География для топографических кретинов

Статья известного советского фантаста Александра Беляева «Завоевание стратосферы», отрывок из которой вы только что прочли, была опубликована в пушкинской газете «Большевистское слово» в октябре 1940 года. Стратосфера тогда, если выражаться нынешним языком, была в тренде. Можно вспомнить хотя бы классику – фильм «Цирк» с участием Любови Орловой, в котором советские артисты отвечают цирковым номером «Полет в стратосферу» на американский «Полет на Луну».

А теперь – руки прочь от поисковиков и скажите, что такое «стратосфера»? Кто помнит, тот молодец, ну а кто забыл, тот сейчас вспомнит.

Стратосферой называется слой атмосферы нашей планеты, расположенный на высоте от 11 до 50 километров. Частью стратосферы является хорошо знакомый всем, хотя бы понаслышке, озоновый слой или «озоносфера». Озоном называют трехатомный кислород, то есть такой, молекула которого состоит из трех атомов. Обычный же кислород, которым мы дышим – двухатомный, это более стойкая и, как следствие, более распространенная модификация.

Ценность озонового слоя заключается в том, что он поглощает губительную для всего живого коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Жизнь на нашей планете смогла выйти из воды на сушу лишь после того, как в стратосфере был образован озоновый щит. Создали его не какие-то добрые инопланетяне, а солнечные лучи. Двухатомный кислород превращается в трехатомный с поглощением энергии ультрафиолетового излучения и с таким же поглощением происходит обратный процесс. Эта бесконечная круговерть с превращением «очищает» солнечные лучи от значительной доли вредного, оставляя при этом все полезное – свет и тепло.

Выше озонового слоя, как вы понимаете, никакой жизни не существовать не может. Озон можно обнаружить на высотах от 15 до 60 километров, но максимально он сконцентрирован на высоте 25 – 35 километров. Если на каком-то участке содержание озона резко снижается, то говорят об озоновой дыре. По сути дела, это и есть дыра в щите, защищающем нашу планету. Общеизвестно, что разрушают озон фреоны, вещества, используемые в качестве охлаждающих агентов в кондиционерах и холодильниках, а также в качестве распылителей. У поверхности Земли фреоны абсолютно безвредны, потому что они являются химически стойкими соединениями, не склонными вступать в реакции с другими веществами. Но под действием ультрафиолетовых лучей фреоны могут распадаться. При этом высвобождаются такие вещества, как фтор, хлор или бром, атомы которых входят в молекулы фреонов. Фторосодержащие фреоны менее стойкие, они распадаются ниже озонового слоя и потому не представляют для него опасности. Разрушают озон те фреоны, в молекулах которых содержатся фтор или бром. В результате реакций с этими элементами озон превращается в кислород. Вроде бы – ничего страшного, ведь кислород под действием ультрафиолетовых лучей может снова превратиться в озон, но дело в том, что существует определенный баланс между превращениями трехатомного кислорода в двухатомный и наоборот. Фреоны этот баланс нарушают, в результате чего в озоновом щите возникает дыра, а в атмосфере нашей планеты прибавляется немного кислорода. Кислород нам очень нужен, мы в нем постоянно нуждаемся, но пусть его лучше вырабатывают растения.

Вот вам вопрос на сообразительность. Ответ на него вы найдете в конце книги (№ 2).

Первые фреоны были синтезированы в 1928 году, но озоновые дыры над Антарктикой и Арктикой образуются ежегодно. Над Антарктикой примерно с августа до января можно наблюдать огромную дыру, диаметром свыше 1000 километров, а над Арктикой с марта по август – множество мелких дыр. Почему образуются эти дыры?

Понятно, почему писатель Беляев называл стратосферу «дорогой, ведущей к победе над врагом» и «трассой сверхбыстроходного транспорта». Скоростные самолеты летают высоко, потому что плотность воздуха уменьшается по мере удаления от земной поверхности, а, стало быть, уменьшается и трение, действующее на движущийся самолет. А в военной авиации долгие годы действовало правило: «кто выше – тот победит».[21] Чем выше летал самолет, тем труднее было обнаружить его и подбить. Да и в воздушном бою высота дает преимущество над противником. Правда, тут есть одно «но». На границе со стратосферой можно получить преимущество в скорости за счет разреженного воздуха, но по мере дальнейшего подъема плотность воздуха снижается до того, что воздух перестает служить опорой для крыльев самолета. Вдобавок из-за низкого содержания кислорода могут глохнуть двигатели (кислород нужен для горения топлива). Так что правило «чем выше – тем лучше», действует до определенного предела.

Но какие «нетронутые залежи энергии» содержатся в стратосфере? И что это за «нетронутый сундук сокровищ», о котором писал Беляев? Может, писатель-фантаст просто увлекся и забыл о том, что пишет не новую повесть, а статью для газеты?

Нет, не забыл, но проекты по добыче «сокровищ» стратосферы – озона, гелия и водорода, были фантастическими и остались такими навсегда, потому что проще, удобнее и дешевле было развивать химическую промышленность, чем стратосферную добычу. Такими же фантастическими были и проекты добычи солнечной энергии из стратосферы. Предполагалось, что огромные воздушные шары, называемые «стратостатами», будут поднимать в стратосферу солнечные батареи, над созданием которых тогда, в сороковые годы ХХ века, напряженно работали ученые.[22] Поднимать батареи аж в стратосферу собирались для того, чтобы уловить как можно больше солнечной энергии, не давая ей частично рассеяться в самом нижнем слое атмосферы, который называется «тропосферой».

Слои атмосферы

Высота тропосферы колеблется от 8 километров над полюсами и до 18 километров над экватором. Такая значительная разница обусловлена тремя факторами:

– большей силой притяжения на полюсах вследствие того, что наша планета представляет собой не идеальный шар, а сплюснутый у полюсов;[23]

– наличием на экваторе центробежной силы, обусловленной вращением Земли; эта сила ослабляет силу земного притяжения;

– из-за более теплых температур на экваторе, молекулы атмосферных газов обладают бо́льшей кинетической энергией и потому могут залетать на бо́льшую высоту.

Тропосфера – самый важный для всех нас слой атмосферы, ведь мы в ней живем и дышим ею. Тропосфера содержит примерно 85 % массы всей атмосферы нашей планеты и почти весь водяной пар, который в ней содержится (пар тяжелый и далеко от Земли уйти не может).

У географов тропосфера – самая любимая часть атмосферы. Иначе и быть не может, потому что именно в тропосфере формируется погода, возникают циклоны и антициклоны, образуются облака, осадки, туманы, ветры (горизонтальные перемещения атмосферного воздуха) и конвекция (вертикальные перемещения воздуха).

Температура тропосферы с увеличением высоты на километр понижается на 6 °С. Чем дальше от земной поверхности, которая интенсивно поглощает солнечные лучи и нагревается, тем холоднее воздух. В тропопаузе (так называется переходный слой от тропосферы к стратосфере) температура понижается до – 60 °С над полюсами и до – 80 °С над тропиками. Давайте вспомним, что параллели, называемые тропиками, ограничивают по обе стороны от экватора широты, в которых солнце может находиться в зените.[24]

Странно, не правда ли? Казалось, что должно быть наоборот – более низкая температура воздуха над холодными полюсами, а более высокая над жаркими тропиками. Но этот «парадокс» объясняется более высоким положением тропопаузы над тропиками. Из-за мощных потоков воздуха, которые отделяют низкую теплую полярную тропопаузу от холодной высокой тропической, разница температур выражена столь резко.

Кстати, в тропопаузе температура воздуха перестает понижаться с увеличением высоты, потому что на таких высотах (от 9 до 17 километров) воздух от земной поверхности не нагревается. Далее, в стратосфере, температура воздуха с увеличением высоты начинает возрастать и возрастать и на верхней границе ее доходит до + 60 °С. Здесь уже играет роль не близость к земной поверхности, а толщина слоя воздуха, через который приходится проходить солнечным лучам. Чем тоньше слой, тем меньше лучей рассеивается и, следовательно, тем выше будет температура.

Выше стратосферы находится ионосфера, веьма разреженный слой атмосферы, который состоит из ионизированных газов, то есть из таких газов, нейтральные атомы или молекулы которых, отдав или присоединив электроны, превратились в заряженные частицы – ионы.

Из-за высокого содержания свободных электронов ионосфера способна отражать короткие радиоволны. Благодаря этому свойству ионосферы на нашей планете возможна дальняя радиосвязь. В результате многократного отражения от ионосферы и земной поверхности радиоволны распространяются на любые расстояния, несмотря на кривизну земной поверхности. Без этого отражения радиоволны рано или поздно «упирались» бы в землю или в воду и связь была бы возможна только на близком расстоянии.

В 1901 году по проекту известного изобретателя Николы Теслы на атлантическом побережье США, близ Нью-Йорка началось строительство башни, предназначавшейся для трансатлантической радиосвязи, а также для беспроводной передачи электроэнергии. Передача электроэнергии – это отдельная тема, а вот с радиосвязью вышел казус.

Башня Николы Теслы, если говорить предельно просто, была задумана как мощный передатчик электромагнитных волн. По всему миру Тесла планировал построить тридцать таких башен, которые образовывали бы единую приемо-передающую сеть. Только такие башни, по мнению Теслы, могли обеспечить передачу волн на большие расстояния. Главным спонсором проекта был мультимиллионер Джон Пирпонт Морган Первый, которому позарез была нужна надежная трансатлантическая радиосвязь.

Пятидесятисемиметровая башня, получившая имя Ворденклиф в честь банкира Джеймса Вордена, который приобрел землю для ее строительства, влетела в тугую копеечку, но причиной краха проекта Теслы стала не высокая его стоимость, а радиопередатчик, сконструированный итальянским инженером Гульельмо Маркони. Маркони не знал о ионосфере, которая была открыта благодаря его опытам, но считал дальнюю радиосвязь возможной без суперпередатчиков и суперприемников, потому что был уверен в способности радиоволн проходить через землю, воду и другие препятствия. Получился научный парадокс – важное открытие было сделано благодаря ошибочным взглядам. А вот Никола Тесла, мысливший в правильном направлении, такого открытия совершить не смог.

Разумеется, недорогая радиоаппаратура Маркони, которой можно было пользоваться сразу и где угодно, оказалась более привлекательной, чем многомиллионный проект строительства тридцати башен. В 1917 году башня Ворденклиф была демонтирована.

Первая трансатлантическая радиопередача Маркони состоялась в 1901 году. «Так быть не должно, но тем не менее, это удалось сделать, – подумали ученые. – Почему?». Уже в следующем году британец Оливер Хевисайд предположил существование ионосферы, а в двадцатые годы ХХ века другой британец, Эдвард Эплтон, доказал это.

Напрашивается вопрос – с чего бы это атомам и молекулам, составляющим верхний слой атмосферы, переходить из нейтрального состояния в заряженное? «Это «ж-ж-ж» неспроста», как говорил Винни-Пух. Что побуждает их отдавать и принимать атомы?

Виновато во всем космическое излучение – протоны[25] с добавлением атомных ядер и электронов. Это излучение, несущееся по Вселенной с огромной скоростью, при столкновении с нейтральными частицами «вышибает» из них несколько электронов или же «вколачивает» в них дополнительные. Благодаря этому человечество вот уже более ста лет имеет недорогую и качественную дальнюю радиосвязь.

Ионосферу условно разделяют на две оболочки.

Нижняя оболочка, называемая «мезосферой», простирается до высоты 80 – 85 километров. Температура в мезосфере с увеличением высоты понижается (да, снова понижается) и у верхней ее границы доходит до – 80 °С. В верхней оболочке – термосфере, которая простирается до высоты 300 километров, температура начинает повышаться и повышается до невероятных значений – +1500 – +2000 °С. Температура остается столь высокой до экзосферы, внешней части атмосферы Земли, которая начинается на высотах от 500 до 1000 км.[26] В экзосфере температура снова понижается и постепенно доходит до космической в – 270 °С. Подобно ионосфере, экзосфера состоит из ионизированного газа.

За экзосферой на высоте в 3000 километров начинается безвоздушное космическое пространство. Иначе говоря, толщина земной атмосферы составляет 3000 километров.

Обратите внимание на один нюанс – космическим считается пространство, лежащее вне границ атмосфер небесных тел, а вот условный космос начинается за границей, называемой линией Ка́рмана и находящейся на высоте в 100 километров над уровнем моря. Линия Кармана это не только граница условного космоса, но и верхняя граница воздушного пространства государств. На высоте свыше 100 километров можно летать где угодно, не спрашивая ни у кого разрешения.

Как по-вашему, почему американский ученый Теодор фон Карман поместил границу, названную в его честь, именно на стокилометровой высоте? Круглая цифра ему приглянулась? Или были более веские причины?

Разумеется, были причины, ведь наугад, с потолка, никакие цифры в науке не берутся. Дело в том, что на этой высоте (с колебаниями в 5 километров) атмосфера разрежается настолько, что становится невозможным использование самолетов и вообще всех летательных аппаратов, полет которых основан на аэродинамическом принципе, когда аппарат опирается на воздух и словно бы отталкивается от него. В столь разреженной атмосфере, близкой по характеристикам к безвоздушному пространству, могут летать только космические аппараты. Проще говоря, формальный космос начинается на высоте в 3 000 километров, а фактический – за линией Кармана.

Кстати, атмосфера небесного тела может состоять только из сильно разряженной экзосферы, как, например, у Луны или Меркурия. Обоснуйте, пожалуйста, почему такое возможно именно у этих небесных тел. Правильный ответ ищите в конце книги (№ 3).

Воздух, кажущийся нам невесомым, имеет массу, хотя и небольшую. Масса 1 литра воздуха на уровне моря равна 1,3 грамма. «На уровне моря» – это важное уточнение. С подъемом, то есть с удалением от земной поверхности, сила притяжения ослабевает и воздух, как и вся прочая материя, становится легче, хоть и ненамного, но становится.

«Пустяки какие! – скажут некоторые читатели. – Грамм с небольшим – это все равно, что ничего. Но грамм с небольшим весит один литр, а в земной атмосфере воздуха о-го-го сколько! Этот огромный объем воздуха создает на каждый квадратный сантиметр земной поверхности давление в 1 килограмм!

Килограмм на сантиметр – это уже что-то, верно? Мы не ощущаем этого давления, потому что оно уравновешивается точно таким же внутренним давлением, выработавшимся в ходе эволюции. Напрашивается вопрос – а как же с предметами, у которых не может быть внутреннего давления? Почему мы не ощущаем давления на предметы, особенно на те, которые имеют большую площадь поверхности? Да потому что давление в жидкостях и газах во всех направлениях одинаково и суммарное давление на предмет получается нулевым.

В сводках погоды указывается атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. За нормальное давление принято давление воздуха на уровне моря (иногда говорят: «над уровнем океана», что тоже самое) у широты 45° при температуре 0 °С. Это давление соотвествует весу ртутного столбика высотой 760 миллиметров и сечением 1 см2. Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) является внесистемной единицей измерения давления. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, потому что чем выше расположена точка, тем меньшей высоты воздушный столб давит на нее. Кроме этого, с увеличением высоты воздух разрежается, становится легче и его давление понижается.

Раз уж мы упомянули про широты, то давайте вспомним, что все карты имеют градусную сеть, образованную пересекающимися линиями – параллелями и меридианами.

Параллели представляют собой линии, (которые на глобусе выглядят как окружности), параллельные экватору. Экватор принимают за нулевую параллель и обозначают 0°. Параллели, расположенные в северном полушарии, называют по градусам северной широты и обозначают следующим образом: 10° с. ш. Параллели южного полушария называют по градусам южной широты и обозначают так: 10° ю. ш.

Меридианы представляют собой линии (на глобусе – полуокружности), проведенные от Северного полюса до Южного. Начало отсчета меридианов – нулевой мередиан – было выбрано произвольно и находится оно в Гринвиче, пригороде Лондона. Измеряются меридианы, так же, как и параллели, в градусах, но вместо широты различаются по долготе – восточной (в. д.) или западной (з. д.). Долгота определяется расположением относительно нулевого мередиана.

Обратите внимание на то, что параллели представляют собой окружности, а мередианы – полуокружности. То есть – мередианов, если считать через каждый градус, вдвое больше, чем параллелей. Поэтому наибольшая широта, северная или южная, составляет 90°, а наибольшая долгота, западная или восточная – 180°.

Градусная сеть позволяет определять координаты любого объекта на поверхности Земли как точки пересечения параллели и мередиана. Например – 20° с. ш., 50° в. д. или 33° ю. ш., 45° з. д. Для более точного определения координат каждый градус широты и долготы разделен на 60 частей, называемых минутами и каждая минута разделена на 60 частей, называемых секундами. Минуты обозначаются одним штрихом, а секунды двумя. Вот пример записи координаты объекта с минутами и секундами: 50° 40’ 45’’ в.д., 40 50’ 30’’ с.ш.

А теперь вернемся к атмосферному давлению. Измеряют его при помощи специальных приборов – барометров. Первые барометры были ртутными и представляли собой открытую емкость с ртутью, глубокую тарелку, в которую отверстием вниз была опущена пробирка. Когда атмосферное давление повышалось и сильнее давило на ртуть в тарелке, уровень ртути в пробирке поднимался, когда же давление понижалось, то уровень ртути в пробирке опускался.

Ртутные барометры были довольно неудобными в использовании. Со временем их заменили барометры-анероиды. Слово «анероид» переводится с греческого как «безводный», в данном узком значении – «безжидкостный», то есть без ртути. Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой полой тонкостенной коробки, внутри которой создано отрицательное давление воздуха. При изменении атмосферного давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти колебания передаются на связанную с коробкой стрелку, которая перемещается по шкале.

«Барометр падает», озабоченно говорят в книгах и фильмах моряки, путешественники и вообще все люди, деятельность которых сильно зависит от погодных условий. Разумеется, сам барометр никуда не падает, «падает», то есть опускается книзу, стрелка барометра, потому что понижается атмосферное давление. А это – к непогоде, ниже будет сказано почему.

Также воздух разрежается и с повышением температуры. Чем сильнее нагрет воздух, тем ниже атмосферное давление.

Влияет на величину атмосферного давления и географическая широта, поскольку от широты зависит толщина, а следовательно – и масса тропосферы. Чем больше масса воздуха, тем выше атмосферное давление. Давайте вспомним, что тропосфера толще всего над экватором. Казалось бы, что на экваторе атмосферное давление должно быть выше, чем на полюсах. Но, с другой стороны, воздух на экваторе сильно нагревается, становится разреженным, относительно легким, а это способствует понижению давления…

А еще на величину атмосферного давления влияет направление вертикального движения воздуха. При опускании воздуха атмосферное давление у земной поверхности возрастает, а при подъеме воздуха – понижается. На экваторе преобладают восходящие потоки теплого воздуха, нагревшиеся от земной поверхности. В верхней тропосфере эти потоки оттекают в сторону полюсов, где опускаются и образуют области повышенного давления.

В результате возле экватора находится область (или как еще говорят – пояс) постоянно низкого атмосферного давления, а в районах полюсов – постоянно высокого.

По широтам земная поверхность делится на семь широтных поясов атмосферного давления, которые называются барическими[27] поясами – один экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных.

Экваториальный пояс низкого атмосферного давления расположен по обе стороны экватора между 10° северной и 10° южной широты.

Тропические пояса высокого атмосферного давления расположены между 10° и 30° – 40° северной и южной широты.

Умеренные пояса низкого атмосферного давления расположены между 30° – 40° и 60° – 70° северной и южной широты.

Полярные пояса высокого атмосферного давления лежат выше 60° – 70° северной и южной широты, то есть практически внутри полярных кругов.

Границы поясов атмосферного давления очерчены нечетко, поскольку в зависимости от времени года они несколько смещаются к северу или к югу.

Напрашивается вопрос – почему пояса высокого и низкого атмосферного давления чередуются? Почему не происходит постепенного повышения атмосферного давления при движении от экватора к полюсам?

Дело в особенностях движения воздуха.

На экваторе земная поверхность сильно нагревается и передает много тепла воздуху. Воздух расширяется и поднимается вверх, ввиду чего атмосферное давление понижается и образуется экваториальный пояс низкого давления.

По мере подъема, теплый воздух остывает. У верхней границы тропосферы экваториальные воздушные массы движутся на север и на юг. В области 30-ых параллелей они опускаются вниз, образуя тропические пояса высокого атмосферного давления.

Опустившийся воздух быстро нагревается. Благодаря этому в тропиках наблюдается «парадоксальное» сочетание высоких температур с высоким атмосферным давлением.

На полюсах, в зонах низких температур, холодный воздух опускается к земной поверхности, образуя полярные пояса высокого давления. Отсюда воздух движется к более теплым умеренным широтам, причем движение это происходит близ земной поверхности, в нижней части тропосферы.

В умеренных широтах холодный полярный воздух нагревается, расширяется и поднимается вверх, образуя пояса низкого атмосферного давления. Поднявшись до верхней границы тропосферы, воздушные массы возвращаются к полюсам, где остывают и опускаются к земной поверхности.

Пояс низкого атмосферного давления Северного полушария существует только летом! Зимой, вследствие резкого понижения температуры воздуха, атмосферное давление над материками Северного полушария сильно повышается и пояс низкого давления сохраняется только над океанами в виде двух замкнутых областей пониженного давления – Исландского и Алеутского минимумов. Центр Исландского минимума находится вблизи острова Исландия, а центр Алеутского – близ Алеутских островов Тихого океана. Над материками Северного полушария, напротив, формируются зимние максимумы (области повышенного давления) – Азиатский и Северо-Американский.

Летом пояс пониженного атмосферного давления в умеренных широтах Северного полушария восстанавливается. Над Азией формируется огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах – Азиатский минимум. Над океанами в тропических широтах в течение всего года существуют максимумы, также называемые антициклонами (что такое циклоны и антициклоны будет сказано чуть ниже) – Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский. Это обусловлено тем, что океаны в тропиках всегда нагреты слабее, чем, материки и давление над ними выше. Таким образом на одних и тех же широтах могут существовать максимумы и минимумы атмосферного давления.

Мы постоянно слышим о них в сводках погоды. Господствует антициклон… Идет циклон… Влияние обширного теплого антициклона сохранится на неделю…

Циклоном называется восходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью пониженного давления, в которой воздушные массы перемещаются от периферии к центру по спирали. В Северном полушарии это перемещение происходит против часовой стрелки, в Южном полушарии – по часовой. Средняя скорость движения циклона составляет 35 – 50 км/ч, но может доходить и до 100 км/ч.

Циклоны формируются в областях низкого атмосферного давления. Поскольку воздух в циклонах поднимается вверх, то он быстро охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется. Поэтому для циклона характерны высокая облачность, повышенная влажность воздуха и выпадение атмосферных осадков. Циклон – это непогода. Суточные перепады температур в зоне циклона невелики вследствие парникового эффекта водяного пара, который поглощает тепло, исходящее от земной поверхности, не давая ему уходить в космос.

Антициклоном, как нетрудно догадаться по названию, называется нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой воздушные массы перемещаются по спирали от центра к периферии. В Северном полушарии они движутся по ходу часовой стрелки, в Южном – против. Подвижность антициклонов ниже, чем у циклонов. Скорость их движения составляет 30 – 40 км/ч и вообще антициклоны способны подолгу задерживаться на одном месте. На материках «стояние» антициклонов выражено сильнее, чем на океанах. Поскольку воздух, опускаясьвниз, становится более сухим и теплым, для антициклона характерна ясная погода без осадков с большими суточными перепадами температур (нет водяных паров и создаваемого ими парникового эффекта).

Главным местом формирования антициклонов являются субтропические и приполярные широты. В России антициклоны господствуют как зимой, так и летом на юге Русской равнины. Устойчивые антициклоны характерны зимой для Восточной Сибири и Северного Казахстана. На нашей планете существует несколько регионов, для которых характерно многомесячное или годовое господство антициклонов – Азорский, Антарктический, Арктический и Азиатский (Сибирский) максимумы атмосферного давления. Антициклоны способствуют возникновению круговых океанических течений, которые в Северном полушарии двигаются по ходу часовой стрелки, а в Южном – против нее.

Тропические циклоны географы выделяют в отдельную группу, потому что они имеют важные индивидуальные особенности. Во-первых, тропические циклоны формируются исключительно над океанами между 10° и 20° северной и южной широты. Только там и нигде больше. Во-вторых, для тропических циклонов характерна очень высокая скорость ветра, которая может не только достигать скорости звука,[28] но и превышать ее. На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке – ураганами. Названия разные, а разрушительная сущность одна и та же. Как говорится, хрен редьки не слаще.

Знаете ли вы, чем ветер отличается от бури, а буря от урагана?

Скоростью ветра и ничем больше. При скорости ветра, превышающей 15 – 20 м/с, говорят о буре или шторме. Ураганом или тайфуном ветер называется при скорости более 30 м/c, что соответствует 117 км/ч!

Тропические циклоны могут вызывать большие волны на поверхности моря, сильнейшие ливни, штормовые приливы и смерчи – мощные атмосферные вихри, возникающие в грозовом облаке и опускающиеся к земной поверхности в виде рукава (или хобота, если так вам больше нравится). Диаметр смерча может колебаться от десятков метров до 2 – 3 километров.

Водный смерч в океане

Над сушей тропические циклоны быстро исчезают. Ввиду этого они представляют опасность только для прибрежных районов и островов.

Циклоны и антициклоны осуществляют теплообмен между широтными зонами, перенося теплые воздушные массы от экватора по направлению к полюсам, а холодные – в обратном направлении. Если бы циклонов и антициклонов не было, то на экваторе и в тропиках температура воздуха была бы на 10 – 20° выше реальной, а в умеренных широтах – примерно настолько же ниже.

Антициклоны из-за более благоприятных погодных условий нравятся людям больше, чем циклоны. Но у тех, кто занимается сельским хозяйством, отношение к антициклонам настороженное. Зимой антициклоны приводят к вымерзанию озимых посевов – осадки не выпадают, теплоизолирующего снежного покрова нет или он очень тонкий, земля сильно промерзает. А весной или летом антициклоны могут приводить к засухам.

Области высокого или низкого атмосферного давления, характерные для определенного региона нашей планеты, называются центрами действия атмосферы. Для непосвященных это название звучит совершенно непонятно, но географы сразу понимают, что речь идет об атмосферном давлении. Для каждого центра действия атмосферы характерно преобладание высокого или низкого атмосферного давления. Центры действия атмосферы могут быть перманентными (постоянными) или сезонными, характерными для определенного времени года. Экваториальная депрессия, океанические депрессии субполярных широт, субтропические и полярные антициклоны – это перманентные центры действия атмосферы. Зимние антициклоны и летние депрессии над материками в средних широтах – пример сезонных. Обратите внимание на один нюанс – центры действия высокого атмосферного давления называются «антициклонами», а низкого – «депрессиями». «Депрессиями», а не «циклонами»!

И еще один нюанс – у циклонов и антициклонов разные механизмы образования, поэтому нельзя рассматривать циклон как некое «зеркальное отображение» антициклона. Циклоны образуются вследствие вращения Земли вокруг своей оси[29] – атмосферные массы приходят в движение, тоже начинают вращаться и в центре воздушного вихря формируется область низкого давления. Грубо говоря – в образовании циклонов первичное значение имеет вращение планеты. Антициклоны же образуются вследствие опускания воздушных масс, которые при этом опускании нагреваются, отчего их относительная влажность понижается. Опускающийся вниз воздух создает область повышенного давления, а не вращение планеты! Вращение планеты только искривляет, «закругляет», потоки воздуха, расходящиеся от области повышенного давления. В образовании антициклонов первичное значение имеет опускание воздушных масс. Циклоны всегда масштабные, они захватывают большую площадь, а вот площадь действия антициклонов может быть как большой, так и маленькой.

На картах распределение атмосферного давления по земной поверхности показывают линиями, соединяющими точки с одинаковым давлением. Эти линии называются изобарами. Чаще всего на картах указывают изобары января и июля, месяцев с максимальным и минимальным атмосферным давлением.

Изобары июля

Как уже было сказано, атмосферное давление понижается с увеличением высоты. Расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм. рт. ст., называется барической ступенью. В нижних слоях тропосферы до высоты в 1 километр барическая ступень равна 10 метрам. Выше километровой высоты барическая ступень удлиняется, поскольку по мере увеличения высоты скорость понижения атмосферного давления замедляется.

Атмосферное давление изменяется не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. Существует показатель, характеризующий изменение атмосферного давления в пространстве (по вертикали и горизонтали), который называется барическим градиентом.

Барический градиент представляет собой вектор, то есть математическую величину, характеризующуюся численным значением и направлением. В метеорологии для изображения на картах обычно пользуются горизонтальной составляющей барического градиента на уровне моря или на каком-то другом уровне, которая называется горизонтальным барическим градиентом. Барический градиент направлен по нормали к изобаре в сторону убывания атмосферного давления.

Вместо вертикального барического градиента, отражающего изменение атмосферного давления по высоте, часто пользуются обратной величиной – барической ступенью.

Атмосферное давление – одно из важнейших географических показателей. Изобары и барические градиенты очень важны, потому что они содержат информацию, помогающую составить представление о климате. Потренируйтесь немного и очень скоро эти странные линии и черточки на карте станут для вас понятными.

Глава четвертая. Температура воздуха и пояса нашей планеты

«– Что-то очень жарко, – промолвил Вильсон.