-либо кон-
кретной метеорологической величины
и возможность широкого его исполь-
зования пока еще сомнительна, тем
не менее летом его часто сообщают,
так как с его помощью можно уста-
новить соотношение между темпера-
турой и относительной влажностью
воздуха. Но он не является еще офи-
циально принятой метеорологами но-
вой величиной.
ИТВ вычисляется по формуле
HTB«0,4(rd+rw)+15.
В этой формуле Td — температу-
ра сухого, a Tw — температура смо-
ченного термометра.
ИТВ можно найти с помощью
номограммы, на которой рядом по-
мещены шкалы температуры и отно-
сительной влажности, а между ними
расположена шкала значений ИТВ.
Точки двух первых шкал, отвечаю-
щие измеренным значениям темпера-
туры и относительной влажности, со-
единяют прямой линией, на пересе-
чении которой со шкалой ИТВ отсчи-
тывают значение последнего. По-ви-
димому, при значениях ИТВ менее 70
ни один человек не ощущает диском -
фортности. При ИТВ, равном при-
мерно 75, около половины людей
ощущают ее. Пр]
чает большинстве
85 ее замечают
конец, при ИТВ
фортность ощуща
никает опасная ситуация.
На многих людей эти данные
производят очень сильное впечатле-
ние, и они придают индексу ИТЪ
большое значение. Однако пока еще
остается сомнительным, действитель-
но ли при значениях ИТВ, равных
75 или 80, люди чувствуют диском-
форт или же они заранее «настрое-
ны» на то, чтобы его почувствовать.
Ветер
Крайние значения характеристик вет-
ра определяют для различных от-
резков времени. Преобладающее на-
правление ветра, а также его сред-
нюю суточную, месячную и годовую
скорость находят отдельно для каж-
дой местности. Среднюю месячную
и годовую скорость ветра использу-
ют при прогнозе возможных погод-
ных условий. Данные о распределе-
нии ветра имеют значение также
при определении возможных траек-
торий перемещения метеорологиче-
ских объектов.
Для каждой станции подсчиты-
вают относительное время, в течение
которого ветер имел какое-нибудь
одно направление. Нанеся все дан-
ные на круг с делениями, соответст-
вующими странам света, можно по-
лучить „розу ветров”**. Такая диа-
грамма условно характеризует пов-
торяемость ветров различных направ-
лений на каждой станции (рис. 8-5).
Самый сильный ветер наблюда-
ется в 13—15 часов. Самый слабый
ветер бывает около восхода Солнца.
^/зП И57
161
Рис. 8-5. Схемы, характеризующие
преобладающие ветры у земной по-
верхности на отдельной станции: а —
роза вётров, б — роза погоду.
Эксперименты в холодных райо-
нах показали, что ветер играет очень
большую роль в том, как мы воспри-
нимаем и переносим те или иные по-
годные условия. В результате экспе-
риментов были построены карточки
для „индекса ветра и мороза” (табл.
8-1). Эти карточки связывают ох-
лаждающее действие ветра с его
скоростью и со значениями темпера-
туры воздуха. При ветре температу-
ра воздуха может казаться человеку
более низкой, чем на самом деле.
«Индекс ветра и мороза» показывает,
какой должна быть температура воз-
духа при безветрии, чтобы человек
испытывал такое же ощущение, ка-
кое он испытывает при данной тем-
пературе и данном ветре. Из кар-
точки, приведенной в табл. 8-1,
можно видеть, что при температуре
—6,7°С и скорости ветра 6,5 м/с
человек испытывает такое же ощу-
щение, какое при безветрии он ис-
пытывал бы Лишь при температуре
—15° С*.
Осадки
Определение количества выпавших
осадков сводится к сравнительно не-
сложному измерению высоты их слбя
162
за тот или иной период. Находят
средние и максимальные количества
осадков за час, сутки, месяц и год.
Кроме того, устанавливают макси-
мальное количество осадков за пе-_
риоды от 5 минут до 48 часов.
Среднее значение количества выпав-
ших осадков наносят на карты, на
которых указывают число дней
с осадками в каждом месяце.
Атмосферные фронты
Для анализа и прогноза погоды на
ближайшие 12—24 часа очень важно
знать, куда и с какой скоростью пе-
ремещаются фронты и связанные
с ними области повышенного, и пони-
женного давления.
Наблюдая за перемещением
фронтов, следует обратить внимание
также на распределение ветра и на
особенности атмосферной циркуля-
ции. На метеорологических станциях,
данные которых наносят на синоп-
тическую карту, отмечаются форма
•облаков, количество осадков, их про-
должительность, а также их макси-
мум и минимум.
Сгущение изобар в зоне атмо-
сферных фронтов показывает, что
здесь значительно изменяется давле-
ние. Поэтому обнаружить фронты
163
Таблица 8-1. Карточка, характеризующая индекс «ветра и мороза*
Скорость ветра, м/с	Показания термометра, °C											
	10,0	4,4	-1,1	-6,7	-12,2	- 17,8	-23,4	-28,9	-34,4	-40,0	-45,6	-51,1
	10,0	4,4	-1,1	-6,7	Эквивалентная температура -12,2	-17,8	-23,4			, °C -28,9	-34,4	-40,0	-45,6	-51,1
2,2	8,9	2,8	-2,8	-8,9	-15,0	-20,5	-26,1	-32,2	-37,8	-43,9	-49,4	-55,6
4,5	4,4	-2,2	-8,9	-15,6	-22,8	-29,4	|	-36,1	-43,3	-50,0	-56,6	-63,8	-70,5
6,7	2,2	-5,6 •	-12,8	-20,5	-27,8	|	-37,8	-42,8	-50,0	-57,6	|	-64,8	-72,6	-79,9
8,9	0,0	-7,8	-15,6	-23,4	-31,7	-39,4	-47,2	-55,0	|	|	-63,2	-71,1	-78,8	-86,6
11,2	-1,1	-8,9	-17,8	-26,1	-33,9	-42,2	—50,6	-58,7	-66,5	-75,5	-83,3	-91,6
13,4	-2,2	-10,6	-18,9	-27,8	-36,1	-44,4	-52,8 •	-61,5	-69,8	' -78,2	-87,1	-95,5
15,6	-2,8	-11,7	-20,0	-28,9	-37,2	-45,0	-55,0	-63,2	-72,0	-80,5	-89,3	-98,2
17,9	-3,3	-12,2	-21,1	-29,4	-38,3	-47,2	-56,0	-64,8	-73,1	-82,2	-91,0	-100,0
		Опасность невелика			Положение опасное				Положение очень		опасное	
на карте сравнительно несложно.
Кроме того, на атмосферном фронте
обычно наблюдается некоторый раз-
рыв в поле температуры воздуха по
горизонтали.
Наконец, с помощью еще и вер-
тикальных разрезов атмосферы
устанавливают свойства воздуха как
на небольших, так и на значитель-
ных высотах.
Погода на разных широтах
и ее прогноз
В погоде на разных широтах можно
заметить большое различие. В воз-
душных массах низких широт дав-
ление различается мало. Поэтому
волновые циклоны чаще встречаются
и более глубокими бывают в уме-
ренных и высоких широтах, где рас-
полагается полярный фронт и наблю-
даются более значительные градиен-
ты давления. Кроме того, сила
Кориолиса в этих широтах больше,
чем в низких широтах, и сильнее
влияет на движение воздуха.
Фронты вхнизких широтах тоже
выражены слабее, чем в умеренных
и высоких, что объясняется мень-
шими контрастами температуры воз-
духа. Эти контрасты более значи-
тельны в умеренных широтах.
Воздушные потоки в низких ши-
ротах имеют в основном восточное
направление. Здесь они слабее, чем
в умеренных широтах, где преобла-
дает западный перенос. В каждом
широтном поясе распределение ветра
обусловлено особенностями общей
циркуляции атмосферы в этом поясе.
Вследствие сильного нагревания
земной поверхности солнечными лу-
чами характер погоды в низких ши-
ротах обычно определяют конвектив-
ные движения воздуха. В умеренных
же и высоких широтах погода в ос-
новном зависит от адвекции, созда-
ваемой сильными циклоническими
и антициклоническими ветровыми
системами.
Прогнозирование погоды за-
трудняют различные особые случаи
погодных изменений. При этом
трудно установить какие-либо общие
закономерности, хотя многие совре-
менные метеорологические исследо-
вания посвящены выявлению именно
общих закономерностей, управляю-
щих атмосферными процессами. По-
знание этих закономерностей позво-
лит объяснить непредвиденные от-
клонения воздушных масс от перво-
начального направления.
Долгосрочные месячные прогнозы
погоды должны учитывать много-
летние климатические нормы, т. е.
средние значения рассматриваемых
величин. Однако применение только
статистических методов пока еще
дает очень ограниченные результаты.
Поэтому в настоящее время при
разработке таких прогнозов специа-
листы наряду с уже имеющимися
объективными правилами используют
некоторые личные, субъективные за-
ключения.
Кроме данных с метеостанций
служба погоды США ежедневно по-
лучает метеорологическую информа-
цию примерно от 3200 кораблей,
1000 самолетов гражданской авиа-
ции и около 400 авиаразведок пого-
ды, выполняемых военно-воздушны-
ми силами. Огромный объем
•информации (тысячи бит) дают
спутники, причем информации, немед-
ленно обрабатываемой с помощью
ЭВМ. Радиозондирование на назем-
ных станциях производят 2—4 раза
в сутки. Ежедневно получают и дру-
11 1157
165
гие данные. Для того чтобы уско-
рить анализ получаемой информации,
почти всю ее обрабатывают на ЭВМ.
По результатам этого анализа 4 ра-
за в сутки составляется кратко-
срочный прогноз погоды на 18—36
часов. Оправдываемость таких прог-
нозов равна около 75%. Прогнозы
же на ближайшие 12—18 часов оп-
равдываются в 86% случаев.
Для составления прогноза пого-
ды в настоящее время разработано
много методов. Кроме обычных си-
ноптических методов теперь приме-
няют численные методы. В них
также используют синоптические
карты и данные наблюдений, чтобы
выполнить расчеты, основанные на
известных законах, управляющих
атмосферными процессами. В ста-
тистических методах прогноза ис-
пользуют данные о прошлых явле-
ниях и переносят установленные при
этом связи на будущее развитие про-
цессов.
Все методы и составляемые по
ним прогнозы погоды содержат не-
которые ошибки, связанные со все
еще ощущаемой недостаточностью
информации о многих атмосферных
явлениях, сопровождающих каждую
барическую систему. Так, например,
чтобы наметить будущую траекто-
рию какого-либо циклона, метеоро-
логи должны рассчитать ожидаемые
температуру й давление воздуха,
ветер, осадки и другие факторы на
разных высотах в атмосфере. В на-
стоящее время мы еще не знаем
всех соотношений, связывающих
между собой огромное число пара-
метров, действующих на отдельно
взятый циклон. Кроме того, так как
каждый такой объект в процессе
формирования перемещается из од-
них районов в другие, трудно пред-
сказать детали всех влияний, кото-
рые он будет испытывать в новом
для себя районе. При этом самим
перемещением объекта управляют
процессы, происходящие не столько
в нижних, сколько в высоких слоях
атмосферы.
Приметы погоды
С тех самых пор как человек начал
обращать внимание на окружающую
его среду, е погодой всегда были
связаны разные приметы. По-види-
мому, так будет и в дальнейшем.
К сожалению, некоторые народные
приметы погоды очень слабо обо-
снованы, хотя часто они и представ-
ляют собой очень широкие обобще-
ния, справедливые, правда, лишь
в тех или иных конкретных условиях.
Приметы погоды выработаны
долголетним опытом наблюдений за
ней. Однако людям свойственно
в качественных заключениях укло-
няться от истины. Это справедливо
и по отношению к приметам погоды.
Известно, что у лиц, долго живу-
щих в том или ином районе, выра-
батывается способность до некоторой
степени «предчувствовать» будущие
изменения погоды. Однако необходи-
мо научиться отделять даже разум-
ную долю в «предчувствиях» от тща-
тельно проверенных эмпирических
данных, которые следует использо-
вать при прогнозе.
Большинство примет погоды
можно разделить на несколько
групп. Обычно приметы основаны
на внешнем виде неба, поведении
животных, на днях, посвященных
святым, и на некоторых явлениях,
166
Рис. 8-6. Ласка с зимней белой ок-
раской меха.
якобы обладающих какой-то сверх-
естественно й силой. Например, вот
одна из самых старых и смешных
примет: «Если в сретение (2 февра-
ля) лесной сурок увидит свою тень,
зима будет продолжаться еще 6 не-
дель». Эта примета каждый год ши-
роко рекламируется торговой пала-
той города Панксутони в штате
Пенсильвания, где, по-видимому,
полагают, что их лесные сурки яв-
ляются в этом деле самыми талант-
ливыми. В действительности эта
примета не имеет ни малейшего
обоснования. Поведение животных
вообще очень ненадежная примета
будущей погоды и, в частности, се-
зонных ее изменений. Вместе с тем
некоторые явления в животном мире
действительно связаны с погодой.
Например, птицы реагируют на из-
менение атмосферного давления пе-
ред штормом; кролики, ласки и дру-
гие грызуны меняют окраску своего
меха перед сменой времен года
и т. д. Однако такие реакции не-
многочисленны и не могут точно
предсказывать время наступления
того или иного метеорологического
явления (рис. 8-6).
Народная примета, связанная
с видом неба, гласит: «Небо красное
с утра — моряку не ждать добра,
если дело к вечеру, то бояться нече-
го».
Эта примета имеет некоторое
обоснование. Красный цвет неба
в обоих случаях связан с тем, что
солнечные лучи подсвечивают обла-
ка, находящиеся в стороне, противо-
положной положению Солнца. Если
утром эти облака находятся на за-
паде, то они могут быть предвестни-
ком приближения шторма. Если же
вечером они находятся на востоке,
это значит, что они уже прошли над
данным районом и небо прояснилось.
Однако использовать эту примету
можно лишь в качестве ориентиро-
вочного предупреждения, а не точ-
ного указания на то, что шторм
придет в данный район или что небо
надолго останется безоблачным.
Для предсказания будущей пого-
ды используют и некоторые призна-
ки, связанные с облаками. Разновид-
ность тонких перистых облаков,
которые могут предвещать осадки,
часто называют «когтевидными».
Однако не всегда такие облака дей-
ствительно предшествуют циклону.
Если через такие облака проходит
лунный свет, вокруг диска луны об-
разуется гало.* Однако опять-таки
плотный покров перистых облаков
не всегда предшествует осадкам.
Многие люди ошибочно считают,
будто при приближении шторма му-
хи начинают кусать особенно сильно.
Однако это может говорить лишь
о том, что мух становится больше
и потому они чаще кусаются. Во
167
всяком случае, четкой связи меж-
ду укусами мух и погодой не за-
мечено.
Самые общие признаки наступ-
ления длительных необычных погод-
ных условий публикуются в широко
известных «календарях погоды», ко-
торые в миллионах экземпляров из-
даются во всем мире*. Такие ка-
лендари претендуют на высокую
точность. Однако предсказания, со-
держащиеся в них, опираются лишь
на средние значения метеорологиче-
ских величин, на прошлые случаи
и на поведение животных. Правда,
основой многих прогнозов в этих
календарях являются известные рас-
пределения метеорологических вели-
чин по данной территории в разное
время года. Поэтому для обширных
районов предсказания календарей
действительно могут показаться точ-
ными. Так, если для северо-востока
США в зимнее время на определен-
ный день или на некоторый период
предсказывается шторм, то можно
быть почти уверенным в том, что
где-либо на северо-востоке шторм
в это время действительно бу-
дет.
Автор прогноза будет при этом
говорить о высокой точности его, од-
нако это вовсе не та точность, кото-
рая нужна метеорологу, поскольку в
прогнозе не указано точное „место
действия”.
Таким образом, к любым приме-
там погоды следует относиться
с большой осторожностью. Некото-
рые из них могут содержать здравое
зерно, но чаще они заведомо пре-
увеличивают возможные связи ме-
теорологических величин с другими
явлениями.
Международное
сотрудничество
в области метеорологии
Чтобы понять особенности формиро-
вания погоды на земном шаре
и улучшить распространение метео-
рологической информации, было про-
ведено много коллективных между-
народных мероприятий. Наибольший
толчок для международного сотруд-
ничества дало быстрое распростране-
ние метеорологических данных и по-
нимание большинством стран необхо-
димости объединения сил для
дальнейшего успешного развития
метеорологии. Международные ме-
роприятия проводились по широкому
кругу проблем. Одной из них была
проблема организации и порядка
использования международной систе-
мы связи для быстрой передачи
метеорологической информации. Дру-
гой проблемой была организация
кратковременных исследований в не-
которых особо интересных областях
земного шара. Еще один круг
проблем был связан с установлением
единых мировых стандартов в раз-
ных областях метеорологии, а также
единых целей исследований.
Система АП И
Сокращение «АПИ» означает: авто-
матическая передача изображений.
Система АПИ получила самое боль-
шое развитие в США, где она яви-
лась частью программы, направлен-
ной на то, чтобы расширить как
поступление, так и дальнейшее
распространение метеорологических
данных по всему земному шару**.
168
В настоящее время система АПИ
работает более чем в 50 странах,
благодаря чему они могут без боль-
ших затрат регулярно получать
спутниковые данные. Эта система
принесла особенно большую пользу
развивгающимся странам, которые
пока еще не могут вкладывать боль-
шие средства в организацию собст-
венных центров приема данных
непосредственно со спутников. Стои-
мость приемных устройств системы
АПИ составляет около 6000 дол-
ларов.
Спутниковые фотографии теперь
доступны любым заинтересованным
учреждениям. Летчики гражданской
авиации считают, что особенно по-
лезны они, когда надо предупредить
встречу со штормом во время полета.
В тропических странах, где службы
погоды еще несовершенны или отсут-
ствуют, такие фотографии весьма
необходимы, особенно в сезоны тро-
пических циклонов. Прекрасные ре-
зультаты дало использование АПИ
в Индии, где 70% национального
дохода составляют продукты сель-
ского хозяйства. Поэтому здесь
особенно большое значение имеют
точные метеорологические данные
и прогнозы погоды.
БОМЭКС
Проект БОМЭКС является хорошим
примером краткосрочных широких
мероприятий по изучению погоды.
Полное название этого проекта та-
ково: «Барбадосский океанографиче-
ский и метеорологический экспери-
мент». Подходящие условия для
проведения этого эксперимента были
найдены в районе острова Барбадос.
Проект, осуществленный в 1969 г.,
был посвящен изучению взаимодей-
ствия океана с атмосферой в южной
части Атлантики. Стоимость проекта
составила 18 миллионов долларов.
В нем участвовало 15 000 человек,
10 кораблей, 24 самолета, спут-
ники и другие средства исследова-
ния.
Экспериментом была охвачена
площадь 230 000 км2. Температура
воды измерялась от ее поверхности
и до глубины 6000 м. Температура
воздуха определялась до высоты
30 км.
Всемирная метеорологическая
организация (ВМО)
Международная метеорологическая
организация была образована
в 1853 г. для того, чтобы согласо-
вывать программы метеорологиче-
ских наблюдений и стандартизиро-
вать их. После второй мировой вой-
ны она была преобразована во
Всемирную метеорологическую орга-
низацию (ВМО) при Организации
Объединенных Наций. Ее штаб-квар-
тира находится в Женеве. ВМО ор-
ганизует международные метеороло-
гические конгрессы и конференции, а
также рабочие группы для проведе-
ния различных исследований. Она
передает необходимые данные синоп-
тикам, климатологам и другим спе-
циалистам, координирует организа-
цию метеорологических наблюдений
и сбор данных во всемирном мас-
штабе. Данные, собираемые органа-
ми ВМО, включают в себя результа-
ты наблюдений на наземных метеоро-
логических станциях и в высоких
слоях атмосферы. ВМО уполномочена
также измерять и исследовать выде-
ление радиации в атмосферу в ходе
различных природных процессов и
при ядерных испытаниях.
169
ВМО издает многочисленные ру-
ководящие указания для метеороло-
гов относительно порядка обора и
записи метеорологических данных.
Одной из важных работ ВМО яви-
лось издание Атласа облаков, в ко-
тором приведены стандартные назва-
ния и описание облаков.
Всемирная служба погоды (ВСП)
Всемирная служба погоды является
одной из организаций, действующих
под руководством ВМО. Бе главная
цель состоит в разработке общих
представлений о мировой погоде и
методов ее предсказания. Работа
ВСП зависит от деятельности все-
мирной сети метеорологических стан-
ций, входящих в сотрудничающие
между собой службы погоды разных
стран. Идея организации ВСП воз-
никла на 1<юнгрессе ВМО в 1963 г.
Можно надеяться, что в конечном
счете ВСП создаст координирован-
ную систему наблюдений за облака-
ми, ветром, температурой воздуха и
другими метеорологическими величи-
нами на всем земном шаре.
ПИГАП
Первая Программа исследований
глобальных атмосферных процессов
(ПИГАП) является прекрасным при-
мером массированного научного ис-
следования. Потребовалось около че-
тырех лет, чтобы спланировать эту
Программу, и еще несколько меся-
цев, чтобы довести ее план до кон-
ца. В ПИГАП использовано около
24 кораблей (рис. 8-7), несколько
специально разработанных новых по-
колений метеорологических спутников,
Рис. 8-7. Корабль погоды.
самолеты, участвуют сотни исследова-
телей из СССР, США и других стран.
ПИГАП была задумана для полу-
чения более ясного представления о
процессах усвоения солнечной радиа-
ции атмосферой и океаном и о ее
роли в процессе испарения с поверх-
ности океана. В ПИГАП изучаются
переменные ветры на земном шаре,
в том числе ветры, вызвавшие
сильные холода в Южной Америке
и жару на плоскогорье Эфиопии.
В 1976 г. в- рамках ПИГАП предпо-
лагалось изучить район от 90° з. д.,
т. е. от западных берегов Южной
Америки, включая Атлантический
океан, и до 40° в. д., т. е. до
восточного побережья Африки в рай-
оне экватора*.
По существу, ПИГАП представ-
ляет собой международное и непре-
рывное мероприятие, направленное
на познание механизма переноса те-
пла от земной поверхности в атмо-
сферу вплоть до верхних ее слоев.
Кроме того, ПИГАП указывает на
наличие у нас теперь новых пред-
ставлений относительно природы кон-
вективных процессов, происходящих
170
на земной поверхности и также при-
водящих к переносу энергии в бо-
лее высокие слои атмосферы.
Краткое содержание главы
При составлении краткосрочных и
долгосрочных прогнозов погоды, ко-
торые интересуют очень многих лю-
дей, когда надо планировать свою
производственную деятельность или
время отдыха, сначала детально ана-
лизируются погодные условия, име-
ющиеся в данный момент. С этой
целью на синоптической карте выяв-
ляют тренды (тенденции изменения)
и учитывают повторяемость различ-
ных метеорологических явлений,
имевших место ранее. Для этого на-
ходят средние суточные, месячные и
годовые диапазоны колебания, эк-
стремальные и средние значения раз-
личных метеорологических величин.
Прогнозы погоды составляются не-
сколько раз в сутки, причем точность
прогноза на каждый следующий день
уменьшается. В разных районах су-
ществуют различные народные при-
меты погоды, причем только некото-
рые из них имеют действительно
научное обоснование. Современные
исследования погоды имеют широкий
размах и международный характер.
В целях лучшего понимания погодных
процессов эти исследования стремят-
ся проводить одновременно в обшир-
ных областях земного шара.
Ключевые слова
амплитуда
изотерма
карточки «индекса ветра
и мороза»
норма (многолетнее среднее
значение)
система АПИ
схема наноски
Глава 9
Климат
Климатология и метеорология тесно
связаны между собой: они изучают
один и тот же объект — земную ат-
мосферу — и применяют близкие ме-
тоды исследования. Однако основное
внимание метеорологи обращают на
состояние атмосферы в отдельный
момент, климатологи же в первую
очередь изучают средние значения
метеорологических величин и их из-
менчивость. Метеорологи используют
в исследованиях методы статистиче-
ского анализа, климатологи же ис-
ходят из найденных метеорологами
средних характеристик и их измене-
ний. Однако климатология занимает-
ся не только осреднением результа-
тов метеорологических наблюдений,
а^-и гораздо более широким кругом
вопросов.
Климатология в значительно
большей мере, чем метеорология,
опирается на карты и таблицы, ха-
рактеризующие крупномасштабные
и длительные метеорологические про-
цессы. Такие карты и таблицы ука-
зывают на существование многих
статистических соотношений, на ос-
новании которых климатологи дела-
ют свои заключения.
Первая задача климатологии со-
стоит в том, чтобы с помощью дан-
ных о суточном ходе метеорологиче-
ских величин получить общую карти-
ну для всех этих величин и выявить
диапазон их колебаний в обширных
областях земного шара. В классифи-
кации климатов первостепенное зна-
чение имеют температура и влаж-
ность воздуха, осадки и другие ме-
теорологические величины. Климато-
логи сравнивают метеорологический
режим разных областей Земли, ис-
пользуя различные графики и табли-
цы значений этих величин.
В климатологических описаниях
мы находим своеобразную термино-
логию. Запомним несколько терми-
нов. Термин „среднее”, вообще гово-
ря, означает осреднение отдельных
Рис. 9-1. Годовые суммы осадков
на земном шаре.
173
частных случаев. Обычно для того
чтобы найти среднее, используют
максимальное и минимальное значе-
ния данной величины в том или
ином районе за тот или иной пери-
од. Если такая количественная ха-
рактеристика вычисляется для пери-
ода продолжительностью не менее
30 лет, то ее называют нормальным
значением или даже просто нормой.
Термин „абсолютный” (максимум
или минимум) относится к максималь-
ному и минимальному из всех ког-
да-либо наблюдавшихся значений
данной метеорологической величины.
Экстремальными (крайними) называ-
ются максимальное и минимальное
значения метеорологической величи-
ны за определенный конкретный пе-
риод — за тот или иной месяц, год
и т. д.
Климат и погода
Для анализа климата отдельной ме-
стности или обширного района (рис.
9-2) климатологу нужна различная
информация о суточном ходе метео-
рологических величин. Чтобы легче
сравнивать такие данные за разные
периоды (обычно сутки, месяц и
год), их разбивают на группы. В сле-
дующих разделах рассматриваются
данные для каждого из таких пери-
одов.
Месячные данные
Чтобы выявить закономерности из-
менения температуры в том или ином
районе, климатология использует
средние месячные значения темпера-
174
туры, а также ее максимум и мини-
мум, т. е. амплитуду ее колебания.
В каждой географической области
эти величины различны. В двух раз-
ных областях средняя температура
может быть одинаковой, а амплиту-
да различаться.
При характеристике климата
района используют также данные о
влажности воздуха и об осадках. По-
этому климатологи рассматривают
среднее значение относительной
влажности, а также максимальное и
минимальное количество осадков в
каждом климатическом районе. Изу-
чают вид и среднее количество осад-
ков отдельно для дождя, снега и т. д.
Важное значение, в частности, в свя-
зи с использованием климатических
данных в народном хозяйстве, имеют
сведения о туманах, высоте нижней
границы облаков, дальности видимо-
сти. Для каждого района определя-
ется число солнечных дней и число
дней с дождем, значительно меня-
ющиеся от месяца к месяцу. На ос-
новании средних значений за час,
определяемых по записям суточного
самописца, находят преобладающее
направление ветра в каждый отдель-
ный день. Таким способом можно
определить господствующее направ-
ление ветра в каждом районе.
В настоящее время в сообщени-
ях о погоде начали занимать видное
место сведения о так называемых
градусо-днях. Градусо-день пред-
ставляет собой разность между сред-
ней температурой и значением 18,3°С.
Разность эта вычисляется в тех слу-
чаях, когда средняя температура
составляет менее 18,3°С. Например,
средняя температура, равная 10°С,
дает 8,3 градусо-дня. Месячное чи-
сло градусо-дней находится суммиро-
ванием суточных их значений*.
Рис. 9-2а. Полярный район.
Рис. 9-26. Лес в умеренных широ-
тах.
Рис. 9-2в. Тропический район.
Годовые данные
Средние значения и амплитуду из-
менения каждой метеорологической
величины вычисляют за каждый год
и сопоставляют, чтобы выяснить, как
они изменяются в те или иные пе-
риоды или отклоняются от обычных
значений. Вычисляют, например,
среднюю годовую температуру возду-
ха и амплитуду ее годового хода, а
также годовое число градусо-дней.
Кроме того, находят максимальную
и минимальную температуру за каж-
дый год. Максимум и минимум на-
ходят также для количества осадков
разных видов.
По записям термографа, сделан-
ным в течение года, можно найти
число дней с температурой выше не-
которого заданного ее значения, на-
пример число дней с температурой
выше 37,8°С и с температурой ниже
0°С.
Средние годовые значения метео-
рологических величин сопоставляют.
Находят среднюю подовую относи-
тельную влажность воздуха, количе-
ство осадков за год и отдельно за
каждый сезон, а также число дней
в году с тем или иным метеороло-
гическим явлением, например со сне-
гом, с дождем, градом и т. д. На-
конец, определяют повторяемость
крупных штормов, таких, как тор-
надо, шквал, и других явлений. Кли-
матические соотношения находят пу-
тем тщательного исследования пере-
мещений воздушных масс, направле-
ния и повторяемости этих перемеще-
ний.
Отмечают даты особых явлений,
например, дату первого мороза, пер-
вого снегопада и др. Для каждого
района подсчитывают число облач-
ных дней и долю фактической про-
должительности солнечного сияния
от возможной за год, выявляют пре-
обладающее направление ветра за
каждый месяц, дату самого сильно-
го ветра и другие явления, которые
могут быть здесь типичными.
Суточные данные
Ежедневно метеорологи получают
большое число данных и используют
их при описании особых свойств
каждого района. Вычислив амплиту-
ду суточного хода температуры воз-
духа, строят затем общую крупно-
масштабную характеристику данного
района.
Суточные максимумы и миниму-
мы температуры в разных районах
сравнивают между собой.
По записям и карте особых ме-
теорологических явлений находят их
повторяемость. Отмечают наиболь-
шую интенсивность разных штормов,
максимумы и минимумы температуры
и давления при этих штормах. За-
писывают время выпадения осадков
и их количество. Отмечают также пе-
риоды выпадения самых обильных
осадков, случаи их выпадения на
протяжении нескольких дней подряд,
виды осадков.
Ежедневные данные о погоде со-
стоят из сведений о форме облаков,
высоте их нижней границы, о даль-
ности видимости, о скорости и на-
правлении ветра в определенное вре-
мя суток и т. д., а также о времени,
необходимом для развития той или
иной формы облаков или для изме-
нения их внешнего вида, о продол-
жительности всех отмечаемых явле-
ний. Находят средние перемещения
воздуха за каждый час и соответ-
ствующие изменения давления.
176
Использование климатических
данных
Из всего изложенного видно, что
климатологи опираются на большое
количество весьма разнообразных ис-
ходных данных о метеорологических
характеристиках различных районов.
Таким образом, анализ, выполняемый
ими, представляет собой не просто
беглый просмотр нескольких средних
значений, а наоборот, широкое обоб-
щение всех данных. Оказалось, что
иногда климат отдельного района су-
щественно отличается от климата
соседних районов.
Климатологи в соответствии с
тем или иным методом классифика-
ции выделяют различные климатиче-
ские области Земли.
Одним из главных критериев
классификации климатов служит пов-
торяемость определенных метеороло-
гических величин, с помощью кото-
рой с точностью, какую допускает
современное состояние науки, выявля-
ют внутренние взаимосвязи между
разными климатами. Синоптическая
климатология, как следует из ее наз-
вания, стремится объединить данные
для каждого рассматриваемого рай-
она в единую картину*.
Естественно, что при огромном
объеме исходных данных выявить
какие-либо соотношения между кли-
матами можно, только сопоставляя
и обобщая эти данные. Обработка
на ЭВМ исходных данных, характе-
ризующих последовательное развитие
метеорологических явлений в течение
длительных периодов времени, позво-
ляет легче выявить значение разных
групп этих данных.
Важным критерием при выделе-
нии климатических областей являет-
ся преобладание тех или иных воз-
душных масс, действующих в данной
области. Поскольку каждую воздуш-
ную массу прослеживают все метео-
рологические станции данного райо-
на, то легко выявить свойства воз-
душных масс и повторяемость их пе-
ремещения. Продолжительность пре-
бывания той или иной воздушной
массы в данном районе также харак-
теризует степень воздействия этой
массы на погоду района.
Причины различия климатов
Климаты разных районов различают-
ся по многим причинам. Большая
часть крупных изменений климата от
района к району происходит из-за
одного или нескольких сочетаний та-
ких причин. Одна из них — различие
широты места. Другими причинами
могут быть разница в высоте над
уровнем моря, режим ветра, рельеф
местности. Многие различия погод-
ных условий, связанные с различием
широты места, выше уже рассматри-
вались.
Легко видеть, что средняя темпе-
ратура воздуха на земном шаре
должна уменьшаться в направлении
от экватора к полюсам. Однако под
влиянием многих второстепенных
факторов, которые не столь очевид-
ны, это происходит отнюдь не равно-
мерно. В первую очередь сказывает-
ся влияние океанов и суши, лежа-
щих на пути движущихся воздуш-
ных масс. Кроме того, в изменении
свойств воздуха с широтой играют
роль и некоторые „причуды” общей
циркуляции атмосферы.
Количество осадков тоже изме-
няется с изменениями широты места.
177
Больше осадков выпадает вблизи эк-
ватора, а в направлении к полюсам
количество их уменьшается, причем
неравномерно. На суше, в частности,
количество осадков уменьшается еще
и в направлении от побережий, омы-
ваемых теплыми морскими течения-ми,
в глубь континентов.
Изменяют климат от одной об-
ласти к другой и вторичные факто-
ры, которые, приводя к трансформа-
ции воздушных масс, в основном и
создают различные климатические
области Земли. Рассмотрим коротко
действие трех из указанных выше
причин, начав с влияния континентов.
Влияние континентов
Климат большинства континентов,
особенно в тех их районах, которые
находятся под воздействием сухих
ветров, дующих из глубины конти-
нента, сравнительно сухой. Главная
особенность погоды таких районов
состоит в незначительном количестве
осадков, что обусловлено сравнитель-
но низкой влажностью континенталь-
ного воздуха. В течение всего года
здесь преобладает солнечная погода,
а число облачных дней, как и чи-
сло случаев с малой дальностью ви-
димости, невелико.
В тропических районах матери-
ков амплитуда годового хода темпе-
ратуры воздуха меньше, чем в уме-
ренных широтах. Это значит, что в
континентальных районах умеренных
широт различия между зимней и
летней температурой воздуха более
значительны. В. полярных же райо-
нах господствуют продолжительные
и суровые зимы. Лето здесь холод-
ное и гораздо более короткое, чем
в умеренных широтах.
178
Другой крайностью можно счи-
тать степи и пустыни. Эти районы
засушливы или полузасушливы, так
как в течение круглого года над ни-
ми перемещаются массы горячего
и сухого континентального воз-
духа.
Влияние рельефа местности
Высота местности над уровнем моря
и ее рельеф сильно меняют свойства
проходящего над ней воздуха. Так,
например, горные цепи нередко ока-
зываются границей между двумя
разными климатическими областями,
расположенными на одном континен-
те. Воздушные массы, вынужденные
переваливать через горы, коренным
образом меняют свои свойства. Тем-
пература воздуха, «адиабатически
расширяющегося, быстро понижается
с высотой, поэтому на наветренных
склонах горных хребтов выпадают
обильные осадки. Если же воздух,
переваливая через горы, начинает
спускаться, влажность его сильно
уменьшается, в результате чего на
подветренной стороне многих хреб-
тов возникает дождевая тень и об-
разуются пустыни.
В разреженном горном воздухе
наблюдается самый большой приход
солнечной радиации. Поэтому днем
температура воздуха в горах быстро
возрастает, а ночью столь же бы-
стро происходит радиационное его
выхолаживание. В связи с этим на
горных склонах, и особенно на вы-
соких плоскогорьях, над которыми
воздух довольно устойчив и почти
не перемешивается, в отличие от со-
седних равнинных районов, отмеча-
ются большие амплитуды изменения
температуры воздуха.
Влияние океанов
В прибрежных районах многие мете-
орологические величины изменяются
значительно слабее, чем на тех же
широтах в глубине континентов. Ос-
новным фактором, влияющим как на
суточный, так и на годовой ход этих
величин, в таких районах оказыва-
ется их близость к морю и к райо-
нам сильных морских течений. Ам-
плитуды изменений температуры воз-
духа в прибрежных районах значи-
тельно меньше, чем в близких к ним
районах суши, находящихся даже
на небольшом расстоянии от побе-
режья.
Близость таких крупных водое-
мов, как океаны, влияет и на нача-
ло разных времен года. На побе-
режьях континентов „сдвиг” факти-
ческих моментов начала разных се-
зонов по сравнению с ожидаемым
может быть значительным (рис. 9-3).
Следует еще сказать, что райо-
ны побережья лежат в промежутке
между областями с настоящим кон-
тинентальным климатом и областя-
ми с настоящим морским климатом.
Климат таких промежуточных райо-
нов изменяется, в частности, под
влиянием близлежащих морских те-
чений, на него влияют и ветры, пре-
обладающие на данном побережье.
Западные берега континентов, лежа-
щие в поясе преобладающего запад-
ного переноса, в большей мере под-
вержены влиянию океана, тогда как
восточные берега той же зоны —
влиянию переноса воздуха с конти-
нента. В районах же, лежащих в
поясе пассатов, существует обратное
положение: здесь более морским
климатом обладают не западные, а
восточные берега континентов. Даже
подпадая под воздействие континен-
тальных ветров, эти побережья все
равно сохраняют более умеренный
климат, чем глубинные районы кон-
тинента, не испытывающие воздейст-
вия морских воздушных масс.
Влияние морских течений
и распределения суши
и океана
Тепло, накапливаемое морской водой,
из районов с избыточной инсоляцией
переносится в районы с дефицитом
поступления солнечной радиации. На-
пример, избыток тепла, полученного
экваториальным поясом Земли, по-
степенно переносится морскими те-
чениями в направлении к полюсам.
Годовая сумма солнечного тепла, по-
лучаемого на экваторе, примерно
втрое больше, чем на полюсе. Равно-
весие же достигается благодаря раз-
личию свойств водных масс в этих
двух районах. Когда более холодные
и плотные водные массы в высоких
широтах северного полушария опу-
скаются ко дну арктических морей,
они начинают здесь перемещаться в
направлении к экватору. Хотя темпе-
ратура поверхности Мирового океана
меняется в широких пределах, но
придонные его воды значительно бо-
лее однородны. Самые глубокие слои
морской воды имеют температуру от
—1 до 5° С (рис. 9-4).
В западных районах океанов уме-
ренных широт обычно имеет место
сильное испарение. Это испарение
особенно велико зимой, когда холод-
ный и сухой воздух распространя-
ется с континента на обширную
водную поверхность. Теплые же мор-
ские течения обеспечивают приток
энергии, необходимой для испарения
воды (рис. 9-5).
179
Рис. 9-3. Температура воздуха у
земной поверхности (°C). На конти-
нентах изотермы испытывают изгиб.
Январь
Июль
160° 140° 120° 100° 80° 60° 40° 20° 0° 20° 40° 60° 80° 100° 120° 140° 160° 180*
Рис. 9-4. Вертикальный разрез мор-
ских течений в морях Арктики и
Антарктики.
Рис. 9-5. Мировая карта поверхност-
ных морских течений. Представлены
в обобщенном виде течения в погра-
ничном слое океанов.
Общая картина распределения
ветра зависит от характера распре-
деления суши и водоемов на пути
движения воздуха. Так, северо-во-
сточный и юго-восточный пассат, дую-
щий от более высоких широт к более
низким, первоначально является су-
хим ветром, но обогатившись по пу-
ти водяным паром, значительно из-
меняет свои свойства. Дожди в тро-
пических широтах — прямой резуль-
тат обогащения пассата паром.
181
Если в поясе преобладающего
западного переноса ветер дует в сто-
рону суши, то западные берега кон-
тинентов получают водяной пар от
океанов. Восточные берега на этих
же широтах подвергаются действию
ветра, дующего, наоборот, со сторо-
ны суши, и потому более засушливы,
чем западные берега.
Адвективные туманы чаще встре-
чаются над теми районами моря, где
теплый воздух перемещается над хо-
лодным морским течением. Например,
в районах Чили и Перу, лежащих в
поясе конских широт, где глубинные
холодные воды поднимаются к по-
верхности океана, у берегов Кали-
форнии. В тех районах, где встреча-
ются холодные морские и теплые
воздушные течения, благоприятные
для возникновения туманов, воздух
над побережьем становится устойчи-
вым. В результате в соседних обла-
стях суши появляется засушливость,
оказывающаяся таким образом свя-
занной с подъемом холодной воды
на поверхность океана.
Холодная суша, на которую с
моря приходит теплый воздух, так-
же становится местом возникновения
адвективного тумана. Зимние тума-
ны у берегов Англии образуются в
результате соприкосновения холодно-
го континентального воздуха с более
теплой поверхностью моря.
На карте полушарий Земли вид-
но, что восточные побережья конти-
нентов на широтах более 40° — хо-
лодные, а западные — более теплые,
особенно зимой. На широтах же ме-
нее 34° восточные побережья, наобо-
рот, теплые, а западные — холодные,
особенно летом. Причиной этого в
обоих случаях служат преобладаю-
щие воздушные течения, подвергши-
еся воздействию морских течений.
Таким образом, можно сказать,
что в субтропических поясах теплые
водные массы двигаются в направ-
лении к полюсам по западной пери-
ферии океанов, тогда как холодные
полярные воды перемещаются в эк-
ваториальные районы по восточной
периферии океанов. В высоких широ-
тах теплые воды двигаются к по-
люсам также по западным районам
океанов, а холодные полярные воды
распространяются в сторону эквато-
ра по восточной их периферии.
По этой причине в приморских
районах США зимы более теплые,
а лето более прохладное, чем в глу-
бине континентов на той же широте.
Например, в Сан-Франциско ампли-
туда годового хода температуры воз-
духа составляет около 33°С, тогда
как в долине Сакраменто она может
превышать 37,8*С. На западном по-
бережье США наблюдается морской
бриз, а на восточном побережье
климат более континентальный.
Данные для трех городов США,
представленные в табл. 9-1, указыва-
ют на влияние соседнего крупного
водоема или на отсутствие такого
влияния. Максимальная из средних
месячных температур воздуха наблю-
дается в Сан-Франциско на два ме-
сяца позднее, чем в двух других
городах, когда соседние морские те-
чения бывают самыми теплыми. Ам-
плитуда годового хода температуры-
в Сан-Франциско и значение макси-
мума отражают также влияние оке-
ана на местный климат.
В январе горизонтальный гради-
ент температуры воздуха, направлен-
ный с юга на север, более всего над
сушей и минимален над океанами.
В июле же над океанами обнаружи-
ваются теплые пятна, не наблюда-
ющиеся на суше.
182
Таблица 9-1. Температура воздуха
и количество осадков в трех городах США
Месяц	Сан-Фран- циско 37°47’ с. ш.	Сакраменто 38°35* с. ш.		Лас-Вегас 36°12' с. ш.	
	°C мм	°C	мм	°C	мм
Январь	10 119	7	96	6	18
Февраль	12 96	11	71	11	13
. Март	12 79	13	71	13	8
Апрель	13 38	15	38	17	8
Май	14 18	18	20	22	5
Июнь	15	3	21	3	27	5
Июль	. 15	3	23	3	30	13
Август	15	3	22	3	29	13
Сентябрь	17 8	21	8	22	8
Октябрь	16 25	17	8	18	8
Ноябрь	14 62	12	48	12	5
Декабрь	11 112	7	96	7	10
Среднее	14	16		18	
Сумма	566		465		114
Интересно также отметить, что
океаны теряют больше воды путем
испарения, чем получают в виде
осадков. Этот дефицит восполняется
стоком воды с поверхности континен-
тов в океаны.
Изменения климата
Хотя при рассмотрении довольно
длительных периодов климаты на
Земле представляются неизменными,
все же есть много доказательств то-
го, что в прошлом они изменялись.
Иногда изменения были незначитель-
ными и кратковременными, иногда
же имели фундаментальный характер,
в . частности оказывали громадное
влияние на разные виды животных,
населявших Землю.
Наши сведения об изменениях
климата получены в результате ин-
тенсивного изучения факторов, кото-
рые влияли на климат в последние
десятилетия. За сравнительно неболь-
шие отрезки времени климат меня-
ется незначительно, т. е. мало откло-
няется от средних характеристик за
эти отрезки. Но если анализировать
данные об ископаемых, можно заме-
тить, что в прошлом климат Земли
был подвержен и небольшим, и весь-
ма значительным изменениям. По
данным о жизни растительного по-
крова, в истории Земли периоды
обильных осадков чередовались с от-
носительно засушливыми периодами.
Периоды эти продолжались по не-
скольку тысяч лет.
Имеются свидетельства того, что
примерно за 3000 лет до н. э. сред-
няя температура на Земле была при-
близительно на 5°С выше, чем в на-
стоящее время. Океаны тогда полу-
чали много воды за счет таяния
морских льдов, и уровень моря был
на 2 м выше современного.
Около 500-х годов до н. э. имел
место малый ледниковый период, в
течение которого ледники были об-
ширнее, чем теперь. Затем они на-
чали отступать и отступали вплоть
до XVII в. Затем они вновь начали
надвигаться — возник новый малый
ледниковый период, продолжавший-
ся до конца XIX в. С этого времени
уровень моря поднимается со скоро-
стью 6 см в 1000 лет. Геологические
и биологические данные говорят о
многократных кратковременных коле-
баниях такого же типа.
183
Для объяснения причин этих
колебаний климата нашей планеты
было предложено множество гипотез.
Все они до некоторой степени со-
гласуются между собой, так как пы-
таются объяснить основные изме-
нения климата физическими особен-
ностями развития Земли. Но все
они имеют крупные недостатки, и
ни одна не дает вполне удовлет-
ворительного объяснения изменений
климата.
Кратковременные колебания
климата
Для того чтобы выявить, какие из-
менения претерпевал климат Земли
в течение сравнительно Коротких от-
резков времени, исследуют метеоро-
логические данные, и в первую оче-
редь данные наблюдений за темпе-
ратурой воздуха и осадками. При
этом предполагается получить ста-
тистические подтверждения измене-
ний климата Земли.
Выявляя периодические колеба-
ния в средних значениях метеороло-
гических величин, можно видеть, что
в различных частях планеты они
действительно несколько изменя-
лись в течение десятилетий и сто-
летий.
Сопоставление таких данных ука-
зывает на существование периодов с
избытком или дефицитом тех или
иных метеорологических условий
(тепла, влаги и т. п.).
Например, на территории США
в течение нескольких последних сто-
летий несколько раз избыточно влаж-
ные периоды сменялись засушливы-
ми. На американском западе перио-
ды обильных дождей чередовались
с засухами.
184
Длительные колебания климата
В отличие от кратковременных
циклов, выявить которые в измене-
ниях климата затруднительно, дли-
тельные циклы обнаруживаются во
многих явлениях. Богатую информа-
цию об истории климата дают го-
дичные кольца старых деревьев. Та-
кие же сведения приносит изучение
отложений на дне озер — отложения
имеют слоистую структуру.
Изучая ископаемые растения и
животных, мож)но узнать о чередо-
вании периодов гибели и возрожде-
ния больших групп живых организ-
мов. Это же подтверждает и изуче-
ние современных видов животных на
данной территории. Изучение болот
и образцов древней почвы также под-
тверждает колебания климата в
прошлом. Хотя теперь и трудно вос-
становить прежние средние значения
метеорологических величин, все же
имеется много доказательств их из-
менения.
Климат зависит от многих ус-
ловий — широты места, высоты над
уровнем моря, преобладающего ве-
тра, особенностей рельефа и т. д.
По положению суши и водоемов, ко-
торое с развитием Земли менялось,
тоже можно судить, как изменялся
климат района — от морского до кон-
тинентального или наоборот.
Как ни трудно было все это вы-
явить, климатологи все же постро-
или общую схему, описывающую ос-
новные изменения климата Земли за
весь период ее развития. Сведения
об изменениях климата за несколько
последних тысячелетий в разных
районах Земли хорошо согласуются
между собой. В табл. 9-2 представ-
лены некоторые данные об измене-
ниях за последние 10 000 лет.
Таблица 9-2. Изменения климата Земли за последние 10 000 лет
Годы	Район	Общий ход климата
До н. э. 9000-6000	Европа	Устойчивое похолодание вплоть до 7000 г. до н. э.; нарастание ледников в Скандинавии
6000-2500	Северная Америка и Европа	Сначала холодно и сухо, позднее тепло и влажно, увеличение влажности до 3000 г. до н. э.; иногда засухи
2500-500	Северное полушарие	Тепло и сухо, позднее сильные дожди, чередую- щиеся с засухой в Европе
500-0 н. э.	Европа	Холодно и влажно; оледенение Скандинавии
300-600	США	Засуха на юго-западе; оледенение Аляски
600-800	США и Европа	Наступание льда на Аляске; в Европе сухо; засуха на Ближнем Востоке
800-1000	Европа	Отступание ледников в Скандинавии; холодно в Северной Африке
1000-1200	США	Оледенение западных районов; наступание ледни- ков на Аляске
1200-1500	США	Увеличение влажности, сопровождавшееся засухой в западных районах
1500-1900	США и Европа	Холодно и сухо; наступание ледников в Европе в 1550-1680 гг., затем в 1740-1770 гг. и снова в 1800-х гг. Наступание ледников в Северной Аме- рике с 1700 по 1750 г., сопровождавшееся засухой на юго-западе в 1500-х гг.
1880-1940	Оба полушария	Устойчивое повышение температуры на 0,5 °C; уменьшение оледенения
1920^1958	США	Сухие периоды на юго-западе
1942-1960	Оба полушария	Устойчивое понижение температуры на 0,2 — 0,3° С; ледники стабильны
Влияние Солнца
Некоторые ученые считают, что кли-
мат Земли изменялся в результате
процессов, происходящих на Солнце
и приводящих к колебаниям количе-
ства излучаемого Солнцем тепла.
Процессы эти испытывают медлен-
ные циклические колебания. Соглас-
но взглядам этих ученых, тяжелые
элементы, которые выделяются при
распаде ядер атомов на Солнце, по-
степенно собираются к центру Солн-
ца. Накопление тяжелых элементов
в центре приводит к периодическому
сжатию и расширению внешних обо-
лочек Солнца. Периодическое же из-
менение размеров Солнца влияет на
количество излучаемой им энергии и
соответственно на приход солнечной
радиации к Земле.
Хотя эта гипотеза отнюдь еще
не доказана, но на Солнце действи-
тельно происходят некоторые цикли-
ческие процессы, характеризующиеся
небольшими колебаниями. Так, коли-
чество солнечных пятен, которое не-
которыми астрономами считается по-
казателем колебаний солнечного из-
лучения, изменяется с периодом
12 1157
185
11 лет.. Этот цикл довольно регуляр-
но повторяется, /о в настоящее вре-
мя еще остается неибъясненным.
Некоторые астрономы пытались
найти связь между ядерными реак-
циями, происходящими на Солнце, и
колебаниями температуры на Земле.
В прошлом средняя температура для
всей Земли составляла 22°С. В на-
стоящее время она равна примерно
13°С. В холодные периоды она опу-
скалась до 6°С. Некоторые исследо-
ватели полагают, что столь значи-
тельные колебания температуры Зем-
ли могли быть следствием лишь
очень больших изменений излучения
энергии Солнцем. Однако имеющиеся
сейчас данные не подтверждают на-
личия таких больших колебаний в
поступлении солнечной радиации на
Землю. Это делает упомянутые
взгляды не вполне убедительными.
В инфракрасной части спектра
значительное количество солнечной
энергии поглощается углекислым га-
зом, поэтому колебания в его содер-
жании также могут влиять на климат.
Количество же углекислого газа в
атмосфере по разным причинам мо-
жет увеличиваться. Некоторое коли-
чество его выделяется при фотосин-
тетической деятельности растений, да-
же несмотря на то, что обмен ве-
ществ в них в целом ведет к бы-
строму потреблению углекислого га-
за. Выделяют углекислый газ и вул-
каны во время извержений. Океаны
содержат значительное количество
углекислого газа в растворенном ви-
де. Много углекислого газа в каче-
стве побочного продукта обмена ве-
ществ выделяют животные. Наконец,
за последние 100 лет огромное ко-
личество углекислого газа поступило
в атмосферу в результате промыш-
ленной деятельности человека.
При вулканических извержениях
в атмосферу выбрасывается также
большое количество вулканической
пыли, которая оказывает влияние на
приход солнечной радиации на зем-
ную поверхность, снижая его в пери-
оды очень активной вулканической
деятельности почти на 20%.
Влияние рельефа
В некоторых исследованиях обраща-
ется внимание на то, что соотноше-
ние между площадью суши и океа-
на на земной поверхности непрерыв-
но изменяется. Периодические подъ-
емы и опускания суши перераспре-
деляют сушу и океан на поверхно-
Рис. 9-6. Влияние положения кон-
тинентов на климат: а — континен-
ты расположены вблизи экватора —
теплый климат; б —континенты рас-
полагаются вблизи полюсов — холод-
ный климат.
186
сти Земли и тем самым' меняют ко-
личество поглощаемой и излучаемой
лучистой энергии. Это в свою оче-
редь может изменять общую цирку-
ляцию атмосферы, а также морские
течения, т. е. как раз те факторы,
сочетание которых определяет поло-
жение различных климатических об-
ластей Земли. На рис. 9-6 представ-
лены некоторые гипотетические изме-
нения положения континентов, отра-
жающиеся на климате Земли.
Ледниковые периоды
Самые коренные изменения климата
Земли были связаны с установлени-
ем на ней ледниковых периодов. Для
объяснения причин оледенения, ока-
зывавшего очень большое влияние на
все процессы на земной поверхности,
предложено много гипотез. Одна из
самых правдоподобных гипотез ос-
нована на колебаниях циркуляции
океанических вод и их воздействия
на атмосферу.
В настоящее время на Земле
льдом покрыта площадь примерно
15 миллионов квадратных километ-
ров. Это составляет около 10% по-
верхности суши. По сравнению с тем,
что было в ледниковые периоды, это
очень немного. Но это много боль-
ше, чем в межледниковые периоды.
На рис. 9-7 представлен ледниковый
покров на территории Северной Аме-
рики во время последнего большого
оледенения в плейстоценовом перио-
де истории Земли.
То, что современное оледенение
Земли сравнительно невелико, по
крайней мере в северном полушарии,
связано с интенсивным обменом вод
между относительно теплым Атлан-
тическим океаном и холодным Север-
Рис. 9-7. Ледниковый покров Се-
верной Америки в плейстоценовый
период. Линия указывает южную
границу ледника, стрелки — направ-
ление его движения.
ным Ледовитым океаном. Этот об-
мен ведет к некоторому нагреванию
Арктики и делает ее оледенение срав-
нительно небольшим. Кроме того,
этот обмей вызывает увеличение со-
держания водяного пара в воздухе
Арктики и в конечном счете увеличе-
ние количества осадков.
Предполагается также, что этот
обмен вод постепенно понижает уро-
вень Мирового океана, так как часть
вод „скована” льдами. Когда уро-
вень Мирового океана понижается,
то узкий подводный горный хребет
между Норвегией и Гренландией
сильно тормозит циркуляцию вод
между атлантическим и арктическим
бассейнами и задерживает поступ-
ление теплых вод в северные моря.
187
В связи с этим температура в Арк-
тике понижается и ледяной покров
распространяется к югу. Когда тем-
пература опускается ниже 0°С, цир-
куляция вод прекращается и север-
ные моря полностью покрываются
льдом. Начинается новый леднико-
вый период.
Однако когда лед покрывает се-
верные мюря, то одновременно Начи-
нается и его разрушение. Дело в
том, что ледяной покров прерывает
процесс испарения, а тем самым
уменьшает и выпадение осадков.
Тогда лед начинает быстрее таять
снизу, чем нарастать сверху, и по-
ступление воды в океан увеличива-
ется. Уровень океана повышается *— и
возобновляется циркуляция вод
между Атлантикой и северными мо-
рями. Количество льда уменьшает-
ся— -и цикл заканчивается. Но че-
рез некоторое время он может на-
чаться снова и вызвать новое оледе-
нение.
Описанный цикл требует корен-
ного изменения характера циркуля-
ции океанических вод. Тем не менее
имеются свидетельства в пользу то-
го, что такой цикл в прошлом дейст-
вительно происходил. Во время пос-
леднего ледникового периода уровень
Мирового океана был на 100 м ни-
же, а средняя температура Земли
Таблица 9-3. Краткая история изменений климата Земли
Эра	Годы (миллионы)	Период	Относительная характеристика климата
; Кайнозойская i		Четвертичный	
	0-1	Плейстоцен	Четыре ледниковых периода, оледенение' умеренных широт
	1-13	Плиоцен	Холодный
	13-25	Миоцен Третичный	Умеренный
	25-36	Олигоцен	От умеренного до теплого
	36-58	Эоцен	Умеренный, затем теплый
	58-63	Палеоцен	Умеренный
Мезозойская	63-135	Меловой	Умеренный
	135-181	Юрский	Теплый
	181-230	Триасовый	Теплый
	230-280	Пермский	Оледенение, затем умеренный
	280- 345	Камменноуголь- ный	Теплый; оледенение в южном полушарии
Палеозойская	345-405	Девонский	Умеренный, затем теплый
	405 -425	Силурийский	Теплый
	425 -500	Ордовикский	От умеренного до теплого
	500 -600	Кембрийский	Теплый, затем холодный
		Докембрийский	Оледенение в обоих полушариях
188
была на 4—8°С ниже, чем теперь.
Коренное изменение характера цир-
куляции океанических вод между бо-
лее холодным и более теплым водо-
емом сопровождалось развитием об-
ласти пониженного атмосферного
давления, располагавшейся там, где
теперь лежит полярная область по-
вышенного давления.
Все гипотезы, изложенные выше,
а также здесь не упомянутые, содер-
жат ряд неясностей. Это следует хо-
тя бы из того, что для объяснения
ледниковых периодов предложено
свыше 40 различных гипотез. Но во
всех этих гипотезах признается, что
имели место коренные изменения ха-
рактера циркуляции океана и атмо-
сферы на Земле.
Как показывают данные табл.
9-3, анализ ископаемых говорит о
том, что в прошлом климат Земли в
целом был более теплым, чем теперь.
Геологические события последующих
периодов, например, подъем конти-
нентов и эрозия, частично уничтожи-
ли признаки чисто климатических из-
менений.
величин, называемые нормами, а
также амплитуды суточного и годо-
вого хода этих величин. Изучается
влияние осадков, широты места, со-
отношения площадей и расположения
континентов и океанов, рельефа и
других факторов на климат и его
изменения. Климатологи выявляют
причины и кратковременных, и дли-
тельных колебаний климата.
Краткое содержание главы
Метеорология и климатология ис-
пользуют одни и те же исходные
данные. Но в задачу климатологии
входит выявление с помощью этих
данных длительных статистических
трендов (тенденций), охватывающих
обширные области на земной поверх-
ности. Для установления характери-
стик различных климатических об-
ластей Земли используют многолет-
ние средние суточные, месячные и го-
довые значения метеорологических
Ключевые слова
абсолютный
градусе-день
климатология
норма
рельеф
синоптическая климатология
среднее
экстремальный (крайний)
189
Глава 10
Климаты Земли
Характеристика климатических усло-
вий, используемая при описании то-
го или иного района, представляет
собой комплекс средних суточных,
месячных и годовых значений всех
метеорологических величин, а также
данных об их изменчивости. Каждая
метеоролопическая величина непо-
средственно влияет на другие харак-
теристики состояния атмосферы, ко-
торые в сочетании и взаимодействии
и создают то, что мы называем «кли-
матическими условиями”. Любые из-
менения, в определенных границах,
климатических условий даже в од-
ной и той же климатической области
влияют на растительный и живот-
ный мир, приспосабливающийся к
климатическим условиям данной об-
ласти. Деятельность человека и его
самочувствие также зависят от кли-
матических условий. Наконец, эконо-
мическое и особенно сельскохозяйст-
венное значение каждого географиче-
ского района непосредственно опре-
деляется его климатом.
Используя те или иные физико-
географические и метеорологические
характеристики отдельных районов,
метеорологи и климатологи пытались
классифицировать климаты Земли.
Одним из критериев для классифика-
ции климатов служит температура
воздуха. В качестве основы для
классификации климатов используют
также данные об осадках. Еще од-
ним показателем для выделения кли-
матических областей служит расти-
тельный покров. Наконец, в качестве
критерия для классификации клима-
тов берут данные о преобладании тех
или иных воздушных масс.
Для того чтобы понять, каким
образом климатологи проводят свои
исследования, познакомимся с систв’
мой классификации климатов.
Рис. 10-1. Тундра Аляски.
Основные
климатические
зоны Земли
Сравнивать различные климатические
условия легче, если описывать их об-
щими терминами. По данным о тем-
пературе воздуха в географических
поясах можно сделать широкие обоб-
щения. Дальнейшую детализацию
проводят, учитывая рельеф местно-
сти, близость континентов или водо-
емов и т. д.
Тропические широты
Зону тропического климата ограничи-
вают на севере и на юге районы,
в. которых средняя температура са-
мого холодного месяца не ниже
18°С. Внутри этой климатической зо-
ны лежит экваториальный пояс по-
ниженного давления, созданный
внутритропической зоной конверген-
ции.
191
Главная особенность зоны тро-
пического климата — сильные дожди,
сопровождаемые грозовой деятель-
ностью. Преобладающая в эквато-
риальной зоне затишья высокая влаж-
ность воздуха благоприятствует су-
ществованию густых и влажных тро-
пических лесов (джунглей). В пери-
оды, когда внутритропическая зона
конвергенции перемещается на юг
или на север, происходят небольшие
межсезонные изменения климатиче-
ских условий. Однако значительных
контрастов между количеством осад-
ков в разные сезоны, типичных для
более высоких широт, в зоне тропи-
ческого климата не бывает*.
Из данных табл. 10-1 вчдно, что
в Индонезии количество осадков го-
Т а блица 10-1. Данные для двух городов,
находящихся в зон» тропического климата
{средняя месячная температура воздуха
и месячная сумма осадков)
Месяц	Барумбу (Заир) ' 1°15' с. ш„ 23°29’ в. д.		Амбоина (Индонезия) 3°42’ ю. ш. 128°10' в. д.	
	°C	мм	°C	мм
Январь	25	76	28	127
Февраль	26	76	28	127
Март	26	152	28	127
Апрель	26	178	28	305
Май	26	152	27	508
Июнь	25	152	26	635
Июль	25	178	25	605
Август	24	152	26	407 '
Сентябрь	25	178	26	254
Октябрь	24	203	27	152
Ноябрь	24	178	28	127
Декабрь	24	127	28	127
Среднее Сумма	25	1802	27	3501
Таблица 10-2. Данные для станции,
находящейся в зоне муссонного климата
(средняя месячная температура воздуха
и месячная сумма осадков
Месяц	Акьяб (Бирма) 20б08' с. ш., 92°55' в. д.	
	°C	мм
Январь	21	3
Февраль	22	6
Март	26	10
Апрель	28	51
Май	29	407
Июнь	27	1142
Июль	27	1397
Август	27	1142
Сентябрь	27	Б84
Октябрь	27	479
Ноябрь	26	127
Декабрь	22	20
Среднее Сумма	26	5368
раздо более изменчиво, чем напри-
мер, в Заире, хотя колебания тем-
пературы в этих районах незначи-
тельны. Чередуются высокие и низ-
кие температуры здесь тоже иначе,
чем в умеренных широтах (см. так-
же табл. 110-2).
Умеренные широты
В зоне климата умеренных широт
средняя температура самого теплого
месяца составляет около 25°С. Боль-
шая часть этой климатической зоны
лежит между очагйми формирования
разных воздушных масс (теплых и
холодных). Во многих районах этой
эоны климат сухой — здесь находят-
ся засушливые и полузасушливые
пустыни и степи.
192
На западных побережьях конти-
нентов в южной части этой зоны
климат относится к средиземномор-
скому типу. Температуры здесь уме-
ренные, влажная зима и сухое лето
обусловлены поясом повышенного
давления. На восточных же побе-
режьях континентов колебания тем-
пературы более значительны, чем на
западных, находящихся под воз-
действием континентальных воздуш-
ных масс. Соответственно этрму кли-
мат восточных побережий ближе к
климату тропических широт.
В северной части зоны умерен-
ных широт, в поясе преобладающего
западного переноса, колебания тем-
пературы еще значительнее, осадки
изменчивы, а господствующий степ-
ной климат обусловливает развитие
обширных луговых пространств.
Полярные районы
В полярных районах встречается
лишь несколько видов животных, а
растительный мир представлен мел-
кими и низкорослыми видами. Сред-
няя температура самого теплого ме-
сяца составляет 10°С. В этих райо-
нах бывает очень короткое лето с
ясной солнечной погодой, хотя при-
ход солнечной радиации незначите-
лен. Осадков здесь выпадает тоже
немного, но зато есть вечная мерз-
лота.
Другие факторы,
влияющие на климат
На формирование климатов различ-
ных районов Земли сильно влияют
и многие факторы, не зависящие от
широты, например рельеф, близость
крупных водоемов, режим ветра и
т. д. Факторы, связанные с рельефом
местности, оказывают свое влияние
на любой широте.
Ветер. Рассматривая влияние ве-
тра на климат, важно ’знать, где
сформировался очаг этого воздушно-
го потока, в жарком или в холодном
районе, влажном или сухом, кроме
того, над какими районами воздуш-
ный поток перемещался и изменял
свои свойства.
Континентальный климат. Обыч-
но это сухой климат, типичный для
глубинных районов континентов, где
количество осадков незначительное,
влажность воздуха в течение всего
года низкая. Амплитуда колебаний
температуры воздуха зависит от ши-
роты данного района. В тропическом
Таблица 10-3. Дад^ые для двух гер*д!в,
находящихся в зоне полярного климата
(средняя месячная температура воздуха
и месячная сумма осадков)
Месяц	Чикаго (штат Иллинойс) 41°53' с. ш., 87°38' з. д.		Линкольн (штат Неб- раска) 40°49' с. ш., 96°42' з. д.	
	°C	мм	°C	мм
Январь	-4	51	-4	15
Февраль	-3	51	-3	23
Март	2	51	4	25
Апрель	9	76	11	76
Май	14	102	17	102
Июнь	19	102	22	102
Июль	23	76	26	102
Август	22	76	24	76
Сентябрь	19	76	20	76
Октябрь	12	51	13	51
Ноябрь	5	51	4	25
Декабрь	-1	51	-2	25
Среднее Сумма	16	814	11	698
193
поясе Земли для континентального
климата характерны малые колеба-
ния температуры, а в умеренных ши-
ротах межсезонные ее контрасты мо-
гут быть большими. Пустыни и сте-
пи — самое яркое проявление сухого
континентального климата * (табл.
Ю-З).
Морской климат. В районах с
морским климатом, особенно на океа-
нических островах, колебания темпе-
ратуры воздуха невелики, она очень
незначительно изменяется от дня к
ночи и от лета к зиме. Вследствие
смягчающего влияния крупного водо-
ема температурные колебания здесь
отстают от изменений солнечной ра-
диации значительно больше, чем на
континентах.
Таблица 10-4. Данные для двух городов,
один из которых находится в зоне морского
арктического климата, а другой в зоне
континентального климата тундры (средняя
месячная температура воздуха и месячная
сумма осадков)
Месяц	Вардё (Нор- вегия) 70°22' с. ш., 31°06' в. д.		Барроу (Аляска) 71°18' с. ш., 156°47' з. д.	
	°C	мм	°C	мм
Январь	-5	76	-27	6
Февраль	-6	51	-28	3
Март	-4	51	-26	3
Апрель	-1	51	-18	3
Май	2	25	-8	3
Июнь	6	25	1	8
Июль	10	51	4	23
Август	10	51	3	25
Сентябрь	6	51	-1	13
Октябрь	2	76	-8	13
Ноябрь	-1	51	-18	8
Декабрь	-3	51	-24	6
Среднее Сумма	1	610	-12	114
Из табл. 10-4 можно видеть, что
влияние теплого Северо-Атлантиче-
ского течения обнаруживается, на-
пример, в меньшей амплитуде коле-
бания температуры, т. е. в более ров-
ной температуре в Варде (Норвегия)
по сравнению с Барроу (Аляска).
Более сильное влияние моря в Варде
проявляется также и в количестве
осадков в этом пункте.
Климат прибрежных районов.
Климат побережья — прямой резуль-
тат влияния морских течений, а так-
же ветра, подвергающегося воздейст-
вию этих течений. Побережья лежат
в переходной зоне между областями
с морским и континентальным клима-
том. В поясе преобладающего запад-
ного переноса на западных берегах
континентов климат морской, на во-
сточных—континентальный. В поясе
же пассатов восточные берега конти-
нентов более тяготеют к морскому
климату, а западные — к континен-
тальному.
Климат гор и плоскогорий. Влия-
ние рельефа на климат заметнее все-
го в горных районах и особенно на
плоскогорьях. Температура воздуха,
конечно, понижается с увеличением
высоты места над уровнем моря.
Осадки в горных районах чаще вы-
падают на высотах в среднем до
2100 м, выше сезонные суммы осад-
ков быстро уменьшаются. Восходя-
щее движение воздуха по склонам
гор уменьшает амплитуду колебания
его температуры и сглаживает меж-
сезонные ее контрасты. На плоско-
горьях воздух перемешивается слабо
и становится довольно устойчивым,
вследствие чего амплитуда измене-
ний его температуры здесь значи-
тельно больше, чем равнинами.
Горная цепь часто служит раз-
делом между климатическими зона-

ми, причем эффективность раздела
зависит от преобладающего направ-
ления ветра. Если воздух вынужден
подниматься по склонам гор, его
свойства сильно изменяются. Это
приводит к тому, что воздушные мас-
сы, формирующиеся на наветренных
и на подветренных склонах гор,
сильно различаются.
Классификации климатов*
Любые климатические условия изме-
няются в определенных пределах.
Однако значения метеорологических
величин могут встречаться в почти
беспредельном числе сочетаний. Для
выделения разных типов климата бы-
ло предложено большое число его
классификаций. Почти все классифи-
кации были разработаны в XX в.
Одну из первых классификаций кли-
матов предложил В. Кёппен (1846—
1940).
Классификация климатов Кёппена
Классифицируя климаты, Кёппен рас-
сматривал пять групп растительного
покрова, встречающихся на Земле.
Каждую группу он подразделил в
соответствии с преобладающими ме-
теорологическими величинами (табл.
10-5) и обозначил сочетанием букв,
которое отражает температуру, осад-
ки и другие характеристики клима-
та данной группы. Классификация
связывает климат и растительный по-
кров в объективную систему вели-
чин, составляющих данные климати-
ческие условия.
Первая буква в обозначении
группы означает общее описание кли-
мата данного района, следующие
буквы характеризуют сезонную сум-
му осадков, температуру и другие
климатические факторы. Каждый тип
климата относится лишь к конкрет-
ному району с соответствующим ти-
пом растительного покрова, темпера-
турным режимом и другими условия-
ми. Классификация, предложенная
Кёппеном в начале текущего столе-
тия и имеющая географическую ос-
нову. была дополнена и уточнена, но
в основе ее сохранился подход, ис-
пользованный Кёппеном.
Классификация Торнтвейта
Работа Кёппена послужила толчком
для разработки других классифика-
ций климатов. Буквами А, В, С и
т. д. в этих классификациях обозна-
чены разные варианты сезонных зна-
чений температуры,,/ осадков и дру-
гих метеорологических величин. Та-
кие обозначения облегчают таблич-
ное представление классификаций.
Из всех классификаций, предло-
женных после классификации Кёппе-
на, по-видимому, более известна клас-
сификация, разработанная К. Торнт-
вейтом в 1940-х годах (табл. 10-6).
Хотя обе классификации различают-
ся во многих коренных вопросах,
они характеризуют попытки клима-
тологов использовать статистический
анализ метеорологических величин.
Основными при этом служат данные
о температуре воздуха и об осад-
ках. Однако классификация Кёппена
опирается на тип растительности, а
классификация Торнтвейта пытается
обойтись без учета растительности.
Конечно, в обеих классификаци-
ях есть свои нерешенные вопросы.
195
Таблица 10-5. Классификация климатов по Кёппену
А	Мегатермический — климат тропических	а — температура самого теплого месяца вы-
В	дождей Средняя месячная температура воздуха во все месяцы выше 18°С Засухоустойчивый (ксерофильный) сухой климат BS — полуза^ушливый климат или кли- мат степей, BW — засушливый климат или климат пустынь	ше 22,2° С b — температура самого теплого месяца ни- же 22,2° С с — менее 4 месяцев с температурой выше 10° С d — менее 4 месяцев с температурой выше 10° С, но средняя температура самого холодного месяца ниже —38° С
С	Мезотермический климат — умеренно теплый, дождливый, без регулярного снежного покрова Климат лесной зоны. Средняя темпера- тура самого холодного месяца от 0° С до 18,2° С, самого теплого — выше 10° С	f— равномерная влажность, дождь выпадает во все месяцы h —жаркий, сухой, средняя температура всех месяцев выше 0° С
	Микротермический (бореальный) кли- мат — холодный климат лесной зоны с ус- тойчивым снежным покровом в зимние месяцы Средняя температура самого холодного месяца ниже 0° С, самого теплого - вы- ше 10° С	к —холодный, сухой, средняя температура хотя бы одного месяца ниже 0° С
Е	Экистотермический климат — снежный климат полярных областей Средняя температура самого теплого ме- сяца ниже 10° С ЕТ - климат тундры, температура самого теплого месяца ниже 10° С, но вы- ше 0° С ЕР — климат вечного мороза, средняя тем- пература во все месяцы ниже 0° С	s — сухое лето w—сухая зима ш—муссонные дожди, короткий сухой сезон, дожди тропических лесов п —частые туманы
Таблица 10-6. Классификация климатов по Торнтвейту
Индекс влажности	Тип климата	Температура
А 128	Избыточно влажный	А’ Тропический
В 64-127	Сырой	В’ Мезотермальный
Са 32-63	Влажный	С’ Микротермальный
Сх 21-31	Слабоувлажненный	D’ Тайга
D 0-20	Полузасушливый	Е’ Тундра
Е Ниже 0	Засушливый	F’ Вечная мерзлота
Внутригодовое распределение осадков
г Примерно одинаковые суммы осадков во все сезоны
d Дефицит осадков во все сезоны
w Дефицит осадков зимой
s Дефицит осадков летом
196
Поэтому и сами авторы, и другие
ученые предлагали много усовер-
шенствований. Обе классификации
нашли себе применение и спо-
собствовали дальнейшим исследова-
ниям в области климатологии.
Торнтвейт- выделяет шесть глав-
ных климатических областей, не свя-
занных с характером почвы или с
другими географическими особенно-
стями. Каждая область далее под-
разделяется по температуре воздуха
и осадкам, характеризуемым отноше-
нием месячной суммы осадков к та-
кой же сумме испарения. Границы
между климатическими областями
определяют расчетным методом, ос-
нованным на данных о количестве
воды, поступающей в данную об-
ласть и уходящей из нее. Такой под-
ход отличает данную классификацию
и от классификаций, в которых учи-
тывались только осадки, и от клас-
сификаций, в которых использовал-
ся чисто географический подход, ибо
в ней в первую очередь рассматрива-
ется вода, которую можно использо-
вать в сельскохозяйственных целях.
Торнтвейт ввел в рассмотрение „ин-
декс влажности1’, представляющий
собой отношение месячных сумм
осадков и испарения.
С учетом этих критериев выделе-
ны области вечной мерзлоты, тунд-
ры, тайги, микротермического кли-
мата, мезотерммческого климата и
тропическая*.
Классификация климатов по
характеру воздушных
масс
Еще одну классификацию климатов
создали, взяв за основу почти исклю-
чительно воздушные массы и их роль
в той или иной географической обла-
сти. В этой классификации обобщен-
ную картину климатов Земли постро-
или по данным о повторяемости воз-
душных масс каждого типа, прохо-
дящих над каждой областью в раз-
ные сезоны года, используя для это-
го результаты ежедневных наблюде-
ний на всех метеостанциях, распо-
ложенных в данной области. Об-
ласти выделены в соответствии с их
растительным покровом, режимом
температуры и осадков.
В этой классификации рассматри-
ваются три группы климатов, соот-
ветствующие трем крупным широт-
ным зонам и воздушным массам,
преобладающим в каждой такой
зоне.
Рис. 10-2. Ледниковые отложения в
Исландии. Каждая темная и светлая
полоса на фотографии соответству-
ет отложению за отдельный год.
197
Экваториальные и тропические
воздушные массы преобладают в
низких широтах. Здесь наблюдается
высокая температура воздуха, господ-
ствует пассат, располагаются суб-
тропический пояс высокого давле-
ния и внутритропическая зона кон-
вергенции.
Тропические климаты низких ши-
рот подразделяют на засушливые,
полузасушливые, муссонные, дождли-
вые и переменные засушливо-влаж-
ные.
Арктические и полярные воздуш-
ные массы преобладают в высоких
широтах. Термин „арктический воз-
дух” часто используется для опи-
сания исключительно холодных воз-
душных масс, формирующихся в по-
лярных районах. Обычно в этих рай-
онах нет лета или же оно бывает
очень коротким, а зима очень долгая
и очень холодная (рис. 10-2). Отдель-
ными климатами этих широт явля-
ются климат тайпи (субарктиче-
ский), климат тундры и полярный
климат.
Тропические и полярные воздуш-
ные массы встречаются друг с дру-
гом на «поле боя», в умеренных ши-
ротах, когда теплый воздух движет-
ся на север, а холодный на юг. Эти
две совершенно различные воздуш-
ные массы начинают энергично взаи-
модействовать друг с другом, поэто-
му здесь часто развивается ин-
тенсивная циклоническая деятель-
ность, образуются атмосферные
фронты.
Метеорологические условия силь-
но меняются в зависимости от того,
какая воздушная масса находится
над районом. Однако ни одна из этих
двух масс не становится преобладаю-
щей на сколько-нибудь длительное
время.
198
В результате взаимодействия
этих двух воздушных масс формиру-
ются следующие типы климатов:
влажный континентальный (холодное
лето и теплая зима), климат умерен-
ных широт (засушливый или полуза-
сушливый), субтропический (сухой
или влажный) и морской.
Краткое содержание главы
Ключевые слова
Классификация климатов дает пред-
ставление о том, как различаются
климаты в основных широтных поя-
сах. Характер климата определяется,
кроме широты, еще и другими фак-
торами. Имеются, например, клима-
ты: тропический, полярный, климат
умеренных широт, морской, континен-
тальный и другие. С разным успехом
использовались классификации, пред-
ложенные, в частности, Кёппеном,
Торнтвейтом и другими авторами.
Классификация Кёппена увязывает
климаты с типом растительного по-
крова, а классификация Торнтвейта
использует индекс влажности (рис.
10-3).
индекс влажности
классификация Кёппена
классификация Торнтвейта
климатические условия
морской климат
побережье
пустыня
степь
Рис. 10-3. Отпечатки папоротника в
каменном угле.
Глава 11
Погода и наше
здоровье
Непрерывно растущий уровень про-
мышленного производства приводит
к быстрому увеличению использова-
ния разных видов сырья и топлива,
а также к усилению выброса в ат-
мосферу отработанных газов и дру-
гих отходов производства. Одной из
самых насущных и трудных проблем
современности является борьба за
чистоту атмосферы, и не только в от-
дельных районах. Различные виды
загрязнений — от твердых частиц до
газообразных выхлопов двигателей
внутреннего сгорания — непосредст-
венно влияют на здоровье человека.
Миллионы людей на земном шаре
изо дня в день подвергаются влия-
нию атмосферных загрязнений.
Воздействие человека на атмо-
сферу началось' несколько столетий
тому назад, но главные проблемы
возникли, когда широко стало рас-
пространяться использование камен-
ного угля и нефти, т. е. примерно
в XIX в. Загрязнение атмосферы ус-
корили двигатели внутреннего сго-
рания, а потом и радиоактивные вы-
бросы.
Современный технический прог-
ресс вызвал ряд * явлений, которые
ставят под угрозу само существова-
ние человечества. Технические дости-
жения наших дней, обещающие сде-
лать человеческую жизнь несколько
более легкой, era л и чем-то вроде
•знаменитого „чудов1ищ1а Франкен-
штейна”* и грозят совершенно раз-
рушить то шаткое равновесие, кото-
рое на протяжении тысячелетий
установилось в природе. Загрязнение
атмосферы, вод и естественной среды
грозит уничтожить все столь много-
обещающие достижения технического
прогресса на нашей планете.
За последние 100 лет в резуль-
тате деятельности человека в' атмо-
сферу поступило около 360 миллиар-
дов тонн углекислого газа, увеличив
содержание его в атмосфере на 13%.
Никто пока не знает точно, какие
отдаленные последствия это будет
иметь для нашего климата. Однако
если гипотезы, имеющиеся на этот
счет, правильны, то температура воз-
духа на Земле повысится. Так как
все возрастающее количество угле-
кислого газа будет растворяться в оке-
анах, то это повлияет и на океаниче-
ские процессы. Тем временем мно-
жество разнообразных загрязнений
будет продолжать пагубно воздейст-
вовать на человека и на другие жи-
вые организмы, населяющие нашу
планету. В настоящее время атмо-
сфера содержит около 320 частей уг-
лекислого газа на миллион. Это за-
метно больше тех 290 частей, кото-
рые содержались в воздухе около
Рис. 11-1. Микрофотография некото-
рых веществ, содержащихся в воз-
духе.
13 П57
201
1860 г., т. е. к началу современной
промышленной революции- По оцен-
кам, на 2000-й год количество угле-
кислого газа составит уже примерно
380 частей. Задача науки в настоя-
щее время состоит в том, чтобы оце-
нить те изменения климата,которые
уже произошли в результате увели-
чения содержания углекислого газа
в атмосфере, и предсказать возмож-
ное его воздействие на климат, а
также на процессы обмена в живых
организмах. На рис. 11-1 представ-
лены твердые частицы, наряду с га-
зообразными примесями загрязняю-
щие воздух, которым мы дышим.
Урбанизация, загрязнение
окружающей среды
и здоровье человека
Самые тяжелые последствия за-
грязнения атмосферы наблюдаются в
городах. За истекшее столетие на-
селение многих городов мира резко
увеличилось. Крупнейшие города рос-
ли очень быстро и вместе с города-
ми-спутниками образовали колос-
сальные мегалополисы, расположен-
ные преимущественно на Главных
торговых путях и побережьях. Со-
гласно переписи 1910 г., в США
всего 46% населения проживало
в городах, а по переписи 1970 г.
численность городского населения-,
заметно превысила 70%*. В качест-
ве примера можно указать на Лос-
Анджелёс, население которого вы-
росло за этот период в 8 раз, а на-
селение Альбукерке в штате Нью-
Мексико — в 20 раз. Огромные
массы людей и результаты их про,из-„
водственной деятельности оказали
Рис. 11-2. Выхлопные газы автомо-
биля, являющиеся главной причиной
загрязнения воздуха.
большое влияние на окружающую
среду в таких густо населенных
центрах (рис. 11-2).
Города и погода
Город создает своеобразное сочета-
ние многочисленных факторов, воз-
действующих на атмосферу. Высокие
строения влияют на приход солнеч-
ной радиации, циркуляцию воздуха
и его конвекцию совершенно иначе,
чем поля и лесные массивы.
Бетон городских улиц и строе-
ний проводит тепло примерно втрое
быстрее, чем почва. Поэтому город
поглощает больше тепла и дедает
это быстрее; чем малонаселенная
местность. Улицы и здания города
накапливают огромное" количество
тепла. Вечером, когда начинается
радиационное выхолаживание, это
202
тепло выделяется в атмосферу
(рис. 11-4). Кроме того, высокие
здания в центральной части совре-
менных городов действуют как «вет-
роломы» или «ветровые ущелья».
В окрестностях высотных городских
зданий нормальная циркуляция воз-
духа нарушается, усиливается его
турбулентное перемешивание. Многие
городские здания сами служат ис-
точником тепла, зимой поступающего
в атмосферу в результате работы
отопительных систем, а летом выде-
ляющегося при работе установок
для кондиционирования воздуха
в этих зданиях. Это тепло добавля-
ется к тем огромным его количест-
вам, которые поглощаются зданиями
в периоды большого прихода сол-
нечной радиации. В связи со всеми
этими причинами температура возду-
ха ib городе обычно выше, чем в его
окрестностях.
В городе возникают и другие
особые условия, не наблюдающиеся
в окружающих районах, например
удаление воды, собирающейся при
выпадении осадков. Вода, стекая по
водосточным трубам и желобам
в канализацию, а затем поступая
в виде подземных ручьев в ближай-
шие реки и моря, не попадает в поч-
ву, как это происходит на полях
и в лесах. Там при испарении дожде-
вой воды с увлажненной почвы
происходит охлаждение ее, чего нет
Рис. 11-3. Плотность населения
-----1000
203
Рис. 11-4. Нью-Йорк в облаке ат-
мосферных загрязнений (смог).
в городах. Это также способствует
накоплению тепла в городе.
В городском воздухе содержится
много загрязняющих примесей, не
встречающихся <в пригородах
и в сельской местности. Твердые
частицы до некоторой степени отра-
жают солнечные лучи и этим влия-
ют на приход солнечной радиации
в городе. Однако это отражение не
компенсирует действие других
перечисленных выше причин, вызы-
вающих накопление тепла в цент-
ральных частях города. Более того,
эти примеси препятствуют нормаль-
ной теплоотдаче в атмосферу снизу,
т. е. от самого города, что также
помогает накоплению тепла в го-
роде.
Вторичным результатом наличия
примесей в городском воздухе явля-
ется превращение капель дождя
в растворы кислот. Когда над горо-
дом выпадает дождь, углеродистые
и сернистые дымы легко растворяют-
ся в дождевых каплях. Поэтому ка-
пли становятся слабыми растворами
серной или других кислот, оказываю-
щих разрушительное действие на зда-
ния, их арматуру, скульптурные
украшения и т. д. Выхлопные газы
влияют также на легкие людей, вы-
нужденных их вдыхать.
Таким образом, целый комплекс
особых условий города весьма; не-
благоприятно влияет на его климат.
При ночном радиационном выхола-
живании улиц и строений, особенно
в центре города, верхние слои город-
ского воздуха оказываются теп-
лее — образуется температурная
инверсия. Инверсия же, которая над
городом наблюдается чаще, чем над
сельской местностью, замедляет
ночное выхолаживание, что дополни-
тельно способствует накоплению
тепла в центре порода (рис. 11-5).
При инверсии, кроме того, пре-
пятствующей удалению пылинок из
воздуха, над городом образуется
куполообразная мутная пелена, са-
мая плотная часть которой удержи-
вается над центром. Такая пелена,
богатая гигроскопичными ядрами
конденсации,' благоприятствует воз-
никновению плотного густого тума-
на. Из городского воздуха эти ядра
конденсации не удаляются турбу-
лентным перемешиванием столь лег-
ко, как из воздуха в сельских
204
районах. Обычное очищающее дейст-
вие холодного ночного ветра в горо-
де тоже в значительной степени
ослаблено или даже полностью пре-
кращается.
X. Ландсберг, бывший директор
отдела климата бюро погоды США,
провел ряд исследований погодных
и климатических условий в городах
по сравнению с сельской местностью.
В своих работах он перечисляет
основные изменения условий, созда-
ваемые городом. Некоторые из его
заключений состоят в следующем:
1)	приход солнечной радиации
на горизонтальную площадку в горо-
де на 15% меньше, чец. в его окре-
стностях;
2)	приход ультрафиолетовой ра-
диации в городе значительно сни-
жен — летом на 5%, а зимой даже
на 30% ниже нормального;
3)	средняя годовая относитель-
ная влажность воздуха в городе за-
нижена на 6%*;
* 4) в .городах на 10% больше
дней с низкой облачностью и выпа-
дает на 10% больше осадков, чем
в сельской местности;
5) средняя годовая скорость
ветра в городе уменьшена на 25%;
6) повторяемость туманов в го-
роде летом повышена на 30%, а зи-
мой даже на 100% по сравнению
с пригородами**.
Таковы самые существенные
различия погодных и климатических
условий в городе и его окрестно-
стях. Как видим, они многочисленны
и отнюдь не малы. Наоборот, они
довольно значительны и устойчиво
удерживаются в течение года. Кли-
мат города по сравнению с климатом
сельской местности имеет и некото-
рые преимущества. Однако нужно
иметь в виду, что эти преимущества
очень малы по сравнению с гораздо
более вредными эффектами. Изуче-
ние погоды города показывает, что
дней со снежным покровом здесь
меньше в среднем на 14%. Следова-
тельно, период, пригодный для садо-
водства и огородничества, в городе
более продолжителен. Вследствие
медленной отдачи тепла в атмосферу
и наличия собственных источников
тепла этот период в городе длится
на 3—4 недели дольше, чем за
городом.
Многие виды загрязнения, свя-
занные с выхлопными газами авто-
мобильных двигателей, а также
и с промышленной деятельностью,
канцерогенны. Их вред становится
еще более очевидным, если учесть,
что некоторые примеси обладают
свойством постепенно накапливаться
Рис. 11-5. Купол неподвижного воз-
духа над городом тормозит атмо-
сферную циркуляцию и вызывает на-
копление загрязнений.
205
в атмосфере. Примеси свинца
и. мышьяка могут задерживаться
в организме человека. Выводятся они
из организма в процессе обмена ве-
ществ медленнее, чем накапливают-
ся. Поэтому первоначально незначи-
тельное их содержание с течением
времени может стать заметным.
К перечисленным проблемам
большого города добавляется еще
одна. Это проблема «шумового за-
грязнения». Хотя она и нетипична,
но все же затрагивает рядового жи-
теля города. К тому же шум может
сопровождаться и загрязнением воз-
духа (рис. 11-6)! Вблизи почти всех
крупных городов или непосредст-
венно в них есть аэропорт. Поэтому
жители таких городов испытывают
сильный шум, связанный с работой
реактивных двигателей современных
самолетов, особенно во время взлета
и посадки. В открытой местности
этот шум обычно быстро затихает.
Однако в городе, в случаях, когда
имеется температурная инверсия
и очень слабый ветер, часто возни-
Рис. 11-6. Шум и выхлопы реактив-
ных двигателей — повседневное яв-
ление в аэропортах.
кают так называемые воздушные
ямы. При этих условиях шумовые
эффекты от самолетов накладывают-
ся на и без того высокий уровень
городского шума. Жалобы горожан
на шум от самолетов не лишены
известных оснований. Шум этот
действительно иногда удерживается
довольно длительно.
Адаптация к погоде
и климату
Воздух играет самую важную роль
в повседневном обмене веществ в На-
шем организме. Мы можем в течение
длительного времени существовать
без пищи и по нескольку дней обхо-
диться без воды. Но без воздуха
никто не проживет более нескольких
минут*. Поэтому наличие чистого,
свежего воздуха является важней-
шим условием здоровой окружаю-
щей среды.
Если мы поднимаемся в атмо-
сфере на значительную высоту, то
уже на высоте около 2 км над по-
верхностью земли дефицит кислорода
начинает ощущаться нашим орга-
низмом: появляются головная боль
и тошнота. На высоте 6 км недоста-
ток кислорода становится опасным.
Пилот, совершающий полет на этой
высоте без кислорюднрго прибора,
теряет контроль над собой, а у мно-
гих людей происходит полная потеря
сознания.
Однако «некоторые люди пре-
красно приспособились к дефициту
кислорода. Население города Ла-Пас
в Боливии живет на высоте 3,5 км
над уровнем моря и прекрасно себя
чувствует. Город Лхаса в Тибете
206
Рис. 11.7. Приспособление к местно-
му климату.
вполне обжит, хотя лежит он на вы-
соте около 4 км. В воздухе здесь
содержится всего 62% от количества
кислорода на уровне моря*.
Человеческие расы заметно раз-
личаются по реакции на изменение
окружающей среды, что объясняется
наследственностью и медленной ак-
климатизацией. Конечно, жизнь на
Земле сохранилась благодаря спо-
собности живых организмов и в
том числе человека приспосабли-
ваться к изменениям окружающей
среды.
Однако следует помнить, что из-
менения Эти происходили медленно,
на протяжении многих тысячелетий,
так что процессы акклиматизации
тоже шли очень медленно.
Люди задумываются теперь над
тем, как использовать эту способ-
ность живых организмов акклимати-
зироваться в неблагоприятных усло-
виях, например, когда надо, чтобы
меняющиеся или неблагоприятные
метеорологические условия не нанес-
ли ущерба урожаю. Так, частые за-
сухи на Филиппинах заставили вы-
вести засухоустойчивые виды таких
растений, как рис и кукуруза, являю-
щихся там главными продуктами
сельского хозяйства. Долгие поиски
закончились выведением «скороспе-
лых сортов риса и кукурузы, исполь-
зованных для развития новых отрас-
лей земледелия. Эти новые сорта
выращиваются на орошаемых зем-
лях и не только успешно противо-
стоят засухам, но дают урожай,
впятеро больший, . чем прежние
культуры даже при благоприятных
условиях.
В генетике можно найти много
примеров выведения новых сортов
зерновых культур, способных пере-
носить неблагоприятные и резко
меняющиеся климатические условия.
С увеличением загрязнения атмо-
сферы надобность в этом резко
возросла. Например, многие расте-
ния под воздействием сернистого
Рис. 11-8. Растение, испытывающее
хлороз.
207
газа, выделяющегося при некоторых
производственных процессах, испы-
тывают так называемый хлороз. Он
заключается в том, что хлорофилл
растения медленно разрушается
и листья приобретают болезненный
желтоватый оттенок. Ослабленные
растения становятся более воспри-
имчивыми к болезням и поражению
вредителями (рис. 11-8).
Хлороз впервые был обнаружен
в хвойных лесах Калифорнии
в 1955 г. Через 15 лет деревья по-
гибли на площади около 18 000 га.
На 21 000 га деревья были сильно
повреждены, а на 24 000 га отмеча-
лись признаки начинающегося быст-
рого хлороза. Пытаясь найти сорта,
устойчивые против такого поврежде-
ния, ученые воспроизводили действие
сернистого смога на 23 вида расте-
ний. Предполагалось таким образом
получить породы деревьев, пригодные
для восстановления лесов в районах,
подвергшихся разрушительному воз-
действию сернистого газа.
Адаптация человека
Естественно, что человек не может
быстро приспосабливаться к измене-
нию климатических условий. Невоз-
можно «вывести устойчивые породы»
людей (как это делается с растения-
ми). Человек смог пережить измене-
ние климатических условий Земли
потому, что он в определенных пре-
делах адаптируется к данным усло-
виям или же постепенно приспо-
сабливается к неблагоприятным
воздействиям.
В США были проведены много-
численные исследования приспособля-
емости человека к различным типам
климата (см. табл. 8-1). Было уста-
новлено, что человек с большим тру-
дом выживает в холодном климате.
Это же относится и к большинству
животных. В полярных областях мы
находим всего несколько видов птиц
и млекопитающих, а такие холодно-
кровные животные, как пресмыкаю-
щиеся и земноводные, здесь не оби-
тают вовсе. Немногие животные,
встречающиеся в этих районах, явля-
ются теплокровными и обладают гу-
стым мехом или оперением.
Изучение антропометрических
особенностей народов Земли выяви-
ло некоторые, хотя и небольшие
изменения тела человека с измене-
нием широты. Люди, живущие
ближе к полюсам, обычно несколько
ниже ростом, чем люди/ живущие
ближе к тропикам*. Меньший рост
людей, живущих в холодных обла-
стях, уменьшает площадь их сопри-
косновения с атмосферой и этим
способствует сохранению теплоты их
тела.
Люди, переселяясь из одних об-
ластей Земли в другие, выживали
потому, что стремились хотя бы
в небольшой степени изменить
и окружавшую их среду, чтобы она
отвечала их нуждам. Лишь немно-
гие области Земли были пригодны
для обитания первобытных людей.
Оптимальные условия для жизни
человека имелись в Центральной
Африке, тропических районах Южной
Америки и. в Юго-Восточной Азии
(Малайзия, Индонезия и Новая
Гвинея). Отсюда люди постепенно
расселились почти по всей Земле,
везде создавая укрытия (жилища),
защищающие их от неблагоприятных
условий окружающей среды. Для
защиты от непогоды использовалась
также и одежда. Приобретая техни-
208
ческую сноровку, люди постепенно
улучшали свою одежду н свои жи-
лища и увеличивали свои шансы
ва выживание в искусственно со-
зданных ими самими окружающих
условиях.
Старинная песня одного из на-
родов тропического пояса называлась
примерно так: «Только бешеные со-
баки и англичане в полдень выходят
на улицу». Это название было близ-
ко к правде. По мере того как коло-
нисты поселялись в тропических
широтах, многие из них пытались
работать здесь в том же режиме,
к какому они привыкли в умеренных
широтах. Это оказалось без- »
успешным!
Коренные народы тропических
стран выживали значительно легче,
чем поселявшиеся здесь колонисты,
так как научились жить в условиях
изнуряющей жары и работать с пе-
рерывами для отдыха и для сна
в самые знойные полуденные часы.
Колонисты, наблюдавшие за таким
«распорядком дня» местного населе-
ния, создали легенду о якобы «лени-
вых» народах. Однако вскоре они
убедились, что единственный шанс
выжить в этих районах состоит
в том, чтобы перенять обычаи мест-
ного населения, научившегося ра-
зумно жить в тяжелых условиях,
которые оно не могло изменить.
В жарком и влажном тропиче-
ском климате любая тяжелая работа
крайне затруднительна. Выделение
пота, являющееся нормальной при-
способительной реакцией организма
на жару, здесь происходит особенно
сильно. Высокая влажность воздуха
препятствует быстрому испарению
выделяющегося пота и нормальный
охлаждающий эффект его почти не
достигается. По мере выделения
пота 2 миллионами потовых желез
организм человека быстро теряет
влагу и соли. Это приводит к «соле-
вому истощению» организма, на
первой стадии которого у человека
развивается усталость. Дальнейшими
его следствиями становятся судороги
и задержка кровообращения. Нако-
нец, обезвоживание организма при-
водит к смертельному исходу.
Поэтому дневной отдых является
очень мудрым способом адаптации
человека к климатическим условиям.
Изучение роста смертельных случаев
в жаркие и влажные месяцы по срав-
нению с другими сезонами подтвер-
ждает житейскую мудрость так на-
зываемых «ленивых» народов.
Исследования показывают, что
при температуре выше 32°С физиче-
ская работа становится очень за-
труднительной. Успех школьных за-
нятий заметно уменьшается по мере
роста температуры и влажности воз-
духа. Реакции человека при этих
условиях также замедляются. Изуче-
ние несчастных случаев на производ-
стве свидетельствует о том, что
оптимальные условия для работы
создаются при температурах от 12
до 24°С.
Медицинские аспекты
колебания метеорологических
условий
Уже давно известно, что смена вре-
мен года и вообще погода оказывают
влияние rta наше здоровье. Еще
в 400-х годах до н. э. Гиппократ
установил тесную связь между бо-
лезнями человека и погодой. Не-
смотря на ошибочность многих
209
Рис. 11-10а. Микрофотография нор-
мальных легких человека.
Рис. 11-9а. Микрофотография рино-
вируса.
Рис. 11-96. Электромикрофотография
вируса гриппа-А.
Рис. 11-106. Микрофотография лег-
ких шахтера.
210
наблюдений, Гиппократ был первым,
кто отметил, что человек лучше чув-
ствует себя при Сухой погоде, чём
при сырой. Это .его открытие, не-
сомненно, имеет некоторое обоснова-
ние. Летом, когда в воздухе увели-
чивается содержание пыльцы расте-
ний и различных спор, чаще встре-
чаются аллергические заболевания,
создаются благоприятные условия
для размножения бактерий и виру-
сов. В результате более частых
контактов между людьми в это
время года особенно легко распро-
страняются различные инфекции,
переносимые по воздуху. Однако
многие условия, благоприятные для
этого распространения, представляют
собой чисто природйые явления,
и мы мало что можем с ними поде-
лать, кроме лишь соблюдения неко-
торых предосторожностей при обще-
нии друг с другом.
Совершенно иначе обстоит дело
с загрязнением атмосферы, создан-
ным машинами и другими устрой-
ствами. Этот вид загрязнения, пока
он не получил широкого распростра-
нения, можно предотвратить, если
вовремя принять соответствующие
меры для очистки воздуха и водое-
мов. Однако некоторые загрязняю-
щие примеси, первоначально нахо-
дящиеся в воздухе даже в малом
количестве, могут постепенно накап-
ливаться, и потому борьба против
них особенно затруднительна.
Загрязнения воздуха и болезни
человека
Чрезвычайно трудно охарактеризо-
вать городские загрязнения возду-
ха в общем виде. Их количест-
во и вид непрерывно изменяются, и
они перемещаются с места на место.
Помимо влияния при непосредствен-
ном контакте, атмосферные загряз-
нения воздействуют на здоровье че-
ловека еще двумя путями. Один .со-
стоит в снижении сопротивляемости
человека к различным вирусным за-
болеваниям при соприкосновении
с загрязнением. Второй путь состо-
ит в изменении самих вирусов при
соприкосновении с некоторыми вида-
ми атмосферных загрязнений. Неко-
торые болезни человека, приводящие
к расстройству дыхательных путей,
возникают исключительно при атмо-
сферных загрязнениях. Число таких
заболеваний в последние годы возра-
стает (рис. 11-9). Например, в США
число случаев эмфиземы легких со
второй половины 1960-х годов почти
удвоилось (вместо 267 000 стало
510 000 случаев в год), а число та-
ких заболеваний со смертельным ис-
ходом за тот же период более чем
утроилось: 24 452 случая в год вме-
сто прежних 7728. В Англии около
10% всех смертей наступает в ре-
зультате хронического бронхита, где
он является также главным видом
заболеваний промышленных рабочих.
Эмфизема легких, иногда называ-
емая также болезнью курильщиков,
представляет собой разрушение ле-
гочных альвеол. В городах США эта
болезмь 'встречается вдвое чаще, чем
в сельской местности, причем болеют
ею не только курильщики.
Бронхит, являющийся тяжелым
расстройством дыхательных путей,
связан с сернистым газом и некото-
рыми другими особыми атмосферны-
ми примесями. В соответствии с
заключениями медиков, это заболева-
ние сейчас с опасной скоростью рас-
пространяется среди всех групп на-
селения.
211
Астма, которая сильнейшим об-
разом затрудняет дыхание больных,
быстро распространяется в последние
годы. Причины этого до сих пор не
установлены, но удивляет то обстоя-
тельство, что. особенно сильно астма
распространилась на Гавайских ост-
ровах.
Пневмония, обычно являющаяся
вирусным заболеванием, в некоторой
степени увязывается с содержанием
металлов в воздухе.
Гипертония согласуется с содер-
жанием в атмосфере отходов произ-
водства, в состав которых входит
кадмий.
„Фермерские легкие’’ — разруше-
ние легочных альвеол, аналогичное
„черным легким” шахтеров угольных
шахт, вызывается вдыханием про-
дуктов гниения и плесневения ово-
щей, а также запахом удобрений,
столь широко используемых в совре-
менном сельском хозяйстве (рис.
11-10).
Генетические заболевания объяс-
няются несколькими причинами, ко-
торые часто связаны с содержащими-
ся в воздухе отходами химической
промышленности. Есть серьезные ос-
нования полагать, что вызывают эти
заболевания такие вещества, как
формальдегид, перекись водорода,
различные соединения азота и ра-
диоактивные выпадения. Некоторые
исследователи полагают, что эти Ве-
щества могут способствовать также
переходу вирусов в еще более ви-
рулентные формы (рис. 11-11).
Загрязнение атмосферы воздейст-
вует на человека очень медленно и
сначала малозаметно. Поэтому на
ранних стадиях большинства заболе-
ваний трудно с уверенностью уста-
новить, что причина их именно в за-
грязнении, а не в чем-то другом.
212
Когда же в конце концов это выяс-
няется, распространение болезни при-
обретает масштаб эпидемии. Напри-
мер, в Японии столь широко распро-
странилась астма, что она даже по-
лучила название иокогамской, так
как особенно часто встречается в
Иокогаме. Она очень распространена,
в частности, среди американских
военнослужащих в этом городе. (На-
до заметить, что вообще японская
тяжелая промышленность очень силь-
но загрязнила атмосферу над Япо-
нией). Было замечено, что когда эти
военнослужащие получают назначе-
ния в другие места, то симптомы
астмы у них быстро проходят. Одна-
ко одно из исследований показало,
что когда эти военнослужащие вновь
на протяжении нескольких часов ле-
тали над Иокогамой, они снова
начинали чувствовать приступы
астмы.
Три из перечисленных выше бо-
лезней — астма, бронхит и эмфизе-
ма — являются легочными заболева-
ниями. В США эмфизема легких за-
нимает второе место среди самых
тяжелых заболеваний. За последние
10 лет в Калифорний число заболе-
ваний эмфиземой выросло на 400%.
Очень наглядно виден ущерб,
который наносится растительности
вдоль автомагистралей в крупных на-
селенных пунктах. Такие загрязне-
ния, как сернистые дымы, препятст-
вуют свободной циркуляции газов
атмосферы через отверстия на ниж-
ней стороне листьев. Сера препятст-
вует также газообмену, происходяще-
му в легких человека и животных.
Смог в городах особенно сильно дей-
ствует на людей, у которых уже и
без того есть легочные и сердечные
нарушения, а также на молодежь, и
особенно на детей. Старики и дети
Рис. 11-П а. Хромосомы человека:
вверху — нормальные, внизу — пов-
режденные химикалями.
Рис. 11-12. Лондонский смог.
Рис. 11-116. Хромосомы китайского
хомяка вверху — нормальные, вни-
зу — поврежденные радиацией.
особенно восприимчивы к загрязне-
нию атмосферы.
В ноябре 1969 г. над Чикаго
создалась большая концентрация сер-
нистого газа. Такие условия сохраня-
лись с 14 по 20 ноября. За этот пе-
риод число смертей, вызванных ос-
новными рассмотренными причинами,
оказалось на 50 случаев больше, чем
за такие же периоды без повы-
шенной концентрации сернистого га-
за. За это время 11 человек сконча-
лось от трахеального бронхита, явив-
шегося прямым результатом того
удушающего тумана, который в эти
дни стоял над городом. Из 11 смер-
тей, непосредственно вызванных сер-
нистым дымом, 9 пришлось на долю
детей.
Источники загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферы стало на-
столько распространенным явлением
во многих районах Земли, что иног-
да оно даже носит название какого-
либо крупного города, расположенно-
го в данном районе и часто подвер-
гающегося, например, смогу. Так,
лондонский смог вызывается серни-
стыми соединениями, а также сажей
и копотью, чаще всего поступающими
в воздух при сжигании мягких сор-
тов угля. Определенный вклйд вносит
и жидкое топливо. Лос-Анджелесский
CMjpr возникает в результате посту-
пления в атмосферу озона и углево-
дородов, выделяющихся при сжига-
нии нефтепродуктов. Многие смоги
в США принадлежат к типу лос-анд-
жалесских и образуются под воздей-
ствием выхлопных газов автомобилей'
(рис. 11-112).	-
Среди всех загрязнений атмосфе-
ры выхлопные газы автомобилей ста-
ли теперь самыми распространенны-
ми. Подсчитано, что 1000 работаю-
щих автомашин ежедневно выделяет
в воздух 3,2 т углекислого газа, 180—
360 кг углеводородов, 45—135 кг
окислов азота, а также серу и в
меньших количествах другие приме-
си.
Некоторые очень сильные смоги,
систематически повторявшиеся во
всем мире, дали возможность ученым
исследовать заболевания и смертель-
ные случаи, связанные со смогом.
Эти исследования дали очень пугаю-
щие результаты.
В 1948 г. над городом Донора в
штате Пенсильвания в течение 5
дней, с 26 по 31 октября, наблюда-
лась температурная инверсия. За-
грязнения не выносились из города
конвекцией, обычно развивающейся в
полуденные часы. В результате этого
над городом возник плотный густой
смог, державшийся здесь на протя-
жении трех дней. За это время забо-
лело 5910 человек, в том числе 60%
жителей в возрасте 65 лет и более,
причем почти в половине случаев за-
болевание было тяжелым. 20 чело-
век умерло, причем 17 из них — на
третий день смога. В конце концов
этот смог был разрушен сильным
дождем. Почти все люди, пострадав-
шие в этот период, ранее имели ле-
гочные заболевания. В последующие
9 лет ученые правели обстоятельное
обследование населения города Доно-
ра. Оказалось, что все лица, болев-
шие во время смога, и в дальней-
шем тоже болели и умирали чаще
других.
Смог в Доноре был сернистым
По характеру он был похож на лон-
донский смог 1952 г., во время ко
торого умерло на 4—5 тысяч чело
век больше, чем умирает за такой же
214
период без смога. Переход Лондона
на использование мягких со^гов уг-
ля вместо твердых привел к значи-
тельному уменьшению загрязнения
воздуха. В настоящее время лондон-
ский воздух стал на 80% чище, а
числю солнечных дней зимою возрос-
ло на 50%!
Некоторые меиее значительные
эффекты
Атмосфер ные загрязнения влияют
также на приход ультрафиолетовой
радиации на земную поверхность.
Ультрафиолетовая радиация активи-
зирует действие витамина £>, предот-
вращающего заболевание рахитом.
Темный кожный пигмент меланин
тоже активизируется ультрафиолето-
вой радиацией. Он защищает нас от
сильных солнечных ожогов, так как
отфильтровывает избыточную» радиа-
цию, вызывающую покраснение ко-
жи и появление на ней волдырей, а
при длительном облучении и рак ко-
жи.
Одно из самых существенных
влияний ультрафиолетовой радиации
состоит в том, что она убивает за-
родыши микроорганизмов, сСдержа-
щиеся в каплях воды, взвешенных в
воздухе. То же самое делает и хо-
лодный воздух в зимнее время года.
Поэтому в полярных районах реже,
чем в других местах, встречаются
заболевания дыхательных путей.
Т аблица 11-1. Некоторые наиболее распространенные загрязнения воздуха
Загрязнитель	Источник	Действие
Альдегиды	Разрушение жиров и мас^л при на- гревании; выхлопные газы автомоби- лей	Раздражают дыхательные пути
Аммиак	Химические процессы при внесении удобрений и при взрывах	Вызывает воспаления дыхательных путей
Арсины	Производство мышьяка, кислот и ме- таллов	Разрушают красные кровяные тель- ца, повреждают почки
Окись углерода	Выхлопные газы автомобилей	Воздействует на содержание кисло- рода в крови
Хлор	Процессы отбеливания	Поражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей
Цианистый водород	Доменные печи, металлургия	Взаимодействует с нервными клет- ками, влияет на зрение, вызывает головные боли
Фтористый водо- род	Нефтеочистка, производство алю- миния	Раздражает пищеварительный тракт
Сернистый водород	Нефтеочистка; битумизированный уголь	Вызывает тошноту, раздражение глаз и горла
Окись углерода	Выхлопные газы автомобилей; сжи- гание угля	Препятствует работе очиститель- ных реснччек в легких
Фосген	Химическая промышленность	Раздражает легкие, вызывает ка- шель
Двуокись серы	Сжигание угля и нефти	Вызывают сжатие грудной клетки, головную боль, рвоту
Частицы сажи, ды- ма, пепла, копоти	Печи для сжигания отходов; вся про- мышленность	Вызывают эмфизему легких, разд- ражают глаза и дыхательные пути, канцерогенны
215
Облака и атмосферные загрязне-
ния препятствуют прохождению уль-
трафиолетовой радиации к Земле, и
ее благотворное действие резко огра-
ничивается.
В более теплом климате городов'
мороз не может полностью убить
находящиеся в воздухе бактерии и
вирусы. Холодная погода вызывает
также повышение кровяного давле-
ния, что может оказать влияние на
людей с заболеваниями кровообра-
щения. Морозная погода и болезне-
творные микроорганизмы воздейству-
ют нй людей с заболеваниями сер-
дечнососудистой системы почти так
же сильно, как летний зной и высо-
кая влажность воздуха (табл. 11-1).
Ключевые слова
астма
бронхит
ветровое ущелье
гипертония
пневмония
солевое истощение
фермерские легкие
хлороз
эмфизема
Краткое содержание главы
Технический прогресс породил не-
сколько крупных метеорологических
и климатологических проблем. Твер-
дые и газообразные загрязнения ат-
мосферы создали неблагоприятные
для здоровья человека атмосферные
условия и некоторые изменения пого-
ды. Крупные города изменили кли-
мат ближайших своих окрестностей,
а животный и растительный мир ис-
пытывает здесь воздействие вредных
примесей, поступающих в атмосферу,
и близости городского населения.
Приспосабли!ваясь к климатическим
условиям, человек смог пережить
различные колебания климата. Но
современные изменения климата про-
исходят настолько быстро, что аккли-
матизация становится невозможной
и быстро распространяются заболе-
вания дыхательных путей, вызванные
загрязнением атмосферы.
216
14 J157
Приложения
Приложение 1. Основные
черты земной поверхности
-‘Mfe Желоба м Горы
Приложение 2. Районы
дефицита осадков
218
Приложение 3. Метрическая
система мер
1 метр =100 сантиметров = 3,28 фу-
та =39,4 дюйма
1 километр = 1000 метров=0,62 мили
1 миля=1,61 километра
1 дюйм = 2,54 сантиметра
1 фут=0,305 метра
1,85 километра = 1 морская миля=
=4,15 статутные (мили
1 кубический сантиметр = 0,15 куби-
ческого дюйма
1 атмосфера = 1013,2 миллибара =
= 14,7 фунта на квадратный дюйм=
= 29,92 дюйма ртутного столба=
=760 миллиметров ртутного столба
1 бар = 1000 миллибар
°Ф к °C : °С= (° Ф —32) Хб/в
°€ к* ° Ф : ° Ф=° СХ9/б + 32
°C к °К:°С + 273
Приложение 4. Амплитуда
годового хода температуры
воздуха
Краткий словарь терминов,
встречающихся в книге
Абсолютная влажность — масса во-
дяного пара, содержащегося в
единице объема воздуха.
Абсолютный максимум или мини-
мум — наивысшее или наинизшее
из когда-либо отмечавшихся
значений метеорологической ве-
личины. Используется в клима-
тологии.
Адвекция — перенос свойств воздуха
при горизонтальном его движе-
нии.
Адиабатический • процесс — процесс,
происходящий без теплообмена
между рассматриваемой систе-
мой и окружающей средой.
Альбедо — отношение интенсивности
солнечной радиации, отраженной
поверхностью, к интенсивности
этой радиации, падающей на
данную поверхность.
Амплитуда — разность между макси-
мальным и минимальным значе-
ниями метеорологической величи-
ны.
Анаэробные бактерии — бактерии,
способные жить без кислорода,
но погибающие при его наличии.
Анемометр — прибор для измерения
скорости ветра. .
Антипассаты — западные ветры на
высотах в экваториальном поясе
Земли.
Антициклон — область повышенного
давления с определенной систе-
мой ветра.
АПИ — автоматическая передача
изображений со спутников.
Арктический воздух — воздушная
масса, формирующаяся над
снежным и ледяным покровом
Арктики или над незамерзши-
ми арктическими морями.
Атмосфера — газообразная оболочка
Земли.
Атмосферное давление— сила, с ко-
торой атмосфера действует на
единицу площади.
Атмосферный фронт — наклонная по-
верхность раздела между двумя
различными воздушными масса-
ми.
Аэрономия — наука о высоких слоях
атмосферы.
БАР — единица атмосферного давле-
ния, равная 1000 миллибарам,
или 750,1 мм рт. столба.
Барометр — прибор для измерения
атмосферного давления.
Береговой бриз — ветер, дующий
ночью с суши на море и вызван-
ный разностью их температур.
Биполярный — имеющий два проти-
воположных полюса. Например,
стержневидный магнит.
Бронхит — воспаление бронхов.
Вертикальный градиент температуры
— изменение температуры воз-
духа, приходящееся на единицу
высоты,, чаще всего на 100 м.
«Ветровое ущелье» — направленное
движение воздуха, создающееся
между высокими зданиями и рас-
пространяющееся отсюда на зна-
чительное расстояние.
Ветролом — крупные объекты (зда-
ния, высокие деревья и т. п.),
изменяющие скорость и направ-
ление ветра.
Влажноадиабатический процесс — из-
менение состояния воздуха, со-
держащего насыщенный водяной
пар.
Влажность — содержание	водяного
пара а воздухе.
221
Внутритропическая зона конверген-
ции — широтный пояс сходимости
пассатов в районе экватора, в
котором встречаются пассаты се-
верного и южного полушарий.
Водяной смерч — торнадо над вод-
ной поверхностью.
Воздушная масса — очень большая
порция воздуха, обладающего
сравнительно однородными свой-
ствами.
Волновой циклон — циркуляция воз-
духа на атмосферном фронте,
зарождающаяся в виде волны.
Вращательная скорость — скорость
вращения тела или отдельной его
точки вокруг некоторого центра
или оси.
Геострофический ветер — движение
воздуха вдоль прямолинейных
изобар, происходящее в том
случае, когда уравновешены го-
ризонтальные составляющие сил
градиента давления и Кориолиса.
Гетеросфера — слой атмосферы, в ко-
тором ее состав изменяется с
высотой в связи с расслоением
газов по их молекулярным ве-
сам.
Гигроскопические ядра — частицы,
поглощающие водяной пар и спо-
собствующие его конденсации.
Гигроскопическое вещество — веще-
ство, поглощающее водяной пар.
Гидрометеоры — собирательный тер-
мин, относящийся ко всем видам
атмосферных осадков.
Гипертония — заболевание, выража-
ющееся в повышенном кровяном
давлении.
Гомосфера — слой атмосферы, в ко-
тором ее газовый состав не ме-
няется с высотой в связи с не-
прерывным перемешиванием.
Горный ветер— ветер, дующий ночью
с гор в долины.
Град — осадки в виде кусочков льда.
Градиентный ветер — движение воз-
духа вдоль криволинейных изо-
бар, происходящее в том случае,
когда уравновешены горизон-
тальные составляющие сил гра-
диента давления, Кориолиса и
центробежной.
Градусо-день — разность между фак-
тической средней суточной тем-
пературой воздуха за данные
сутки и некоторым стандартным
ее значением.
Гроза — прохождение кучево-дож-
девого облака, сопровождающе-
еся сильным ветром, осадками,
молнией и громом.
Гром — сильный звук, вызванный
быстрым расширением воздуха в
области молнии и последующим
его сжатием.
Давление — сила, действующая на
единицу площади.
Давление пара — давление, произво-
димое молекулами водяного па-
ра, находящегося в воздухе.
Дождемер — прибор для измерения
количества выпавших осадков.
Долинный ветер — ветер, дующий
днем из долины вверх по скло-
нам гор.
Зенит — точка небосвода, находяща-
яся непосредственно над головой
наблюдателя.
Изобара — линия на синоптической
карте, соединяющая точки с оди-
наковым давлением.
Изотерма — линия, соединяющая точ-
ки с одинаковой температурой.
Инверсия — увеличение температуры
воздуха с высотой вместо обыч-
ного ее уменьшения.
Индекс влажности — отношение, ис-
пользуемое в классификации
климатов Торнтвейта и основан-
222
ное на учете количества осадков
и величины испарения.
Инсоляция — поступление солнечной
радиации на земную поверх-
ность.
Ион — заряженный атом, молекула
илй частица атмосферной при-
меси.
Ионизация — возникновение электри-
ческого заряда у атомов и мо-
лекул атмосферных газов.
Ионосфера — слой атмосферы, содер-
жащий значительное число элек-
тронов и ионов.
Испарение — переход жидкости или
твердого тела в газообразное
состояние.
Калория — единица теплоты: количе-
ство тепла, необходимое для на-
гревания 1 г воды от 14^5°С до
15,5°С.
Карточка индекса «ветра и мороза»
—табличное представление усло-
вий воздействия температуры и
ветра на организм человека.
Катабатический ветер —ветер, выз-
ванный гравитационным стека-
нием воздуха из высоко распо-
ложенных местностей.
Классификация Кёппена — одна из
классификаций климатов Земли.
Классификация Торнтвейта — одна
из классификаций климатов Зем-
ли.
Климат — общий характер погоды,
установленный по результатам
ежедневных метеорологических
наблюдений и являющийся важ-
ной физико-географической ха-
рактеристикой данного района.*
Климатический режим — сравнитель-
но однородный климат опреде-
ленного широтного пояса или
другой географической области.
Климатология — наука о климате.
Климат побережья — климат берего-
вых районов суши, находящихся
под воздействием соседнего во-
доема.
Конвективное движение — перемеще-
ние воздуха, вызванное различи-
ем теплосодержания и плотности
различных его порций.
Конвекция — перенос тепла движу-
щейся жидкостью или газом.
Конденсация — переход водяного па-
ра в жидкое состояние.
Континентальный воздух — воздуш-
ная масса, формирующаяся над
поверхностью суши.
Круговорот воды — полный цикл из-
менений состояния и переносов
воды на Земле.
Магнитосфера — область атмосферы,
в которой проявляется действие
магнитного поля Земли.
Мезосфера — слой атмосферы, распо-
ложенный на высотах от 50 до
80 км.
Метель — сильный холодный ветер,
переносящий снег, основная
часть которого поднимается с по-
верхности земли.
Метеорология — наука о земной ат-
мосфере и происходящих в ней
процессах.
Молния — электрический разряд,
обычно возникающий во время
грозы.
Морось — капли осадков диаметром
менее 0,5 мм.
Морской бриз — ветер, дующий днем
с моря на сушу и вызванный
разностью их температур.
Морской воздух — воздушная мас-
са, формирующаяся над океа-
ном.
Морской климат — климат, обуслов-
ленный в первую очередь ветром,
дующим с океана на сушу.
223
Муссон — сезонная система ветров,
обычно наблюдающаяся над Ин-
дийским океаном и над Азией и
связанная с разностью темпера-
тур суши и океана.
Насыщенный пар — пар, давление ко-
торого является максимально
возможным при данной темпера-
туре, так что он уже не может
содержать большего числа моле-
кул.
«Неистовая буря» — научная прог-
рамма в США, посвященная изу-
чению тропических циклонов.
Нейтральный воздух — воздух, кото-
рый в данном районе сохраняет
свои свойства без существенных
изменений.
Неустойчивый воздух — воздух, в ко-
тором вертикальный градиент
температуры больше адиабатиче-
ского.
Норма — многолетнее среднее значе-
ние метеорологической величины.
Нормальное значение — среднее зна-
чение метеорологической величи-
ны за определенный интервал
времени.
Облако — система капель водн или
кристаллов льда, или же сме-
шанная система из капель и кри-
сталлов, взвешенная в атмосфе-
ре на некоторой высоте.
Озон — трехатомный кислород,
обозначаемый Оз.
Озоносфера — слой атмосферы, Отли-
чающийся высоким содержанием
озона.
Окклюзия — атмосферный фронт, воз-
никающий при наложении хо-
лодного фронта на теплый.
Осадки — любая форма воды, выпа-
дающая из атмосферы.
Оранжерейный (парниковый) эф-
фект — воздействие поглощения
и излучения радиации атмосфе-
рой на температуру земной по-
верхности и воздуха.
Орографическое восхождение — подъ-
ем воздуха по склонам гор.
Относительная влажность — отноше-
ние упругости водяного пара,
находящегося в воздухе, к уп-
ругости насыщенного пара при
данной температуре.
Пар (водяной) — вода в газообраз-
ном состоянии.
Переохлаждение — охлаждение ниже
обычной точки замерзания дан-
ного вещества, не приводящее к
изменению его фазового состоя-
ния.
Пересыщение — повышение относи-
тельной влажности сверх 100%.
Пиргелиометр — прибор для измере-
ния количества приходящей сол-
нечной радиации.
Плавучесть — свойство	вещества
всплывать в окружающей его
среде при различии их плотнос-
ти.
Плотность — масса единицы объема.
Пневмония — вирусное легочное за-
болевание.
Полосы падения — полосы на фоне
небосвода или облаков, образуе-
мые осадками, не доходящими
до земной поверхности из-за чс:
парения на пути падения.
Полярное сияние — свечение, созда-
ваемое возмущенными атомами
атмосферых газов в высоких
слоях атмосферы.
Полярный воздух — воздушная мас-
са, формирующаяся в умеренных
широтах.
Прецессия — изменение положения
земной оси в пространстве.
Психрометр — прибор для измере-
ния влажности воздуха.
224
Пустыня — область с исключительно
засушливым климатом.
Равноденствия — даты (21 марта и
23 сентября), в которые на всей
Земле продолжительность дня и
ночи одинакова. В полдень этих
дат солнце находится в зените
точно над экватором.
Радиация — поток лучистой энергии.
Радиозонд — комплект метеорологи-
ческих приборов, поднимаемых
воздушным шаром и передающих
радиосигналы, отвечающие изме-
ренным на высотах значениям
метеорологических величин.
Разрыв непрерывности — скачок зна-
чений метеорологических вели-
чин в переходной (фронтальной)
зоне между двумя разными воз-
душными массами.
Рассеяние — результат взаимодейст-
вия лучистой энергии с молеку-
лами и атомами атмосферных
газов и частицами примесей.
Рефракция — искривление луча света
при прохождении слоев атмосфе-
ры, имеющих неодинаковую
плотность.
Сила Кориолиса — инерционная сила,
вызванная вращением Земли и
приводящая к кажущемуся от-
клонению предметов, движущих-
ся по земной поверхности или
над ней, от прямолинейной тра-
ектории.
Синоптическая карта — карта, на ко-
торую нанесены результаты ме-
теорологических наблюдений на
обширной территории.
Синоптическая климатология — изу-
чение климата с помощью синоп-
тических карт.
Синоптический анализ — общее ис-
следование и одновременное
обозрение большого числа мете-
орологических данных на обшир-
ной территории.
Скрытая теплота — тепло, выделяе-
мое или поглощаемое при изме-
нении фазового состояния веще-
ства.
Слой Кеннелли-Хевисайда — слой
ионосферы, обозначаемый бук-
вой «Е».
Смешанное облако — облако, содер-
жащее одновременно все три фа-
зы воды (водяной пар, капли
воды и кристаллы льда).
Смог — смесь дыма и тумана.
Солевое истощение — сильная потеря
солей живым организмом.
Соленость — содержание солей в во-
де естественных водоемов.
Солнечная постоянная — количество
солнечной радиации, поступаю-
щей за единицу времени на еди-
ничную площадку, находящуюся
на внешней границе атмосферы
при среднем расстоянии между
центрами Солнца и Земли.
Солнцестояния — даты (21 июня и
21 декабря), в которые Солнце
в полдень находится в зените
точно над тропиком. 21 июня в
северном полушарии самый
длинный день, а в южном — са-
мый короткий, 21 декабря —
наоборот.
Спутник — естественное или искусст-
венное небесное тело, вращающе-
еся вокруг другого тела.
Среднее значение — результат обыч-
ного арифметического осредне-
ния отдельных значений метео-
рологической величины.
Степь — травянистая равнинная мест-
ность, обычно расположенная в
полузасушливой климатической
области.
Стратопауза — прослойка, располо-
женная между стратосферой и
мезосферой.
225
Стратосфера — слой атмосферы, рас-
положенный непосредственно над
тропосферой.
Струйное течение — узкая полоса
сильного западного ветра на вы-
сотах.
Схема наноски — 'расположение ус-
ловных знаков вокруг станции
на синоптической карте.
Тайфун — местное название тропиче-
ских циклонов, зарождающихся
в Южно-Китайском море.
Температура — мера теплосодержа-
ния тела.
Теплота испарения — энергия, необхо-
димая для перехода жидкого
или твердого вещества в газо-
образное состояние.
Теплота плавления (таяния) — энер-
гия, необходимая для перехода
твердого вещества в жидкое со-
стояние.
Термин — поднимающаяся порция
теплого воздуха.
Термосфера — расположенный над
мезосферой слой атмосферы, в
котором температура возрастает
с высотой.
Топография — особенности строения
земной поверхности.
Торнадо — сильнейший разрушитель-
ный шквал, имеющий небольшую
горизонтальную протяженность.
Точка росы — температура, при кото-
рой в порции воздуха, остаю-
щейся при данном давлении, на-
чинается конденсация водяного
пара.
Тропическая депрессия — интенсив-
ный тропический циклон.
Тропический воздух — воздушная
масса, формирующаяся в тропи-
ческих широтах.
Тропический шторм — синоним тро-
пического циклона.
Тропопауза — прослойка, отделяю-
щая тропосферу от стратосферы.
Тропосфера — слой атмосферы, про-
стирающийся от земной поверх-
ности до высоты 10—20 км, в
котором развиваются основные
явления погоды.
Туман — мельчайшие капли воды или
кристаллы льда, взвешенные в
воздухе у земной поверхности
и снижающие дальность горизон-
тальной видимости до значений
менее 1 км.
Турбулентность — беспорядочное дви-
жение атмосферных вихрей.
Удельная влажность—масса водя-
ного пара, содержащегося в еди-
нице массы влажного воздуха.
Удельная теплоемкость — количество
тепла, необходимое для нагрева-
ния единицы массы данного ве-
щества на ГС.
Ураган — глубокий тропический цик-
лон.
Уровень конденсации — высота, на
которой водяной пар в адиаба-
тически поднимающемся воздухе
становится насыщенным.
Устойчивый воздух — воздух, в ко-
тором вертикальный градиент
температуры меньше адиабатиче-
ского.
«Фермерские легкие» — состояние
легких у фермеров, аналогичное
«черным легким» шахтеров.
Хлороз растений — разрушение хло-
рофилла в растении.
Холодное вторжение (волна холода)
— быстрое и сильное понижение
температуры воздуха в течение
суток.
Центробежная сила —сила, действу-
ющая на тело, совершающее
криволинейное движение, и на-
правленная по радиусу траекто-
226
рии в сторону от центра или оси
вращения.
Циклогенез — процесс образования
циклона.
Циклон — область пониженного дав-
ления с определенной системой
ветра.
Черное тело — идеальный источник
лучистой энергии, излучение ко-
торого является максимально
возможным при данной темпера-
туре.
Чинук—теплый сухой ветер, наблю-
дающийся в Скалистых горах
(США).
Шкала Кельвина — абсолютная тем-
пературная шкала.
Шкала Цельсия — температурная
шкала с реперными точками 0°
и 100°.
Экваториальная зона затишья—пояс
слабых ветров в районе эквато-
ра (см. также «Внутритропиче-
ская зона конвергенции»).
Экваториальный воздух — воздушная
масса, формирующаяся вблизи
экватора.
Экзосфера — самый внешний слой
земной атмосферы.
Экстремум — наивысшее и наинизшее
значение некоторой величины
или наибольшая и наименьшая
интенсивность какого-либо явле-
ния.
Эмфизема — заболевание, состоящее
в образовании воздушных полос-
тей в легких.
Ядра конденсации — взвешенные в
воздухе частицы примесей, на
которых начинается конденсация
водяного пара.
Источники рисунков
Рис. 1-2. Courtesy of Dr. Richard S.
Williams, Jr., U. S. Geological
Survey.
Рис. 1-3. Collection, The Rockefeller
University, New York.
Рис. 1-4. USDA Photo.
Рис. l-7a. NASA.
Рис. 1-76. NOAA.
Рис. 2-5. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 2-6. Courtesy of Eppley Labo-
ratory, Inc., Newport, Rhode
Island.
Рис. 2-12. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 2-14. EPA-Documerica, Richard
Rowan.
Рис. 2-15. Courtesy of Dr. Richard S.
Williams, Jr., U. S. Geological
Survey.
Рис. 3-2. EPA-Documerica, Belinda
Rain.
Рис, 3-3. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 3-4. USDA.
Рис. 3-6. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 3-7. United Press International
Photo.
Рис. 3-8. EPA-Documerica, LeRoy
Woodson.
Рис. 3-9. NOAA.
Рис. 3-10. National Park Service
Photograph by M. Woodbridge
Williams.
Рис. 3-11; NOAA.
Рис. 3-12; NOAA.
Рис. 3-13. NOAA.
Рис; 3-14. NOAA.
Рис. 3-15. NOAA.
Рис. 3-16. United Press International
Photo.
Рис. 3-17. To же.
Рис. 3-18. To же.
Рис. 3-19. Photo by Vincent J. Scha-
efer.
Рис. 3-20. NOAA.
Рис. 4-1. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 4-2. To же.
Рис. 4-3. National Weather Service.
Рис. 4-16. NOAA.
Рис. 4-17. NOAA.
Рис. 5-1. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 5-2. USDA Photo.
228
Рис. 5-3. Department of the Interior,
Bureau of Land Management.
Рис. 5-4. EPA-Documerlca, Gene
Daniels.
Рис. 5-5. United Press International
Photo.
Рис. 6-2. Photo by Grant Heilman.
Рис. 6-3. NOAA.
Рис. 6-4. NOAA.
Рис. 6-5. NOAA.
Рис. 6-7a. NOAA.
Рис. 6-8. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 6-9. NOAA.
Рис. 6.10. United Press International
Photo.
Рис. 7-1. AFCRL Photo.
Рис. 7-2. AFCRL Photo.
Рис. 7-3. Courtesy of Taylor Instru-
ments, Arden, N. C.
Рис. 7-5. To же.
Рис. 7-6. Courtesy of Eberbach Cor-
poration, Ann Arbor, Mich.
Рис. 7-7. Courtesy of Taylor Instru-
ments, Arden, N. C.
Рис. 7-8. To же. _
Рис. 7-9. To же.
Рис. 7-10. To же.
Рис. 7-11. To же.
Рис. 7-12. NOAA.
Рис. 7-13. AFCRL Photo.
Рис. 7-14. NOAA.
Рис. 7-15a. NASA.
Рис. 7-156. NASA.
Рис. 7-16. NASA.
Рис. 8-1. National Weather Service.
Рис. 8-2. To же.
Рис. 8-3. To же.
Рис. 8-4. To же.
Рис. 8-5. Drawipg courtesy of Logan
International Airport, Boston.
Рис. 8-7. Photo by Charlie Ott, from
National Audubon Society.
Рис. 8-8. NOAA.
Рис. 9-1. From AGI, „Investigating
the Earth", Revised Edition, Co-
pyright 1973 by Houghton Miff-
lin Company.
Рис. 9-2a. National Park Service.
Рис. 9-26. U. S. Department of the
Interior, Bureau of Land Mana-
gement.
Рис. 9-2в. U. S. Department of the
Interior, National Park Service;
photo by Walter Horchler.
Рис. 9-3. From „Introductory Ocea-
nography" by J. Weisberg and
H. Parish. Copyright 1974 by
McGraw-Hill, Inc. Used with
permission of McGraw-Hill Book
Company.
Рис. 9-4. To же.
Рис. 9-5. To же.
Рис. 9-7. From AGI, „Investigating
the Earth", Revised Edition, Co-
pyright 1973 by Houghton Miff-
lin Company.
Рис. 10-1. USDA Photo.
229
Рис. 10-2. Courtesy of Dr. Richard S.
Williams, Jr., U. S. Geological
Survey.
Рис. 10-3. Photo by Grant Heilman.
Рис. 11-1. Courtesy of General Mo-
tors Research Laboratories.
Рис. 11-2. United Press International
Photo.
Рис. 11-3. U. S. Department of Com-
merce.
Рис. 11-4. Wide World Photo.
Рис. 11-6. United Press International
Photo.
Рис. 11-7. U. S. Department of the
Interior, National Park Service;
photo by Arthur Mortvedt.
Рис. 11-8. EPA-Documerica, Gene
Daniels.
Рис. ll-9a. Abbott Laboratories Sci-
entific Division, North Chicago,
Illinois.
Рис. 11-96. National Institutes of
Health.
Рис. ll-10a. Courtesy of N. LeRcty
Lapp. M. D. and the Division of
Pulmonary Diseases, West Virgi-
nia University Medical Center..
Рис. 11-106. To же.
Рис. 11-lla—6. From E. J. DuPraw
.DNA and Chromosomes", New
York: Holt, Rinehart and Winston,
1970; courtesy of E. J. Du Praw,
M. D.
Рис. 11-Нв—г. Courtesy of Hermann
Lisco, M. D. Harvard University
Medical School.
Рис. 11-12. Wide World Photo.
Приложение 2. Adapted from .In-
troductory Oceanography" by
J. Weisberg and H. Parish. Co-
pyright 1974 by McGraw-Hill,
Inc. Used with permission of
McGraw-Hill Book Company.
Приложение 3. From AGI, .Inves-
tigating the Earth", Revised
Edition, Copyright 1973 by Hou-
ghton Mifflin Company.
Приложение 4. To же.
Источники таблиц
Табл. 8-1. National Weather Service.
Табл. 9-2. W. D. Sellers .Physical
Climatology, Chicago: Univer-
sity of Chicago Press, 1965,
pp. 206-207. © 1965 by The
University of Chicago.
Табл. 9-3. To же.
Табл. 10-5. G. R. Rumney .Climato-
logy and the World’s Climates*
New York: Macmillan, 1968,
Table 7—1, p. 104. Copyright
© 1968 by George R. Rumney.
Табл. 10-6. To же. Table 7—2, p. 105.
Список литературы
Книги
Atkinson В. The Weather
Business. New York: Doubleday.
1969.
Хорошая книга об управлении
погодой и об используемых в насто-
ящее время методах искусственного
воздействия на погоду, а также
о способах ее прогноза.
В a 11 a n L. J. The Nature of
Violent Storms. New York: Double-
day, 1961.
Описание процесса возникнове-
ния сильных штормов, а также их
влияния на человека и его деятель-
ность.
В a 11 a n L. J. the Unclean
Sky. New York: Doubleday, 1969.
Исследования метеорологов по
проблеме атмосферных загрязнений.
Blanchard D. С. From Rain-
drops to Volcanoes: Adventures in
Sea Surface Meteorology. New York:
Doubleday, 1967.
Описание взаимодействия не-
скольких наук при объяснении ряда
метеорологических явлений.
Byers Н. R. General Meteo-
rology. New York: McGraw-Hill, 1974.
Строгое и точное изложение
науки, написанное на высоком науч-
ном уровне.
Caliborne R. Climate, Man,
and History. New York: Norton, 1970.
Влияние погоды и климата на
человека и его деятельность.
Davis К. S., and D а у J. А.
Water, The Mirror of Science. New
York: Doubleday, 1961.
Описание воды и всех ее свойств,
влияющих на погоду.
Flohn Н. Climate and Wea-
ther. New York: McGraw-Hill, 1970.
Хороший краткий обзор двух
наук и связей между ними.
232
Landsberg Н. Е. Weather
and Health. New York: Doubleday,
1969.
Книга о погоде, о приспособле-
нии человека к ней и его реакции
на искусственное ее изменение.
McBoyle G. Climate in Re-
view. Boston: Houghton Mifflin, 1973.
Антология ряда интересных ра-
бот, охватывающих разные вопросы
и разные периоды времени.
М i d d 1 е t о n W. Invention of
the Meteorological Instruments. New
York: Johns Hopkins Press, 1969.
Хорошо иллюстрированное изло-
жение истории создания метеороло-
гических приборов.
Rum ney G. Climatology. New
York: Macmillan, 1968.
Подробный обзор климатологии
с хорошим изложением вопросов
классификации климата.
Sellers W. D. Physical Climato-
logy. Chicago: University of Chicago
Press, 1965.
Интересная книга об изменениях
климата и о климатах прошлого.
Weisberg J. and Parish
Н. Introductory Oceanography. New
York: McGraw-Hill, 1974.
Вводный курс океанологии, со-
держащий раздел о влиянии океана
на погоду и климат.
Wise W. Killer Smog. New
York: Audubon/Ballantlne, 1970.
Устрашающая информация об
усилении опасного атмосферного
явления.
Периодика
Бугаев В. А. Динамическая
метеорология в свете спутниковых
данных. Bulletin of the American
Meteorological Society, May 1973.
Легко написанная статья о вкла-
де спутниковой информации в фонд
метеорологических данных.
Dutton J. The wonder of the
sky, Weatherwise, June 1970.
Хороший обзор атмосферных
исследований, написанный для не-
специалистов.
Dutton J. and В 1 а с к а -
d а г A. Energy is energy. Weather-
wise, October 1970.
Удачное описание связи между
различными видами энергии и их
роли в изменении атмосферных про-
цессов.
Emiliani С. Ancient tempe-
ratures. Scientific American, May
1958.
Рассмотрение современных све-
дений о климатах прошлых эпох
и о методах сбора сведений о них.
Haagen-Smlt A. J. The con-
trol of air pollution. Scientific Ame-
rican, January 1964.
Описание методов, позволяющих
облегчить решение этой трудной
проблемы.
Hare F. Future climates and
future environments. Bulletin of the
American Meteorological Society,
June 1971.
О дальнейшей эволюции изме-
нений, происходящих в земной
атмосфере.
Helfand L. A., and Brid-
ger С. Hippocrates, thermal stress
and stroke mortality. Weatherwise,
June 1971.
О влиянии тепла на тело чело-
века. Обзор исследований, выпол-
ненных с древних времен до наших
дней.
Н 1 d у G. М. A view of recent
air-sea interaction research. Bulletin
of the American Meteorological So-
ciety, November 1972.
О подходе к изучению влияния
океана на погоду.
Kessler Е. Tornadoes. Bulle-
tin of the American Meteorological
Society, October 1970.
Все об этих страшных штормах
и некоторых их последствиях.
Kopec R. Further observation
of the urban heat island in a small
city. Bulletin of the American Meteo-
rological Society, July 1970.
О влиянии города на связи меж-
ду различными формами энергии
и на атмосферные условия.
Landsberg Н. The meteoro-
logically utopian city. Bulletin of
the American Meteorological Society,
February 1973.
Новый взгляд на особенности
влияния города на погоду.
Lyons W. and Rease S. R.
Detection of air pollution plumes
from major point sources using
ERTS-1 imagery. Bulletin of the
American Meteorological Society,
November 1973.
Об использовании ИК-изобра-
жений при съемке земной поверх-
ности со спутников.
М а с h t a L. Mauna Loa and
global trends in air quality. Bulletin
of the American Meteorological So-
ciety, May 1972.
О вулканах и длительном их
влиянии на атмосферные условия.
М у е г s J. N. Fog. Scientific
American, December 1968.
Как образуются туманы и как
они влияют на человека.
Nellburger М. The role of
meteorology in the study and cont-
rol of air pollution. Bulletin of the
American Meteorological Society,
December 1969.
О методах усовершенствования
исследований и регулирования за-
грязнений.
Newell R. Е. The global
circulation of atmospheric pollutants.
Scientific American, January 1971.
Обзор по проблеме, имеющей
планетарный масштаб, тогда как
многие считают ее локальной.
Quiroz R. On the relative
need for satellite remote soundings
and rocket soundings of the upper
atmosphere. Bulletin of the American
Meteorological Society, February
1972.
15 1157
233
Новые сведения о данных, необ-
ходимых для изучения и анализа
процессов в верхних слоях атмос-
феры.
R eve lie R. Water. Scientific
American, September 1963.
Обзор необычных свойств и ха-
рактеристик этого удивительного
вещества.
Sanders F. How does the
atmosphere hurt us? Bulletin of the
American Meteorological Society,
June 1971.
Новые данные о влиянии чело-
века на атмосферу.
Stewart R. W. The atmos-
phere and the ocean. Scientific Ame-
rican, September 1969.
Объяснение тесной связи между
этими двумя оболочками Земли.
White R. М. The national
hurricane warning program. Bulletin
of the American Meteorological So-
ciety, July 1972.
О том, как благодаря этой про-
грамме было спасено от гибели
много людей даже при самых силь-
ных ураганах.
Ziegler G. S. and For-
ler S. Mount Ranier: Now you see
It, now you don’t. Weatherwise,
June 1971
Описание смога и его влияния
на обширные участки местности
в разные дни и при разных метео-
рологических условиях.
Комментарии переводчика
и редакторов
к стр. 6
♦ В СССР их, согласно ГОСТу
16263-70, называют не элементами,
а величинами. В дальнейшем при пе-
реводе мы будем использовать по-
следний термин.
к cjp. 9
* Цо гипотезе, разработанной совет-
скими учеными, Земля никогда не
была горячей, а сразу складывалась
как холодное тело и постепенно разо-
гревалась за счет тепла, выделявше-
гося при распаде радиоактивных эле-
ментов, входивших в состав метео-
ритов и других космических тел, из
которых образовалась Земля. Атмо-
сфера начала формироваться не по-
сле образования твердой Земли, как
утверждает автор, а одновременно,
за счет газов, выделявшихся из па-
давших метеоритов при их радиоак-
тивном разогревании.
к стр. 11
♦ Последнего взгляда придерживает-
ся и ряд советских ученых.
к стр. 14
* В отечественной научной литерату-
ре данный комплекс методов иссле-
дования атмосферы обозначают тер-
мином «аэрология». Аэрономией на-
зывают науку о физических процес-
сах в самых верхних слоях атмосфе-
ры, где законы поведения атмосфер-
ных газов существенно отличаются
от тех, которые справедливы для
нижней атмосферы, и где аэрологи-
ческие методы исследования непри-
емлемы.
к стр. 15
* Различие этого эффекта в воздуш-
ной и в твердой оболочках Земли
связано в первую очередь со значи-
тельно большей подвижностью, т. е.
меньшей вязкостью атмосферы по
сравнению с твердой оболочкой.
к стр. 16
• Современные результаты показы-
вают, что в стратосфере температу-
ра увеличивается с высотой главным
образом над экваториальным поясом
Земли, тогда как в умеренных широ-
тах до высоты примерно 25 км она
почти одинакова и составляет около
—56° С. Выше 25 и до 50 км темпе-
ратура возрастает примерно до 0°С.
к стр. 17
*	Эту оболочку называют также
озоносферой.
*	* Точнее, в ходе длительной эволю-
ции на Земле сохранились и разви-
лись только такие формы жизни, ко-
торые приспособлены к существующе-
му уровню прихода и расхода, т. е.
баланса энергии.
к стр. 18
*	Термин «слой» употребляется ред-
ко. Чаще говорят об областях повы-
шенной ионизации в ионосфере, обо-
значая их D, Е, F\ и F2.
*	* Цифра 240 км автором явно зани-
жена. Максимальная концентрация
электронов в слое F летом наблюда-
ется на высотах 300—400 км, выше
этого уровня концентрация электро-
нов очень медленно убывает. Поэто-
му за условную внешнюю гра-
ницу ионосферы принимают высоту
15 000—20 000 км, где еще содержит-
ся около 300 электронов/см3.
к стр. 19
* На существование воздуха, хотя и
сильно разреженного, даже на высо-
тах 1000—1200 км указывают такие
метёорологические явления, как по-
лярные сияния. По наблюдениям ав-
томатических межпланетных станций,
лишь на высотах 2000—3000 км
плотность воздуха приближается
к ничтожно малым значениям, кото-
рые характерны для космического
’пространства.
** По современным данным, распад
молекул кислорода на атомы заме-
тен уже на высотах 80—100 км, а на
высотах более 130—140 км число
атомов кислорода превышает число
нераспавшихся молекул.
235
к стр. 20
* Закон этот Бойль открыл в 1662 г.,
но только в опытах французского
физика Э. Мариотта (1620—1684),
проведенных в 1676 г., он был пол-
ностью и убедительно доказан.
к стр. 21
*	В классических курсах физики
этот закон формулируется в виде
двух самостоятельных законов: зако-
на Шарля (зависимость давления от
температуры при постоянном объеме)
и закона Гей-Люссака (зависимость
объема от температуры при постоян-
ном давлении). Здесь приведена фор-
мула, выражающая последний закон.
Закон Шарля описывается такой же
зависимостью, но вместо Vi и V2
в нее входят Pi и Р2.
*	* Водяной пар, хотя и в ничтожном
количестве, все же встречается и на
высотах несколько десятков кило-
метров.
к стр. 24
* Имеется в виду как бы замкнутое,
круговое движение воздуха, состоя-
щее из восходящей ветви, образуемой
теплым воздухом, и нисходящей вет-
ви. создаваемой холодным воздухом.
к стр. 28
* Для сравнения укажем, что про-
должительность дня летнего солнце-
стояния в Ташкенте тоже составляет
около 15 часов, в Киеве около 16,
в Москве немного более 17 и в Ле-
нинграде около 18,5 часа, а продол-
жительность дня зимнего солнцесто-
яния в этих же городах равна соот-
ветственно 9 часам, около 8, менее 7
и примерно 5,5 часа.
к стр. 30
*	Международной комиссией по ра-
диации рекомендовано значение
1,98 кал/(см2• мин).
*	* Поскольку солнечная постоянная
характеризует приход радиации
к внешней границе атмосферы, то она
не может быть непосредственно из-
мерена на земной поверхности, в том
числе и на вершинах гор. До недав-
него времени ее находили только
косвеийыми методами. Теперь оиа
определена точнее с помощью радио-
236
зондовых, ракетных и спутниковых
наблюдений.
к стр. 31
*	Точнее — это отношение отразив-
шейся от предмета коротковолновой
радиации к пришедшему ее количе-
ству. Обычно альбедо выражается
в процентах.
*	* Основным поглощающим газом
для этой части спектра является
озон.
к стр. 33
** Из главы 1 следует, что такое по-
ложение имеет место только в тропо-
сфере, а в других слоях атмосферы
температура изменяется с высотой
иначе. Кроме того, и в тропосфере
такое уменьшение температуры с вы-
сотой отмечается лишь в среднем.
В различные же моменты и в раз-
ных слоях тропосферы температура
тоже не всегда уменьшается на
6,5°С/км. Нередко в том или ином
слое она вообще не уменьшается
с высотой, а остается постоянной или
даже увеличивается.
к стр. 37
* Поглощенное количество радиации
скорее зависит от инсоляции и аль-
бедо (поглощенная часть=приход—
— отраженная часть), а не от тепло-
емкости поглощающего вещества —
ПОЧ1ВЫ, воды и т. д. От теплоемкости
скорее зависит степень напрева (по-
вышение температуры) данной среды
при заданном количестве поглощен-
ного ею тепла. Именно поэтому раз-
личные участки земной поверхности
даже при одинаковом количестве по-
глощенной радиации нагреваются по-
разному.
к стр. 40
* Природа теплопроводности почвы
и водоемов принципиально различна.
Теплопроводность почвы действи-
тельно имеет описанный автором мо-
лекулярный характер, подобный теп-
лопроводности металлического стерж-
ня, нагреваемого с одного конца
(рис. 2—11). В небольших водоемах
с неподвижной водой (болото, пруд,
колодец) характер теплопроводности
тоже молекулярный. Однако в мало-
мальски крупных водоемах — озерах,
водохранилищах и тем более в мо-
рях и океанах,— где под действием
ветра и других причин вода непре-
рывно перемешивается, теплопровод-
ность, как и у воздуха, имеет турбу-
лентную природу, т. е. перенос теп-
ла осуществляется более или менее
крупными и непрерывно перемеши-
вающимися объемами воды. Такая
теплопроводность в десятки и сотни
тысяч раз интенсивнее молекулярной
теплопроводности почвы. Именно она
способствует гораздо более быстро-
му распространению тепла в таких
водоемах, чем в почве. Она же (а не
теплоемкость) играет основную роль
в том, что моря и океаны становятся
огромными хранилищами тепла.
к стр. 42
* При этом коротковолновая часть
спектра на таком длинном пути рас-
сеивается и остается в основном
длинноволновая часть видимого
спектра, т. е. преимущественно крас-
ные, оранжевые, желтые лучи. По-
этому Солнце и Луна, приближаясь
к горизонту, «краснеют».
к стр. 43
♦ Приведенное автором объяснение
миража можно дополнить. Миражи
возникают вследствие аномальной ре-
фракции света в атмосфере, когда
лучи, идущие от предмета, испыты-
вают полное внутреннее отражение
в каком-либо слое атмосферы Это
приводит к появлению, кроме самого
предмета, его мнимого изображения.
Изображение предмета (одно или не-
сколько) может располагаться над
предметом (верхний мираж), под
предметом (нижний мираж) или ря-
дом с предметом (боковой мираж).
Верхние миражи часто наблюдают-
ся над холодными морями в поляр-
ных районах (если плотность воздуха
очень быстро убывает с высотой),
нижние миражи — в степях и пусты-
нях летом (если плотность воздуха
в приземном перегретом слое растет
с высотой). Частые миражи в пусты-
нях в виде водной поверхности или
кажущиеся лужи на сухом асфальте
есть отражение участков неба.
к стр. 46
* Такой переход, как и переход
жидкости в пар, в метеорологии ча-
ще тоже называют испарением, а не
сублимацией.
к стр. 49
* Например, при испарении.
к стр. 50
*	Конечно, это относится к водое-
мам, не промерзающим до самого
дна.
*	* По-«Вадимом у, в книге опечатка:
как видно из дальнейшего изложе-
ния, эта величина составляет 35 ты-
сячных, а не сотых долей.
к стр. 51
*	А также от скорости ветра и сла-
бее — от некоторых других факто-
ров.
*	* При данном его давлении.
к стр. 52
*	Строго говоря, эту величину
в метеорологии называют «отношени-
ем смеси», тогда как под удельной
влажностью обычно понимают массу
пара, содержащегося в единице мас-
сы влажного воздуха.
*	* Наличие таких частичек скорее
приводит не к выпадению росы, а
к образованию тумана у земной по-
верхности и облаков на более значи-
тельных высотах.
к стр. 53
*	Природа этого «сродства» доволь-
но сложна. Она связана не столько
с химическими свойствами ядер кон-
денсации, сколько с их размерами,
пористой структурой, растворимостью
в воде и рядом других свойств.
*	* По некоторым данным, мелкие
капли облаков и туманов могут ос-
таваться жидкими даже до темпера-
туры около — 80° С.
**♦ Точнее, через облака или туман,
состоящие из переохлажденных ка-
пель воды.
к стр. 56
* Согласно Международной класси-
фикации, к облакам нижнего яруса
относятся облака, у которых основа-
ние лежит на высоте менее 2000 м.
237
♦* В сущности, автор приводит не
примеры, а перечень всех облаков
нижнего яруса, включив в него даже
один «лишний» род облаков, обычно
не относимый к нижнему ярусу.
*** По современным представлениям,
летом морось, а зимой снежные зер-
на дают именно слоистые, а не ка-
кие-либо расположенные выше об-
лака.
к стр. 57
*	Угрожающий вид неба создают
скорее сильно развитые грозовые об-
лака, а не однообразные плоские и
гладкие слоистые.
*	* Согласно Международной клас-
сификации, кучевые облака относят-
ся не к облакам нижнего яруса, а к
облакам вертикального раэв.ития; к
облакам среднего яруса относятся
облака, у которых высота основания
составляет от 2 дю 6 км; к облакам
верхнего яруса — облака, у которых
высота основания 6 км и более.
*	** Кучевые облака никаких осад-
ков не дают. Ливни могут выпадать
лишь из кучево-дождевых облаков,
а очень короткие и слабые осадки
ливневого характера — из слоисто-
кучевых.
*	*♦* Слоисто-дождевые	облака —
темно-серые, иногда почти черные,
с размытой нижней границей, силь-
но вытянутые по горизонтали. Они
всегда являются смешанными, т. е.
состоят в нижней части из капель
воды а в верхней — из ледяных кри-
сталлов.
***** Одним из главных процессов,
создающих слоисто-кучевые облака,
являются так называемые волновые
движения в атмосфере.
****** Белый или слегка окрашенный
круг радиусом 22 или 46°, а иногда
дополнительные круги, дуги, полосы,
объединяемые термином «гало», об-
разуются не только вокруг Луны, но
и вокруг Солнца.
к стр. 59
*	Основная особенность этой формы
облаков — очень большая горизон-
тальная протяженность по сравне-
нию с вертикальной, что придает им
вид сплошного слоя, пелены, часто
покрывающей все небо.
238
*	* Нижний предел автором явно за-
нижен, он скорее относится к сло-
исто-кучевым, а не к кучево-дожде-
вым облакам.
*	** В СССР для определения высо-
ты нижней границы облаков исполь-
зуется основанный на таком же
принципе светолокатор ИВО (изме-
ритель высоты облаков).
к стр. 60
* Не следует путать с русским тер-
мином «поземный», относящимся к ту-
ману высотой не более 2 м над су-
шей и не более 10 м над морем.
к стр. 62
* Туман такого вида обычно не от-
носят к адвективным, а называют
туманом смешения или туманом пе-
ремешивания.
к стр. 64
* Это не совсем точно. Наряду
с другими видами атмосферной пы-
ли — вулканической, почвенной, ор-
ганической и т. д.— метеорологи учи-
тывают и космическую пыль, которая
играет определенную роль в некото-
рых процессах, происходящих в са-
мых верхних слоях атмосферы, куда
в первую очередь попадает этот вид
пыли.
** Гидрометеорами называются вы-
падающие частицы ,так что они ни-
как не могут образовать взвешенный
в атмосфере облачный слой.
к стр. 65
* Особенностью градин, отличающей
их, в частности, от частиц крупы, ле-
дяного дождя и др., обычно явля-
ется отсутствие правильной шарооб-
разной формы. Градины представля-
ют собой кусочки льда самой разной
и произвольной формы.
к стр. 66
* Автор упомянул о советских рабо-
тах в области предотвращения гра-
добитий лишь очень кратко. В СССР
такие работы проводятся в очень ши-
роких масштабах, в частности,
в Средней Азии, на Кавказе и
в Молдавии. Целью их является
в первую очередь защита от града
виноградников, цитрусовых и других
ценных культур. За значительные
успехи в этой области и полученный
при этом большой экономический эф-
фект группе советских ученых при-
суждена Государственная премия
СССР.
к стр. 67
* По современным представлениям,
ядра конденсации играют наиболее
значительную роль не в процессе об-
разования осадков, а лишь в самой
начальной стадии сгущения водяного
пара, содержащегося в атмосфере,
т. е. при образовании первых мель-
чайших, «зародышевых», капель во-
ды, которые при продолжающейся на
них конденсации пара из окружаю-
щего воздуха постепенно превраща-
ются в облачные, но отнюдь еще не
в дождевые капли.
** Работами советских ученых, в ча-
стности академика Е. К. Федорова,
доказано, что из облака выпадает го-
раздо больше воды, чем в нем со-
держится (.иногда в 40 раз!). Это
объясняется тем, что облако пред-
ставляет собой не «резервуар» с оп-
ределенным запасом воды, изолиро-
ванный от окружающего простран-
ства, а скорее что-то вроде насоса
или «перегонного куба», который не-
прерывно «засасывает» водяной пар
из вовлекаемых им восходящих по-
токов воздуха, заставляет этот пар
конденсироваться и затем снова «вы-
дает» получившуюся воду на землю.
Этим облако напоминает также и
пламя свечи, в котором незаметно
для глаза постепенно сгорают все
новые и новые частицы воска или
стеарина свечи.
к стр. 73
*	Фамилию нидерландского метеоро-
лога X. X. Д. Бейс-Баллота (1817—
1892) в русской метеорологической
литературе часто пишут Бенс-Балло.
*	* По современным представлениям,
движение возникает под действием
силы градиента — именно она явля-
ется движущей силой, порождающей
движение. Только после того, как
движение уже возникло, начинают
действовать сила Кориолиса, центро-
бежная сила, а также сила трения.
Сила тяжести при горизонтальном
движении воздуха, как и любого те-
ла, роли не играет.
к стр. 74.
*	В СССР изобары на основных
картах погоды проводят через 5 мбар,
на дополнительных детализирован-
ных картах — через 2,5 мбар, а в от-
дельных случаях — через 1 мбар.
*	* Точ1нее градиентам давления сле-
дует называть изменение давления,
приходящееся на единицу расстоя-
ния, например, на 100 км или ино-
гда на 111 км.
к стр. 84
* В Советском Союзе хорошо из-
вестна и многократно описана но-
вороссийская, а также новоземель-
ская бора. У подножия ледяного ку-
пола Антарктиды (высота купола бо-
лее 3500 м) стоковые ветры дости-
гают ураганной скорости 90 м/с
и более.
к стр. 86
* В СССР муссоны наблюдаются на
Дальнем Востоке, что обусловливает
здесь холодную, ясную и сухую пого-
ду зимой и умеренно теплую, пасмур-
ную, дождливую погоду летом.
*♦ Для сравнения скажем еще, что
средние за много лет измеренные го-
довые суммы осадков на территории
СССР составляют в районе Ташкен-
та 250 мм, Киева и Москвы 550 мм,
Ленинграда 625 мм.
к стр. 87
• Магнитные полюса не сохраняют
постоянного положения. Положение
их на земной поверхности изменяет-
ся со скоростью несколько километ-
ров в год. Были эпохи, когда магнит-
ные полюса даже менялись местами.
к стр. 88
* В том же 1958 г. советские ученые
открыли так называемый внешний
радиационный пояс Земли. Деление
пояса на внешний и внутренний
условное. В настоящее время уста-
новлено, что протоны и электроны
заполняют всю область от нескольких
сотен километров над поверхностью
Земли до границы магнитосферы,
т. е. примерно до 100 000 км.
239
к стр. 89
*	В настоящее время установлено,
что полярные сияния образуются при
«высыпании» энергичных электронов
и протонов из верхних областей
ионосферы, когда интенсивность зем-
ного магнитного поля испытывает
быстрые колебания. «Высыпавшиеся»
частицы, двигаясь по винтообразным
траекториям вокруг магнитных сило-
вых линий, попадают в основном
в полярные области и опускаются
здесь в слои, лежащие на высотах
ниже 1000 км. Взаимодействуя
с атомами и молекулами воздуха,
они и вызывают их свечение, назы-
ваемое полярным сиянием. Быстрые
колебания магнитного поля Земли
в свою очередь возникают при при-
ближении к Земле солнечных прото-
нов и электронов, выброшенных
в большом количестве при солнечных
вспышках или из солнечных пятен.
Эти частицы затормаживаются маг-
нитным полем, разделяются по знаку
и на расстоянии в несколько радиу-
сов Земли (около 6) создают круго-
вой ток вокруг земли. Магнитное поле
этого тока, накладываясь на посто-
янное магнитное поле Земли, вызы-
вает его изменения, в частности ос-
лабляет его, что и способствует «вы-
сыпанию» заряженных частиц.
*	* Для атомов кислорода более ти-
пичной является зеленая линия, отве-
чающая длине волны 0,5577 мкм.
к стр. 91
♦ Так бывает только в тропических
широтах. В других областях, особен-
но в умеренных широтах, большая
часть разрядов происходит между
облаками и Землей.
** По представлениям советских уче-
ных, пробой молниц состоит из не-
скольких импульсов. Каждый им-
пульс в свою очередь состоит из ли-
дера, развивающегося из отрицатель-
но заряженной части облака к Зем-
ле, и главного разряда (цли главного
канала), протекающего в противопо-
ложном направлении. При этом ли-
деры переносят отрицательное элек-
тричество, а главные разряды — по-
ложительное.
240
к стр. 96
•	Горизонтальные размеры воздуш-
ных масс составляют тысячи кило-
метров, вертикальные — километры.
*	* Полярный воздух (П) теперь чаще
называют воздухом умеренных ши-
рот (У).
•	** термин „экваториальная воздуш-
ная масса” в настоящее время не
употребляется, так как большинство
метеорологов считает, что такого
воздуха нет, а есть влажный тропи-
ческий воздух.
к стр. 97
* Воздух, формирующийся в приэк-
ваториальной полосе, в умеренные
широты у поверхности Земли не по-
ступает.
к стр. 101
* Приведем некоторые дополнитель-
ные характеристики географических
типов воздушных масс, поступающих,
в основном, на территорию Европы
и Советского Союза.
Арктический воздух (А) формиру-
ется зимой во всей области за По-
лярным кругом, кроме Норвежского
и незамерзающей части Барен-
цева морей, а летом надо льдами
Арктики. В Западную Европу по-
ступает лищь мА, в Азию и Север-
ную Америку кА, так как до вторже-
ния он проходит над поверхностями,
покрытыми льдом и снегом. На Евро-
пейскую территорию СССР (ЕТС)
мА вторгается с северо-запада —
с Норвежского и незамерзающей ча-
сти Баренцева морей,а кА — с северо-
востока через льды Карского и за-
мерзающую часть Баренцева морей.
В рчагах формирования как кА, так
и мА являются устойчивыми воздуш-
ными массами. кА сохраняет устой-
чивость и при поступлении на ЕТС.
Поэтому для него характерна мало-
облачная погода с сильными моро-
зами. В мА при вторжении в Запад-
ную Европу и на ЕТС развивается
неустойчивость, что сопровождается
развитием кучево-дождевых облаков
и ливневыми осадками.
Морской умеренный воздух (мУ)
вторгается на материки в основном
из определенных районов океанов.
Чаще всего это бывает в тылу цик-
лонов, за холодными фронтами.
Континентальный умеренный воз-
дух, (кУ) формируется в умеренных
широтах центральных и восточных
районов материков. Зимой это пояс
30—50° с.ш., летом — 50—70° с.ш.
Континентальный тропический воз-
дух (кТ) может формироваться ле-
том над материками в полосе широт
15—50° с.ш., зимой —над северной
частью Африки.
Морской тропический воздух (мТ)
поступает в Европу зимой со Среди-
земного моря, летом — из субтропи-
ческих широт Атлантического океана.
Муссонный воздух (М) характерен
зимой для южных районов Азии и
прилегающих областей Индийского
океана, летом — для Китая и примор-
ских районов Дальнего Востока
СССР.
Характер погоды при поступлении
рассмотренных типов воздушных
масс на территорию СССР и Евро-
пы в основном сходен с описанными
выше условиями погоды при поступ-
лении аналогичных воздушных масс
на территорию США.
Точное определение воздушной
массы по географической классифика-
ции часто бывает затруднительным.
При перемещении из очага формиро-
вания воздушная масса взаимодей-
ствует с подстилающей поверхностью
и под влиянием изменяющихся радиа-
ционных условий непрерывно изме-
няет свои свойства. Этот процесс на-
зывается трансформацией воздушной
массы. В процессе трансформации из-
меняются основные свойства воздуш-
ной массы: температура, влажность,
устойчивость, облака, осадки, тума-
ны и т. п. Трансформация воздушных
масс происходит практически посто-
янно. Поэтому приходится учитывать
не только географический тип воз:
душной массы, пришедшей в данный
район, но и главным образом реаль-
ное распределение в ней метеороло-
гических величин.
Для п{к>гноза погоды более полез-
ной и более объективной является
термодинамическая (термическая)
классификация воздушных масс. При
этой классификации различают:
1) теплые воздушные массы — такие,
которые в данном районе постепенно
охлаждаются, так как их температу-
ра выше температуры подстилающей
поверхности; 2) холодные воздуш-
ные массы — такие, которые в дан-
ном районе постепенно нагреваются,
так как их температура ниже темпе-
ратуры подстилающей поверхности;
3) нейтральные (местные) воздушные
массы — такие, которые в данном
районе сохраняют свои основные
свойства без существенных измене-
ний. Все три типа воздушных масс
могут быть устойчивыми и неустой-
чивыми.
** Точнее, это не линия, а некоторая
переходная область между двумя
воздушными массами, называемая
фронтальной зоной. Но ширина этой
зоны гораздо меньше горизонталь-
ных размеров воздушных масс. По
сравнению с ними фронтальную зону
можно условно считать не зоной, а
поверхностью, разграничивающей две
соседние воздушные массы. Линия
пересечения фронтальной поверхно-
сти с поверхностью Земли и есть ли-
ния фронта, короче называемая
просто „фронт”. Подробно об этом
сказано в следующих разделах.
к стр. 104
* Высоко-кучевые и слоисто-кучевые
облака перед теплым фронтом быва-
ют редко. Обычная последователь-
ность смены форм облаков такова:
перистые, перисто-слоистые, высоко-
слоистые, слоисто-дождевые. Нередко
за теплым фронтом, особенно зимой,
наблюдается низкая сплошная сло-
истая облачность, иногда дающая
морось.
к стр. 115
*	По некоторым сообщениям, давле-
ние в центре тайфуна над Тихим
океаном 24 сентября 1968 г. состав-
ляло 657,8 мм, а по другим данным
даже 641,1 мм.
к стр. 116
*	Вернее, тропических депрессий, ко-
торые представляют собой области
слабо пониженного давления.
к стр. 120
*	В 1979 г. служба погоды США до-
полнила список имен тропических
циклонов мужскими именами.
241
к стр. 129
*	Говоря строго, современная стогра-
дусная шкала несколько отличается
от первоначальной шкалы Цельсия.
Но различие их весьма невелико и
не имеет значения для практических
целей. Поэтому его описание выходит
за рамки задач настоящей книги.
к стр. 128
*	В Советском Союзе и ряде других
стран минимальный термометр — не
ртутный, а спиртовый, и конструкция
его несколько отличается от описан-
ной здесь.
к стр. 129
*	В СССР теперь используются толь-
ко термографы с биметаллической
пластинкой.
к стр. 131
♦	В СССР с 1 января 1980 г. при-
нято выражать атмосферное давле-
ние в единицах системы СИ, а имен-
но в гектопаскалях (гПа). 1 гПа=
100 Па = 1 мбар.
** В СССР барометр-анероид ис-
пользуется главным образом в поле-
вых, экспедиционных, военных и т. п.
условиях, для которых ртутный баро-
метр слишком громоздок и хрупок.
На стационарных наземных метео-
станциях продолжает применяться
ртутный барометр, являющийся са-
мым точным из всех приборов для
измерения давления.
♦	♦♦ В СССР шкала барометра-анеро-
ида чаще всего градуируется в мил-
лиметрах ртутного столба, а в самое
последнее время в единицах СИ —
паскалях.
Температура влияет также ина
показания ртутного барометра.
к стр. 132
♦	В СССР направление ветра обычно
записывается русскими буквами.
к стр. 133
*	В СССР во избежание искажаю-
щих влияний окружающих предметов
ветроизмерительные приборы, как
правило, устанавливаются на высоте
не менее 10—12 м.
242
*	* Если здесь автор под «завихрен-
ностью» понимает, как обычно, ин-
тенсивность турбулентного переме-
шивания воздуха, то следует заме-
тить, что, по современным данным,
последняя от поверхности Земли и
до высоты 100—300 м возрастает.
♦** Т. е. температуру точки росы.
к стр. 134
* В СССР такой психрометр, ввиду
недостаточной его точности, давно не
используется. Применяются у нас
станционный психрометр, устанавли-
ваемый в будке, и аспирационный
психрометр, имеющий принудитель-
ную вентиляцию, обеспечивающую
высокую точность его показаний.
** В СССР стандартным прибором
для измерения количества выпавших
жидких и твердых осадков служит
осадкомер Третьякова, основной
частью которого является высокий и
узкий металлический осадкомерный
сосуд цилиндрической формы, имею-
щий площадь приемной поверхности
200 см3. Важной частью осадкомера
является планочная ветровая защи-
та, уменьшающая искажающее влия-
ние ветра на количество осадков,
попадающих в осадкомерный сосуд.
к стр. 136
*	В СССР шары-пилоты наполняют
водородом. При одинаковом весе,
размере и других свойствах такие
шары поднимаются выше, чем напол-
ненные гелием.
*	* Шары с подвешенными к ним при-
борами назвали шарами-зондами
в отличие от шаров-пилотов, позво-
лявших узнать только направление
и скорость ветра.
к стр. 137
* Радиозонд изобретен и впервые
в мире успешно запущен в 1930 г.
советским ученым П. А. Молчановым
в Павловске (под Ленинградом).
С тех пор радиозонды получили все-
мирное распространение и призна-
ние.
Это замечание автора следует
относить главным образом к самым
верхним слоям атмосферы.
В СССР регулярно выпускаются
следующие виды прогнозов погоды:
авиационные — на несколько часов,
краткосрочные — на сутки, прогнозы
малой заблаговременности или сред-
несрочные— на срок до 10 суток,
долгосрочные — на месяц и сезон.
Кроме того, выпускаются многие ви-
цы специализированных прогнозов,
которые предназначаются для опре-
деленного потребителя, например
для конкретной области народного
хозяйства.
к стр. 140
* Впервые метеорологические изме-
рения в космосе выполнялись аппара-
турой, установленной на третьем со-
ветском искусственном спутнике Зем-
ли, запущенном 15 мая 1958 г.
к стр. 142
* В СССР метеорологическими спут-
никами являлся ряд спутников серии
«Космос» и спутники серии «Мете-
ор». Кроме того, название «Метеор»
носит также экспериментальная кос-
мическая система, функционирующая
с апреля 1967 г., когда был запущен
спутник «Космос-156», и предназна-
ченная для регулярного получения
метеорологической информации, не-
обходимой как для исследователь-
ских работ, так и для текущей рабо-
ты службы погоды.
к стр. 155
*	В СССР изотермы на синоптиче-
ских картах не проводятся ввиду не-
большой их информативной ценности.
Это упрощает и ускоряет построение
и анализ карты, облегчает ее чтение.
к стр. 157
*	Карты изотенденций, или изалло-
бар.
к стр. 161
*	В СССР он не сообщается.
*	* Чаще для розы ветров используют
не «процент времени», а процент
числа случаев с данным направле-
нием от всего числа случаев наблю-
дения ветра.
к стр. 162
* В Советском Союзе для характе-
ристики совместного влияния темпе-
ратуры и ветра иногда используется
понятие «охлаждающее действие тем-
пературы».
к сгр. 167
* Гало образуется при прохождении
солнечного или лунного света через
пелену перисто-слоистых облаков.
Когтевидные перистые облака гало
не дают, но они также могут быть
признаком изменения погоды, по-
скольку часто появляются на небе
перед появлением перисто-слоистых
облаков.
к стр. 168
*	В СССР такие календари не изда-
ются.
*	* В США данная система сокращен-
но обозначается APT, что является
начальными буквами английского
названия системы «Automatic Picture
Transmission». Сокращение APT ино-
гда используется и в советской лите-
ратуре.
к стр. 170
*	Атлантический эксперимент ПИГАП
был успешно проведен в 1974 г., а в
1979 г. проводился Первый глобаль-
ный эксперимент ПИГАП.
к стр. 174
*	В СССР градусо-дни не применя-
ются. Аномальность погодных усло-
вий лучше характеризуется значения-
ми отклонения от нормы той или
иной метеорологической величины.
к стр. 177
* Синоптической (или динамической)
климатологией называют такое на-
правление в климатологических ис-
следованиях, которое рассматривает
климат как результат процессов об-
щей циркуляции атмосферы и выяс-
няет, какие климатические условия
соответствуют различным типам цир-
куляции атмосферы.
к стр. 192
* Напротив, значительные колебания
количества выпадающих осадков в
зависимости от сезона года — одна
из наиболее характерных черт зоны
тропического климата, кроме узкой
приэкваториальной полосы.
243
к стр. 195
* В разделе не упомянута передо-
вая по своим принципам классифика-
ция климатов советского ученого
Б. П. Алисова. Для выделения того
или иного типа климата в ней ис-
пользуется как один из основных
признаков циркуляция атмосферы, ее
особенности над различными района-
ми Земли. Такой подход уже полу-
чил мировое признание и является
сейчас одним из самых распростра-
ненных в науке о классификации
климатов.
к стр. 197
* В климатологической литературе
на русском языке термины «микро-
термический климат»» и «климат тун-
дры» обычно синонимичны и означа-
ют климат окраинных районов по-
лярных областей, характеризую-
щийся долгой холодной зимой и ко-
ротким летом, со средней годовой
температурой воздуха менее 0° С.
Термин «мезотермический климат» —
синоним умеренно теплого (субтро-
пического) климата, наблюдающего-
ся в основном на широтах 30—40°,
но В западных частях континентов
проникающего и в более высокие ши-
роты.
к Стр. 201
* В романе английской писательницы
Мэри Шелли (1797—1851) «Франкен-
штейн или Сов<ременный Прометей»
(1818 г., русский перевод 1965 г.)
ученый Франкенштейн искусственно
создает гигантское человекоподобное,
но ужасающе уродливое существо,
которое пытается сначала творить
добро. Однако отвергнутое людьми
и ожесточенное одиночеством, оно на-
чинает беспощадно сокрушать вое
встречающееся на пути. В XX в. ро-
ман М Шелли неоднократно экрана
?И|ровался, что сделало его очень по-
пулярным.
к стр. 202
*	В СССР примерно за тот же пе-
риод—с 1913 по 1970 г.—доля го-
родского населения увеличилась с 18
до 56%, т. е. более чем в 3 раза,
а по переписи населения 1979 г. она
уже составляет 62%.
к стр. 205
*	По данным советских ученых, это
снижение летом, например в Ленин-
граде, составляет даже 10—15%.
*	* Это заключение не подтверждает-
ся работами советских ученых, уста-
новивших, что, несмотря на избыток
ядер конденсации, туманы в городах
все же встречаются несколько реже,
чем в сельской местности, что объяс-
няется более высокой температурой
воздуха в городе и соответственно
более низкой относительной влаж-
ностью.
к стр. 206
* Не считая некоторых индийских
йогов, умеющих очень надолго пре-
рывать дыхание.
к стр. 207
* В СССР на Памире и в других
высокогорных районах проживает
много людей.
к стр. 208
* Это утверждение автора вызывает
большое сомнение.
к стр. 23Р
* Советские ученые дают более точ-
ные определения климата. По Хро-
мову, климат — статистический ре-
жим атмосферных условий (условий
погоды), характерный для каждого
данного места Земли в силу его гео-
графического положения. По Мони-
ну, климат — статисти юский режим
колебаний состояния атмосферы с ко-
роткими периодами (до года), испы-
тывающий колебания с длинными пе-
риодами (порядка десятилетий, сто-
летий, тысячелетий).
244
Оглавление
Предисловие	редактора	3
Предисловие............. 5
Введение................ 6
Глава 1.
Атмосфера
Происхождение и развитие
атмосферы.................. 8
Состав атмосферы ....	12
Слои атмосферы............ 14
Общие свойства атмосферы	19
Краткое содержание главы	22
Глава 2.
Энергия Солнца в атмосфере
Лучистая энергия и времена
пода.......................... 26
Прецессия	и ось	Земли	...	28
Солнечная	радиация	и	атмо-
сфера 	 29
Вертикальные градиенты тем-
пературы и неустойчивость воз-
душных масс-.................. 33
Радиация и земная поверхность	36
Краткое содержание главы. .	43
Глава 3.
Испарение и конденсация
Свойства чистой воды ...	48
Водяной пар в воздухе ...	51
Образование осадков ....	53
Образование облаков ....	54
Виды осадков.................. 63
Искусственное вызывание осад-
ков .......................... 66
Краткое содержание	главы	68
Глава 4.
Динамика атмосферы
Сила Кориолиса................ 71
Силы, действующие в атмо-
сфере ........................ 73
Общая циркуляция атмосферы 76
Ветер на высотах.............. 80
245
Местные ветры........... 83
Магнитное поле Земли ...	87
Краткое содержание главы . .	93
Глава 5.
Атмосферные фронты и воздушные массы
Воздушные массы США . .	96
Волновой циклон.............101
Развитие атмосферных фронтов 103
Краткое содержание главы 107
Глава 6.
Бури и другие атмосферные возмущения
Грозы........................109
Торнадо......................112
Тропические циклоны ....	114
Другие атмосферные возмуще-
ния .........................121
Краткое содержание главы 122
Глава 7.
Метеорологические наблюдения
Метеорологические измерения 125
Метеор олопические измерения
в высоких слоях атмосферы	135
Новые технические средства
современной метеорологии	139
Краткое содержание главы	143
Глава 8.
Погода и ее анализ
Синоптическая карта..........145
Прогностическая информация	160
Приметы погоды...............166
Международное сотрудничест-
во в области метеорологии	168
Краткое содержание главы	171
Глава 9.
Климат
Климат и погода................174
Причины различия климатов	177
Изменения климата..............183
Краткое содержание	главы	. .	189
246
Глава 10.
Климаты Земли
Глава 11.
Погода и наше здоровье
Приложения
Основные климатические зоны
Земли.........................191
Классификация климатов	195
Краткое содержание главы . >	199
Урбанизация, загрязнение ок-
ружающей среды и здоровье
человека......................202
Адаптация к погоде я климату 206
Медицинские аспекты колеба-
ния метеорологических условий	209
Кралпкое содержание главы . . 216
1.	Основные черты земной по-
верхности ...............218
2.	Районы дефицита осадков	218
3.	Метртяеская система мер	219
4.	Амплитуда годового хода
температуры воздуха ....	220
Краткий словарь терми-
нов, встречающихся в
книге.....................221
Источники рисунков	.	228
Источники таблиц	.	.	231
Список литературы	.	.	232
Комментарии переводчи-
ка и редакторов .	.	.	235
Дж. Вайсберг
Погода на Земле
Метеорология
Редактор Л. Жданова
Художник - Э. Кузнецов
Художественный редактор Б. Денисовский
Технический редактор Л. Шишкова
Корректор А. Хюркес
ИБ № 1233
Сдано в набор 17.03.80. Подписано в печать
08.08.80. Формат бОХ841/1в, бумага офсетная.
Гарнитура литературная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 14,42. Уч.- изд. л. 16,61. Тираж
100 000 экз. Индекс ПЛ-93. Заказ № 1157.
Цена 90 коп.
Гндрометеоиздат. 199053. Ленинград. 2-я
линия. 23.
Типография им. Анохина
Управления по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли
Совета Министров Карельской АССР
Петрозаводск, ул. Правды, 4.
90 к.
Joseph S. Weisberg