Тысяча и один вопрос о погоде

II Воздушный океан — наша атмосфера

Введение. Мы — создания, которые живут на самом дне беспокойного океана газов; дыша их живительной смесью, мы инстинктивно или полуосознанно понимаем, какие огромные силы таятся в потоках этих газов. В придонном слое воздушного океана возникают хорошо знакомые нам явления погоды, которые мы можем видеть, слышать и осязать. В самом деле, уже вдыхая воздух, мы вбираем в себя кусочек погоды — вечно меняющейся и одновременно старой, как мир, панорамы чудес.

Погоду можно уподобить айсбергу, большая часть которого скрыта от взоров. Ведь погодой мы называем все явления, возникающие в результате беспрерывного взаимодействия различных процессов, происходящих в атмосфере.

Серьезное исследование толщи нашей атмосферы началось совсем недавно. Лабораторный микроскоп и снабженный приборами воздушный змей, воздушный шар, самолет и ракета, радио, спектроскоп и радиолокатор— вот некоторые из тех средств изучения нашей воздушной среды, которые пришли на помощь чувственному восприятию человека. И все же, хотя теперь уже накоплен большой запас знаний, изучение атмосферы еще не скоро будет доведено до конца. Метеорологи надеются исследовать разреженные пространства воздушного океана, простирающегося на сотни километров от Земли. И они мечтают оставить будущим поколениям анатомическую карту атмосферы в ее динамике, карту, на которой уже не будет белых пятен.

Все исследования нашей атмосферы, проведенные до сих пор, свидетельствуют о том, что состав ее невероятно сложен. Для того чтобы понять сущность погоды, сначала нужно познакомиться с поведением ее газовых компонентов.

26. Что такое небо? Понятие «небо» обычно имеет два аспекта — астрономический и метеорологический. С точки зрения астронома, небо — это и космическое пространство, и пространство, начинающееся за пределами нашей атмосферы и зрительно представляющееся нам в виде арки, или полусферы. В более же распространенном понимании небо есть нижние и верхние слои атмосферы. Мы воспринимаем небо как нечто реальное благодаря облакам, загрязненности воздуха и цветовым эффектам. Итак, когда мы говорим о том, что небо облачное или ясное, пасмурное или голубое, имеется в виду метеорологический смысл этого понятия. Когда же речь идет, например, о звездах южного неба, подразумевается понятие астрономическое.

27. Что такое метеорология? Метеорология — это наука, изучающая атмосферу и атмосферные явления. Слово «метеорология» происходит от греческого «meteora», что означает «нечто в небе». Название этой науки всегда вызывает путаницу. Дело в том, что под метеором обычно понимается падающая звезда (а этот термин сам по себе неверен), или метеорит. Поэтому очень многие считают, что метеорологи — это те, кто изучает метеоры. На самом же деле существуют самые различные виды метеоров. Их можно разбить на следующие группы: гидрометеоры — такие, как дождь или снег; воздушные метеоры — ветры, пыльные бури и т. п.; литометеоры — например, пыльца и пыль; и светящиеся метеоры — такие, как радуги или миражи. К огненным метеорам, которые подпадают под категорию светящихся, относятся молнии. Все эти метеоры представляют собой явления погоды, и поэтому ими занимаются метеорологи.

28. Можно ли рассматривать метеорологию как самостоятельную науку или это раздел физики? Метеорология так же тесно связана с физическими законами, как техника с законами математики. Именно поэтому ее нередко рассматривают как ответвление физических наук. Однако быстрое развитие этой науки, круг проблем, которыми она занимается, и ее значение дают основание квалифицировать ее как самостоятельную науку. Но пока далеко не все атмосферные явления можно описывать языком математики. И, пока это не будет достигнуто, метеорологию нельзя считать полностью точной наукой. Так как науки, изучающие Землю, воздушное и космическое пространства, очень тесно переплетаются, в последнее время эти дисциплины часто относят к геофизике. Следовательно, метеорологию можно рассматривать как один из разделов геофизики.

29. Из каких основных частиц состоит материя? Вся материя — будь то животные, минералы или растения, одушевленные или неодушевленные предметы, твердые, жидкие или газообразные вещества — состоит из мельчайших частиц, обладающих положительной или отрицательной энергией или вовсе не несущих заряда. Эти частицы называются соответственно протонами, электронами и нейтронами.

30. Что такое атом? Атом по своей структуре представляет собой нечто вроде солнечной системы в микрокосмическом варианте. Ядро, или «Солнце», этой микроскопической системы обладает положительным зарядом и состоит из протонов и нейтронов. Вокруг этого ядра обращаются отрицательно заряженные частицы — электроны. Число электронов атома равно числу протонов, содержащихся в ядре.

31. Что такое элемент? Элемент — это вещество, химическая сущность которого определяется числом электронов, содержащихся в его атоме. Каждый элемент имеет свой номер. Например, номер 1 — это водород, номер 2 — гелий, номер 7 — азот. Магний, сера, никель, углерод, кислород — все это различные элементы. На Земле обнаружено больше ста элементов, и число их все еще продолжает расти.

32. Что такое молекула? Молекула — это минимальное количество любого элемента или соединения, которое может существовать в свободном состоянии. Молекулы элементов состоят из одного или нескольких одинаковых атомов. Молекулы сложного вещества состоят из двух или более атомов различных элементов.

33. Что такое ионы? В условиях очень высокой температуры электроны атомов могут соскользнуть со своих орбит. Когда электроны теряются, остается больше положительно заряженных частиц. Заряженные таким образом атомы называют ионами, а процесс потери электронов — ионизацией.

34. Из чего состоит воздух? Воздух есть смесь газовых элементов — непостижимо огромное число атомов, объединенных в молекулы. Большую часть воздуха составляет азот, занимающий около ⁴/₅ всего его объема. Азот сравнительно инертен и выступает в роли среды, в которой происходит смешивание других газов. Второй основной газ — кислород — занимает ¹/₅ объема атмосферы. Кроме этих двух газов, в составе воздуха насчитывают еще 18 газов — в том числе водяной пар, аргон, двуокись углерода, гелий, водород, метан, криптон, озон, аммоний, йод и др. Эти газы содержатся в воздухе в очень небольших количествах.

35. Что такое атмосферные загрязнения? Частички соли с поверхности океанов, пыльца растений, индустриальный дым, пыль, вулканический пепел и непрерывный дождь микрометеоритов — вот некоторые из тех примесей, что входят в состав нашей атмосферы.

36. Какой из атмосферных газов наиболее важен? Бесцветный, лишенный запаха и вкуса кислород называют газом жизни. Он необходим для дыхания животных; без него невозможно большинство видов горения.

37. Во всех ли местах земного шара состав воздуха однороден? Обычно химический состав сухого воздуха один и тот же во всех местах Земли. Различия же наблюдаются в количестве и виде примесей, а также в содержании так называемых переменных элементов, таких. как водяной пар и озон. Если учесть непрерывный процесс перемешивания воздушных масс, вызванный различиями в температуре земной поверхности и связанными с ними воздушными течениями, становится понятным, почему состав воздуха однороден.

38. Что понимается под атмосферным давлением? Это реальный вес всей совокупности газов и других элементов, из которых состоит воздух, или давление, которое они оказывают на поверхность Земли. Это сила, с которой давит на единицу земной поверхности столб воздуха, заключенный между поверхностью земли и верхней границей атмосферы.

39. Сколько весит воздух? Воздух давит на земную поверхность с огромной силой. На уровне моря человеческое тело (или любой другой объект) испытывает давление в 1,033 кг/см². Следовательно, на человека среднего роста давит около тонны воздуха. Но это не доставляет нам никаких неудобств — наше внутреннее давление оказывает противодействие давлению воздуха, и поэтому обычно мы его не ощущаем.

40. Сколько весит атмосфера? На 315 млн. км² поверхности Земли приходится примерно 5³/₄ квадриллиона тонн воздуха.

41. Что такое относительная плотность воздуха? Плотность любого вещества зависит от того, какое его количество заключено в данном объеме. Чем больше молекул приходится на единицу объема, тем плотнее вещество. Плотность определяется отношением массы вещества к его объему. Так, например, кубический сантиметр воды имеет массу 1 г, а кубический сантиметр ртути — 13,6 г. Отсюда плотность воды равна 1 г/см³, а плотность ртути — 13,6 г/см³. Обычно относительную плотность различных элементов определяют, беря за исходную величину плотность воды, равную 1,0000. Так, золото имеет относительную плотность 19,32, алюминий — 2,65. Относительная плотность воздуха составляет 0,001293, или несколько более тысячной долн плотности воды при нормальной температуре.

42. Как велика плотность воздуха у земной поверхности? Молекулы воздуха сконцентрированы у поверхности Земли в таком количестве, что его невозможно себе представить. Воздух, которым мы дышим, настолько плотен, что самая микроскопическая частичка его не может пройти и миллионной доли сантиметра, чтобы не столкнуться со своей соседкой.

43. Каковы плотность и давление воздуха на больших высотах? Плотность, а значит, и вес воздуха резко уменьшаются с высотой. Находясь на вершине горы высотой в 5500 м над уровнем моря, человек будет испытывать давление атмосферы, равное всего лишь 38,6 кг/м². На высоте 10 800 м давление уменьшится до 15,9 кг/м². В нижнем пятидесятикилометровом слое атмосферы при каждом удвоении высоты давление уменьшается примерно наполовину. Таким образом, получается, что добрая половина веса нашего воздушного океана приходится на слой воздуха, поднимающийся над поверхностью Земли меньше чем на 5,6 км. А на высоте 100 км давление составляет всего только миллионную часть от величины давления на уровне моря!

44. В каких единицах выражается атмосферное давление? Атмосферное давление выражается в миллибарах на квадратный сантиметр, или в миллиметрах высоты ртутного столба. В метеорологии наиболее часто используется миллибар. В основу его положена дина, единица силы в метрической системе. Один миллибар равен 1000 динам на квадратный сантиметр.

45. Каково среднее атмосферное давление на уровне моря? В миллиметрах ртутного столба — 760; в миллибарах — 1013,25.

46. Какие приборы применяются для измерения атмосферного давления? Ртутный барометр, барометр-анероид и барограф.

47. Как действует ртутный барометр? С помощью ртутного барометра производятся наиболее точные измерения атмосферного давления. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку высотой несколько более 70 см, запаянную с одного конца и наполненную ртутью. Открытым концом трубка помещается в сосуд, частично заполненный ртутью. Ртуть в трубке падает до тех пор, пока объем ртутного столба не придет в соответствие с силой, с которой атмосфера давит на ртуть, находящуюся в открытом сосуде. Если над данной территорией (а значит, и над прибором) движется холодный, а следовательно, более плотный и тяжелый воздух, он будет оказывать на ртуть более сильное давление и заставлять ее подниматься в трубке. В таком случае мы говорим, что «барометр поднимается». Более же теплый, а значит, и более легкий воздух давит на ртуть не столь сильно, и некоторое количество ртути опустится по трубке в сосуд. В этом случае мы говорим, что «барометр падает». Таким образом, барометр просто определяет относительный вес находящегося над ним воздуха, плотность которого постоянно меняется.

48. Как действует барометр-анероид? По сравнению с ртутным барометром это менее дорогой прибор. Такие барометры обычно можно увидеть в домах или в учреждениях. Слово «анероид» по-гречески означает «без жидкости». Основной частью анероида является упругая мембранная коробка, из которой почти полностью удален воздух. Когда вес воздуха над барометром меняется, коробка, напоминающая по своему устройству аккордеон, сжимается или растягивается. При помощи системы рычагов эта деформация передается к шкале циферблатного типа. Атмосферное давление выражается на этой шкале в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах. Обычно барометр-анероид снабжен шкалами и того, и другого типа.

49. Для чего предназначен барограф? Барометры, описанные выше, служат для непосредственного определения атмосферного давления в данный момент. Но нередко возникает необходимость в непрерывной записи изменений давления. Для этой цели существует барограф. Его действие основано на том же принципе, что и действие барометра-анероида, — в нем также используется небольшая деформационная коробка, реагирующая на изменение веса воздуха. Но в отличие от барометра в барографе эти изменения передаются не на измерительную шкалу (через систему рычагов), а к перу. Оно и записывает историю изменения давления на разграфленной ленте, надетой на барабан, который вращается часовым механизмом.

50. Как высока атмосфера?

Атмосфера поднимается над Землей на сотни километров, но, разрежаясь с высотой, настолько постепенно и незаметно переходит в межпланетное пространство, что невозможно сказать, точно, где пролегает ее граница. Установлено, что молекулы воздуха присутствуют даже на высоте нескольких тысяч километров над Землей. Однако эти «остатки», или «следы», атмосферы столь незначительны, что практически здесь наблюдается почти полный вакуум.

51. Что такое слои атмосферы? За многолетний период наблюдений и исследований с помощью воздушных змеев, воздушных шаров, самолетов и ракет ученые смогли составить довольно хорошее общее представление о нашей атмосфере. Для удобства метеорологи разбили атмосферу на различные сферы, или слои, следующие один за другим от поверхности Земли до верхних пределов атмосферы. Эти слои, или сферы, классифицируются на основе тех свойств, которые являются важнейшими для каждого из них. Между слоями нет резких границ, они скорее переходят один в другой. Слой воздуха, прилегающий к Земле, называют тропосферой. Выше идет стратосфера, за ней следует мезосфера, затем термосфера и венчает атмосферу экзосфера.

Однако классификацию эту нельзя считать окончательной — она всегда может быть подвергнута пересмотру, если в связи с новыми открытиями появится необходимость ввести более удобные обозначения. Специальные высотные воздушные шары, ракеты и искусственные спутники, несомненно, изменят наши представления об атмосфере, так что со временем, возможно, ее будут делить не на пять, а на восемь или десять слоев. (При другом подходе к классификации атмосферных слоев можно выделить еще несколько слоев атмосферы, в том числе ионосферу и озоносферу. — Прим. ред.)

52. Как обозначаются промежутки между слоями атмосферы? Эти промежутки обозначаются путем замены в названии нижележащего слоя окончания «сфера» на окончание «пауза». Например, тропосферу и стратосферу разделяет тропопауза, стратопауза разделяет стратосферу и мезосферу и т. д.

53. Что такое, тропосфера? Тропосфера — это сравнительно тонкий слой атмосферы, прилегающий к земной поверхности. Все перипетии погоды, которые наблюдает человек, происходят именно в этом плотном и влажном слое. Слово «тропосфера» образовано от греческого «тропос» (что значит «вращаться», «перемешиваться»). В пределах этой, самой нижней, ступеньки атмосферной лестницы происходит энергичное перемешивание воздушных масс. Воздух здесь движется как вертикально, так и горизонтально. Здесь сосредоточены почти весь водяной пар и примеси, так что облака, дождь, снег, мокрый снег, туман, молнии, грозы — словом, весь комплекс явлений погоды — наблюдаются именно в этой зоне. Верхняя граница тропосферы поднимается до 17,5 км над экватором и снижается до 8 км над полюсами. Температура в тропосфере уменьшается с высотой, обычно на 6,5 °C через каждые 1000 м. Некоторые метеорологи находят, что слово «погодосфера» более точно характеризует этот слой, чем слово «тропосфера».

54. Что такое стратосфера? Второй слой атмосферы представляет собой полную противоположность лежащей ниже беспокойной, беспрерывно перемешивающейся тропосфере. (Слово «стратосфера» происходит от греческого «стратос» — область стратификации, или спокойствия.) Он простирается от верхней границы тропосферы до высоты 55 км над Землей. Этот слой отличается тем, что в нем значительно меньше, чем в тропосфере, облаков и слабее вертикальные воздушные потоки. Ветры здесь очень сильные. Температура остается почти неизменной (—56 °C) до высоты около 40 км, затем начинает расти, достигая максимума у верхней границы стратосферы (в среднем около 0° на высоте 55 км).

55. Что такое мезосфера? Слово «мезосфера» происходит от греческого «мезос» — средний. Это средний, промежуточный слой атмосферы, располагающийся приблизительно между высотами 55 и 80 км. Он содержит около 0,25 % всей массы атмосферы. В мезосфере температура воздуха понижается, достигая у ее верхней границы значений, близких к -80 °C.

56. Что такое термосфера? Это слой атмосферы, отличающийся высокими значениями температуры (от греческого «термос» — теплый). Расположен он между высотами 80 и 800 км. В нем сосредоточена незначительная часть атмосферы — всего 0,005 % всей ее массы. На высоте 200 км в термосфере температура воздуха уже достигает нескольких сот градусов, а на ее верхней границе — больше 2000 °C.

57. Что такое экзосфера? Экзосфера — это самый внешний слой атмосферы, который постепенно переходит в межпланетное пространство. В этой чрезвычайно разреженной зоне настолько мало атомов газов, что столкновения воздушных частиц происходят крайне редко. Их движения можно уподобить движениям частиц воды, из которых состоят пена и брызги, срывающиеся с вершин океанских волн. Некоторые из воздушных частиц, особенно атомы легких газов — водорода и гелия, — движутся очень быстро и даже могут навсегда покинуть воздушный океан. Большинство же из них, однако, после непродолжительного свободного полета возвращается назад под действием силы земного притяжения.

Высота нижней границы экзосферы недостаточно точно определена. Ученые отводят ей место между 800 и 1200 км от Земли. Как высоко проходит ее верхняя граница, т. е. граница атмосферы, можно лишь предполагать.

58. Что такое ионосфера? Выше 100 км над поверхностью Земли, как мы уже отмечали, давление крайне низкое: здесь содержится гораздо меньшее количество молекул и атомов атмосферных газов, чем в ниже лежащих слоях. Электроны атомов различных газов более подвержены здесь бомбардировке частиц солнечных коротковолновых излучений, т. е. могут более легко ускользать со своих орбит, по которым они движутся вокруг ядра атома. Потеря электронов вызывает нарушение равновесия в различных атомах и молекулах. Когда происходит потеря достаточно большого числа электронов и, следовательно, возрастает число свободных ионов, газ становится ионизированным. Поэтому атмосферу на этих высотах (100—1000 км) часто называют ионосферой. Процесс ионизации, которому ионосфера обязана своим названием, вызывает в верхней атмосфере множество специфических явлении.

59. Как ионосфера влияет на радиосвязь? Когда идет процесс ионизации, происходит увеличение электропроводимости. Несколько ионизированных слоев, расположенных на различных уровнях ионосферы, отражают радиоволны. Эти отражающие слои по степени отражения, поглощения и времени прохождения радиоволн делятся на четыре слоя: слои D, Е, F₁и F₂. Более низкие из них ионизируются слабо и в основном отражают длинные волны. Выше лежащие, более сильно ионизированные слои воздействуют на короткие волны.

Слой D располагается на высоте 60—100 км. Слой Е лежит на высоте от 100 до 150 км. Слой F₁ в ночное время сливается со слоем F₂, находящимся в среднем в 300 км от поверхности Земли. Положение и интенсивность этих слоев существенно меняются ото дня к ночи. Во время солнечных возмущений они становятся очень неустойчивыми и резко меняют свое положение и интенсивность за какие-то секунды. В таких случаях радиосвязь часто нарушается.

60. Что такое озоносфера? Это озоносодержащий слой атмосферы, расположенный на высоте 10–60 км, т. е. главным образом в стратосфере и нижней части мезосферы. В озоносфере происходят фотохимические процессы образования озона, благодаря чему его содержание здесь велико. Максимум содержания озона приходится на высоты 20–25 км. Озон способен поглощать значительную долю ультрафиолетовой радиации, идущей от Солнца, поэтому температура воздуха в верхней части озоносферы поднимается до 0 °C.

61. В чем заключается различие между теплом и температурой? Тепло часто путают с температурой. Тепло есть общая сумма энергии всех движущихся молекул данного тела. Температура же — это мера нагретости тела, или мера средней скорости движения молекул тела в данный момент. Тело может обладать высоким содержанием тепла (большая масса — много молекул), но низкой температурой (средняя энергия отдельно взятой молекулы невелика). Примером этого является айсберг или большой аквариум, наполненный водой. Или, наоборот, тело может обладать низким содержанием тепла, но высокой температурой: например, горящая спичка или чашка горячего кофе.

62. В каких единицах измеряется тепло? Тепло измеряется действием, которое оно вызывает. Единицы, в которых выражается тепло, непосредственно связаны с температурой. Основной единицей, употребляемой в метеорологии, является грамм-калория. Это количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C.

63. Что такое удельная теплоемкость? Одни вещества нагреваются быстрее, чем другие. Легче всего это заметить в жаркий день на берегу моря. Песок сильно нагревается за день и быстро остывает за ночь. В сравнении с ним морская вода труднее поддается нагреванию. Для того чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C, нужно затратить 1 кал., тогда как для нагревания 1 г алюминия потребуется всего лишь 0,2 кал. Таким образом, удельная теплоемкость вещества есть число грамм-калорий, требующихся для того, чтобы повысить температуру 1 г воды на 1 °C. Следовательно, удельная теплоемкость воды записывается как 1,00. Для того чтобы нагреть 1 г золота на 1 °C, нужно затратить всего 0,03 кал. Отсюда удельная теплоемкость золота составляет 0,03. Вот удельная теплоемкость некоторых веществ: воды — 1,00, резины — 0,44, алюминия — 0,21, этилового спирта — 0,56, водорода — 3,389, меди — 0,09, ртути — 0,0331.

64. Что такое перенос тепла? Под переносом тепла подразумеваются различные способы, которыми тепло и энергия переносятся от одного места к другому. Тепло играет жизненно важную роль почти во всех процессах погоды. Знание того, каким образом тепло переносится через воздух, — это главное условие для понимания сущности погоды. Основными способами переноса тепла являются теплопроводность, радиация и конвекция.

65. Что такое теплопроводность? Это способность вещества проводить тепло. Различают теплопроводность молекулярную и турбулентную. Тепло от ручки горячего чайника передается к руке посредством молекулярной теплопроводности. Молекулы нагревающегося вещества движутся со все возрастающей скоростью и толкают соседние молекулы; так теплота сообщается всему веществу. Различные вещества имеют различную теплопроводность. Чем плотнее вещество, тем лучше его теплопроводность. Металлы являются хорошими проводниками. Стекло и пластмасса — не столь хорошие проводники. Жидкость плохо проводит тепло, а самые плохие проводники тепла — газы. Воздух — плохой проводник тепла, поэтому он является хорошим изолятором. Вакуум — лучший из всех изоляторов, и на этом его свойстве основано устройство обычного термоса. Почти полный вакуум, созданный между его оболочками, не дает теплу улетучиваться из заключенной в термосе жидкости.

В метеорологии турбулентная теплопроводность является важнейшим фактором переноса тепла. Турбулентная теплопроводность в отличие от молекулярной связана с переносом тепла вместе с крупными элементами вещества при неупорядоченном турбулентном движении, свойственном газам и жидкостям.

66. Что такое радиация? Радиация — это быстрый, почти мгновенный перенос тепла путем его излучения. Этот процесс происходит так быстро потому, что энергия излучения распространяется со скоростью света. Радиация есть процесс, в ходе которого энергия переносится через пространство, не встречая на своем пути материальной среды. Именно посредством радиации Земля получает энергию от Солнца, поглощая ее, а затем возвращая в виде земного излучения.

67. Что такое конвекция? Конвекция — это процесс переноса энергии путем упорядоченных вертикальных перемешиваний в воздухе или жидкости. Некоторая часть воздуха нагревается в результате контакта с теплой земной поверхностью. При этом воздух расширяется, а плотность его уменьшается. Будучи относительно легким по сравнению с окружающим холодным воздухом, этот воздух приобретает подъемную силу, которая заставляет его подниматься через окружающий холодный воздух примерно таким же образом, как кусочек пробки поднимается к поверхности воды. Этот восходящий воздушный поток называется тепловым, а сам процесс носит название тепловой конвекции. Иногда воздух вынужден подниматься, натыкаясь на своем пути на какие-либо объекты, например холмы или горы. Это так называемая механическая конвекция. Огромные количества тепла переносятся через тропосферу воздушными потоками, поднимающимися конвективно.

68. Что такое спектр электромагнитной энергии? Энергия, устремляющаяся от Солнца к Земле, — это чрезвычайно широкое понятие, включающее в себя не только хорошо знакомые нам световую и тепловую энергии, но и множество других видов энергии, сильно различающихся по своим свойствам. Вся эта энергия в совокупности называется спектром электромагнитной энергии. К электромагнитной энергии относятся различные виды радиации — от гамма- и рентгеновских лучей (коротковолновая радиация) до радиоволн и переменных потоков (длинноволновая радиация). Движение этой энергии осуществляется в виде волн. Но расстояния между гребнями этих волн настолько малы, что для выражения их длины существует специальная единица, ангстрем (10^-8 см). Скорость распространения энергии всех перечисленных видов одинакова — 300000 км/сек., несмотря на разные длины их волн. Чем короче волна, тем выше ее частота и энергия. Длинноволновая радиация характеризуется меньшей частотой и энергией.

69. Какую долю этой энергии мы можем видеть? Подавляющая часть электромагнитной энергии невидима для нас. Мы ощущаем или наблюдаем проявления различных видов коротко- и длинноволновой радиации. Например, действие рентгеновских лучей, применяемых в медицине, хорошо всем известно. Ультрафиолетовая радиация вызывает загар. Мы чувствуем тепло, но не видим его. Фактически лишь очень узкая часть всего спектра является видимой для нас. Она называется видимым, или белым, светом. Цвета видимой части света изменяются в диапазоне от фиолетовых (коротковолновая часть спектра) до красных (длинноволновая его часть).[1]

Коротковолновая область, примыкающая к видимой части спектра со стороны фиолетовых лучей, называется ультрафиолетовой. Длинноволновая же область, примыкающая к видимой части спектра со стороны красных лучей, называется инфракрасной.

70. Какими шкалами пользуются для измерения температуры? В метеорологии употребляются три шкалы: стоградусная, или шкала Цельсия (°С), Фаренгейта (°F) и абсолютная, или шкала Кельвина (°К). Стоградусная и абсолютная шкалы более удобны для научных целей; в Великобритании и США популярна шкала Фаренгейта. Существует еще одна шкала — шкала Реомюра. В свое время она также использовалась в метеорологии, но теперь к ней почти не прибегают, за исключением тех случаев, когда цитируют старые европейские климатологические записи.

71. Что такое шкала Фаренгейта? Зимой 1709 года Габриэль Фаренгейт, немецкий ученый, предложил температурную шкалу. По этой шкале за нуль принималась точка, до которой в один очень холодный зимний день (дело было в Данциге) опустилась ртуть в термометре ученого. В качестве другой отправной точки он выбрал температуру человеческого тела. По этой не слишком логичной системе точка замерзания воды на уровне моря оказалась равной +32°, а точка кипения воды +212°. Хотя шкала Фаренгейта не подходит для научной работы, ею удобно пользоваться для определения температур, встречающихся в естественных условиях, где не наблюдается больших перепадов температуры. Так, в теплых или тропических зонах редко бывает настолько холодно, чтобы термометр показывал отрицательную температуру.

72. Что такое шкала Цельсия? В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, в которой за нуль принималась температура смеси воды и льда, а температура кипения воды приравнивалась к 100°. За градус принимается сотая часть интервала между этими реперными точками; отсюда и название «стоградусная шкала». Эта шкала более рациональна, чем шкала Фаренгейта, и широко используется в технике и в быту.

73. Что такое абсолютная шкала, или шкала Кельвина? В науке нашла широкое применение абсолютная шкала, или температурная шкала Кельвина. Она была предложена английским ученым Уильямом Томсоном (он же лорд Кельвин) как более точный способ измерения температуры. По этой шкале нулевая точка, или абсолютный нуль, представляет собой самую низкую температуру, какая только возможна, т. е. некое теоретическое состояние вещества, при котором его молекулы полностью перестают двигаться. Это значение было получено путем теоретического изучения свойств газа, находящегося под нулевым давлением. По стоградусной шкале абсолютный нуль, или нуль Кельвина, соответствует —273,18 °C. Следовательно, на практике 0 °C может быть приравнен к 273° К. При изучении энергии и веществ ученые воспроизводят температуры, близкие к абсолютному нулю. С другой стороны, температуры, возникающие при атомных взрывах, представляют собой самые высокие температуры, которые когда-либо удавалось получить на Земле, — они составляют более 1 000 000° К.

74. Что такое шкала Реомюра? В 1731 году французский ученый Рене де Реомюр предложил температурную шкалу, основанную на использовании спирта, обладающего свойством расширяться. За нижнюю реперную точку была принята точка замерзания воды. Градус Реомюр произвольно определил как одну тысячную от объема, который занимает спирт в резервуаре и трубке термометра при нулевой точке. При нормальных условиях точка кипения воды по этой шкале составляет 80°.

75. Каковы значения точек замерзания и кипения воды в различных шкалах? При обычном атмосферном давлении на уровне моря, равном 1033 г/см², точки кипения и замерзания воды имеют следующие значения:

76. Как пересчитываются показания стоградусной шкалы на показания шкалы Фаренгейта? Путем умножения значения температуры по шкале Цельсия на 1,8 и прибавления к этому числу 32°. Например, 100 °C х 1,8 + 32°= 212°. В виде формулы это соотношение выглядит так:

F = 1,8С + 32.

77. Как произвести обратный пересчет? Для этого нужно вычесть из значения температуры по Фаренгейту 32° и разделить полученное число на 1,8. Например:

212°F — 32° = 180/1,8 = 100 °C. Если требуется произвести пересчет отрицательной температуры, вычитание 32° нужно производить алгебраически. Например: -40°F -32°= (-72)/1,8 = -40 °C. Записав это соотношение в виде формулы, получим:

С = 1,6∙(F — 32).

78. Как произвести пересчет от шкалы Фаренгейта к абсолютной шкале? Для этого нужно прибавить (опять-таки алгебраическим путем) к температуре по Фаренгейту 459,4°. Например: 30°F + 459,4° = 489,4°К; —30°F + 459,4° = 429,4°К.

79. Как проделать ту же операцию для шкалы Цельсия? Для этого нужно прибавить к температуре по Цельсию 273°. Например: 15 °C + 273° = 288°К; -20 °C + 273° = 253°К.

80. С помощью каких приборов определяют температуру? Чаще всего для этой цели используются жидкостные термометры (ртутно- или спиртово-стеклянные или ртутно-стальные). Термометры другого типа — деформационные — основаны на свойстве металлов расширяться или сжиматься. И наконец, в термометрах третьего типа — электрических — используется изменение сопротивления (термометры сопротивления).

81. Как действует жидкостный воздушный термометр? Стандартный воздушный термометр представляет собой градуированную стеклянную трубку, частично наполненную ртутью или спиртом; в остальной части трубки создан вакуум. Когда температура повышается, молекулы жидкости возбуждаются и начинают двигаться к верхнему, сильно суженному концу трубки. Верхушка столбика жидкости достигает определенного положения, или деления. Чем ниже температура воздуха, тем менее интенсивно движутся молекулы жидкости и тем ниже она опускается.

82. Почему в одних термометрах используется ртуть, а в других — спирт? Ртуть замерзает уже при температуре около —34,5 °C, и поэтому в тех местах, для которых характерны очень низкие температуры, ртутные термометры обычно не используются. Например, в холодный зимний период на метеорологических станциях Аляски и Канады применяют спиртовые термометры, потому что спирт замерзает только при температуре —130 °C. Однако ртуть обеспечивает наибольшую точность измерения. Обыкновенный домашний воздушный термометр обычно спиртовый, и спирт окрашен в красный цвет для облегчения наблюдения.

83. Как измеряются максимальные и минимальные температуры за данный отрезок времени? Для этой цели используется комбинация двух термометров особой конструкции — максимального и минимального. Устроены они просто, но остроумно. В максимальном термометре имеется сужение, сделанное с таким расчетом, чтобы позволить ртути подниматься, когда температура повышается, ноне допустить, чтобы она упала снова, когда температура понизится. Минимальный термометр снабжен маленьким стеклянным штифтиком, который опускается вместе со спиртом, когда температура падает, но не двигается с места, когда она повышается. В максимальном термометре верхушка ртутного столбика всегда показывает наивысшую достигнутую им точку. В минимальном же термометре положение штифтика соответствует самой низкой температуре.

84. Как ведется регистрация изменений температуры? Непрерывная запись изменений температуры ведется с помощью термографа. Один из таких термографов — жидкостный — состоит из слегка изогнутой металлической трубки, наполненной спиртом (трубка Бурдона). Изменение температуры влияет на спирт, который, в свою очередь, вызывает изменение кривизны трубки. Один конец трубки закреплен жестко, а другой — свободно, чтобы эти изменения через систему рычагов могли передаваться к перу, которое ведет запись на разграфленной бумажной ленте. Лента надета на барабан, приводимый в действие часовым механизмом. В термографе другого типа используется спиральная биметаллическая лента. Изменение температуры заставляет спираль сжиматься или раскручиваться. Это изменение тем же способом, что и в жидкостном термографе, перелается на ленту, которая намотана на барабан, снабженный часовым механизмом. Так достигается непрерывная регистрация изменений температуры.

85. Как производится дистанционное измерение температуры? Для получения данных о температуре на расстоянии используются электрические дистанционные термометры. Термометр, расположенный на большом расстоянии от обсерватории, соединяют с ней электрическими проводами. Для того чтобы, находясь в обсерватории, определить изменение температуры, достаточно взглянуть на градуированную шкалу. Эти изменения могут фиксироваться и в виде записи на ленте.

86. Что такое официальная температура? Очевидно, температурные данные за одно и то же время одного и того же дня сильно различаются в зависимости от того, где и как располагаются термометры. Термометр, находящийся в тени, но обдуваемый сильным морским бризом, будет показывать температуру, на несколько градусов меньшую, чем термометр, хотя и удаленный от первого всего на несколько метров, но закрытый от ветра и подставленный солнечным лучам. Поэтому для того, чтобы термометр давал действительно репрезентативные показания, он должен быть помещен в стандартные условия. Если в официальной сводке погоды говорится, что вчера в 1.00 температура воздуха равнялась 20 °C, это значит, что показания сняты с контрольного ртутного термометра, который помещен в метеорологической будке специальной конструкции. Будка — это деревянная коробка, выкрашенная в белый цвет и имеющая по бокам жалюзи. Она открыта солнцу и ветру, и тем не менее термометр недоступен для прямых солнечных лучей и не подвержен воздействию ветра. Будка поднята над землей на 2 метра, чтобы избежать влияния, которое может оказать на показания термометра нагретая земля или крыша.

87. Что такое градусо-день? Это величина, характеризующая отклонение средней суточной температуры от нормальной. Она имеет особое значение для тех отраслей хозяйства, для которых самым важным элементом погоды является температура (например, отопительное хозяйство, плодоводство и садоводство).

88. Что такое водяной пар? Вода не всегда жидкая. Иногда она становится твердым веществом — это происходит, когда она, замерзая, превращается в лед. Вода может стать и невидимой; в этом состоянии она присутствует в нижних слоях атмосферы над любым местом земного шара — даже над безводными пустынями. Такую невидимую воду и называют водяным паром. Это вода в газообразном состоянии.

89. Почему водяной пар необходим для нас? Водяной пар всегда присутствует в нижних слоях атмосферы. Содержание водяного пара в воздухе может быть самым различным. Если над пустынными районами он находится в виде еле уловимых следов, то над влажными местностями его объем составляет около 4 % объема окружающего воздуха. Он составляет лишь очень небольшую часть всего воздуха, но это далеко не самое главное. Главное то, что он является важным погодообразующим фактором. Именно из водяного пара рождаются живительные дожди, облака, туманы, снег и изящные снежные кристаллы.

90. Что такое влагооборот? Над нашей планетой постоянно происходит круговорот воды. Этот процесс делает возможным непрерывное пополнение запасов воды в небесах, на море и на земле. Он состоит из трех этапов. Вначале водяной пар поднимается в воздух с поверхности океанов, озер, лесов, полей, животных и растительных организмов. Это — испарение. Затем водяной пар, охлаждаясь, превращается в видимую влагу, т. е. в облака или туман. Это — конденсация. И, наконец, весь цикл завершается — водяной пар возвращается на землю и в моря в твердом или жидком виде. Это — выпадение осадков.

91. Что такое парообразование? Парообразование — это процесс перехода жидкости в газообразное состояние. Продукт, который возникает в результате этого процесса, называется паром.

92. Как происходит испарение? В процессе испарения быстро движущиеся молекулы водяного пара отрываются от поверхности жидкости, чтобы присоединиться к другим прозрачным газам, входящим в состав воздуха. Первыми отрываются наиболее быстро движущиеся молекулы. Оставшиеся молекулы обладают меньшей энергией. Поэтому процесс испарения — это, в сущности, процесс охлаждения. Примером испарения может служить высыхание городской улицы после ливня. Испаряться могут жидкости, температуры которых выше точки замерзания.

93. Что такое конденсация? Количество водяного пара, которое может удерживаться в определенной порции воздуха, не превышает 4 % ее объема. Чем теплее воздух, тем больше пара способен он удерживать. И наоборот, чем он холоднее, тем меньше водяного пара может он вместить. Когда воздух охлаждается настолько, что содержащееся в нем количество водяного пара превышает предельно возможное, — происходит насыщение. Тогда водяной пар становится видимым и превращается в облака или туман. Этот процесс и называется конденсацией. Охлаждение не всегда является необходимым условием конденсации. Иногда избыток водяного пара появляется в определенном объеме воздуха, который и без того уже содержит полную порцию водяного пара. Тогда этот избыток водяного пара конденсируется в видимую влагу. Вспомните, например, пар, поднимающийся над чашкой горячего кофе.

94. Что такое тепло конденсации? Испарение в то же время является процессом охлаждения, так как в результате отрыва молекул водяного пара содержание тепла в жидкости уменьшается. Освобождающееся при конденсации тепло, или энергия, передается окружающему воздуху, так что содержание теплоты в нем увеличивается за счет добавления молекул воды. Тепло, высвобождающееся при обильной конденсации, часто становится источником огромной энергии, своего рода горючим для сильных штормов (например, ураганов).

95. Что такое выпадение осадков? Выпадение осадков — это скорее продукт процесса, нежели сам процесс. Этот «продукт» возникает в результате конденсации водяного пара, приводящей к выпадению на землю дождя, снега, изморози, града и т. д. Выпавшие осадки могут быть жидкими, замерзшими или частично замерзшими — в зависимости от того, в каком состоянии они попали на поверхность земли.

96. Что такое сублимация? Большинство твердых веществ могут превратиться в жидкость, если им сообщить достаточное количество тепла. Некоторые вещества, например, сухой лед или мускус, непосредственно переходят из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию. Хорошо всем известная туалетная камфара — превосходный пример такого перехода. Этот процесс и называется сублимацией. Что же такое сублимация в применении к погоде? Мы говорим, что Водяной пар сублимируется, в том случае, когда он, охлаждаясь, непосредственно превращается в твердое вещество, минуя стадию жидкости. Вспомните узоры мороза на оконном стекле.

97. Что такое точка росы? Точка росы — это температура, при которой происходит насыщение охлаждающегося воздуха. Когда эта температура достигнута, водяной пар переходит от невидимого состояния к конденсации в видимую влагу. Чем больше разница между температурой воздуха и точкой росы, тем суше воздух и тем меньше шансов на то, что произойдет конденсация. Когда же температура воздуха совпадает с точкой росы, образуются облака или туман.

98. Что такое влажность? Влажность — это мера содержания водяного пара в воздухе. Измерение влажности является способом выражения количества этого пара. Количество влаги, которое способен удержать данный объем воздуха, называется влагоемкостью. Для метеоролога чрезвычайно важно знать точную величину влагоемкости. Содержание влаги в воздухе интересует не только метеорологов; оно заботит, хотя и по другим причинам, домашнюю хозяйку, собирающуюся вешать белье, хирурга, который делает операцию и опасается, как бы у него не запотели очки, и склонных к потливости людей.

99. Что такое относительная влажность? Это отношение фактического количества водяного пара, которое содержится в воздухе при определенной температуре, к тому его количеству, которое могло бы содержаться в насыщенном воздухе при той же температуре. Обычно это отношение выражается в процентах. Когда количество водяного пара остается тем же, а температура увеличивается, относительная влажность уменьшается. Когда же температура понижается, то даже при неизменном количестве водяного пара в воздухе относительная влажность воздуха увеличивается. Вот почему одна и та же относительная влажность, скажем, 65 %, при температуре 30 °C вызывает иное ощущение, чем при температуре 7 °C. По той же причине зимой в суровых или засушливых пустынных районах мы стараемся создать в своих домах благоприятную для нас относительную влажность, нагревая сухой холодный воздух до комфортной температуры.

100. Всегда ли во время дождя относительная влажность равна 100 %? Нет. Дождь возникает при самых различных обстоятельствах. Например, нередко теплый влажный воздух может оказаться над слоем более холодного и сухого воздуха, прилегающим к земной поверхности. Дождь может, выпадая из теплых, достигших состояния насыщения слоев воздуха, встретить на своем пути к земной поверхности более холодный и сухой воздух. Величина же относительной влажности у поверхности отражает фактическое содержание влаги в нижнем слое воздуха, в который дождь просто вторгается сверху.

101. Может ли относительная влажность равняться 100 %, если дождя нет? Да. Это может наблюдаться при дымке или тумане, когда воздух уже. охладился до состояния насыщения, но в нем еще не возникли условия для образования осадков.

102. Почему ранним утром на траве появляется роса? В течение теплой ясной ночи, сменяющей теплый и ясный день (что типично для поздней весны или ранней осени), земля излучает тепло, накопленное ею за день, и при этом охлаждается. Если воздух достаточно теплый и влажный, в результате его охлаждения при соприкосновении с землей происходит конденсация водяного пара на различных предметах, например на листьях травы или цветах. Роса образуется; роса не выпадает из облаков.

103. Какие приборы служат для измерения влажности? Для измерения влажности чаще всего используются два прибора: психрометр и волосяной или пленочный гигрометр. Запись изменения значений влажности производится с помощью гигрографа. Как и контрольный воздушный термометр, эти приборы помещаются в специальную психрометрическую будку, для того чтобы получить контрольные значения влажности свободно циркулирующего внутри будки воздуха.

104. Как действует психрометр? Психрометр — наиболее дешевый и самый точный из всех приборов, предназначенных для определения содержания влаги в воздухе. Он состоит из двух термометров, помещенных на общем штативе. Один термометр называется сухим, второй — смоченным. Резервуар смоченного термометра, обернутый муслином или батистом, окунают в дистиллированную воду и затем высушивают в искусственно создаваемом воздушном потоке. При этом с поверхности термометра испаряется вода и смоченный термометр охлаждается, показывая более низкую температуру, чем сухой. Разница между этими показаниями сопоставляется с табличными значениями этой величины, рассчитанными заранее, и таким образом определяется относительная влажность воздуха и точка росы. Чем больше разница между показаниями термометров, тем суше воздух. Очевидно, что, если воздух почти достиг состояния насыщения, смоченный термометр будет показывать то же, что и сухой, т. е. относительная влажность будет достигать 100 процентов.

105. Как устроен гигрометр? Действие гигрометра основано на способности человеческого волоса или специальных пленок реагировать на изменения влажности воздуха. Известно, что с возрастанием влажности волос становится длиннее; в более же сухом воздухе он укорачивается. В то же время волос не подвержен никаким температурным воздействиям. В гигрометре то или иное изменение длины волоса (или пленки) передается через систему рычагов к особым образом градуированной шкале, выполненной в виде циферблата. В гигрографе же эти изменения передаются не на шкалу, а к перу, которое и ведет последовательную запись значений влажности на ленте, надетой на барабан с часовым механизмом. Нужно сказать, что волосяные приборы недостаточно точны, это в основном объясняется замедленной реакцией волоса на быстрые колебания влажности. (В последнее время все шире используют пленочные гигрометры, отличающиеся большей точностью. — Прим. ред.)

106. Как образуются облака? Любое облако — будь то изящные перистые облака, плывущие над землей на высоте 10 км, или лондонский туман, столь густой, что напоминает гороховый суп, — представляет собой воздух, насыщенный сконденсировавшейся влагой. Основная причина возникновения большинства облачных образований заключается в охлаждении массы воздуха до точки росы. Основной же причиной охлаждения являются процессы, которые заставляют воздух двигаться кверху. Иногда большие массы теплого воздуха могут подниматься по склону более холодной, а значит, и более тяжелой воздушной массы. Когда теплый воздух поднимается над более холодным, он расширяется и, следовательно, охлаждается. В конце концов температура его может достичь точки росы; при этом образуется значительная — облачность. Воздух устремляется вверх и тогда, когда его принуждает к этому рельеф. Форсируя препятствие, поднимающийся воздух охлаждается путем расширения; и в этом случае также появляются облака. Облака такого рода чаще всего образуются у наветренных склонов больших гор, ориентированных в направлении, в котором дуют преобладающие влажные ветры. Третьей причиной, которая вызывает подъем воздуха, являются вертикальные конвективные потоки воздуха, нагревшегося от соприкосновения с теплой подстилающей поверхностью.

Каким бы из перечисленных способов ни образовалось облако в небе или туман на земле, в каждом случае это не что иное, как одна из форм конденсации водяного пара (вспомним пар, образующийся в морозное утро при дыхании, или пар над чайником).

107. Что помогает водяному пару конденсироваться? В нашей атмосфере существуют вещества, которые притягивают к себе водяной пар. Морская соль, попадающая в воздух с поверхности океанов, — одно из таких веществ. Химические продукты, образующиеся при индустриальных процессах, также обладают притягательной для воды силой. Различные микроскопические частицы, столь соблазнительные для водяного пара, называются гигроскопическими ядрами, или ядрами конденсации. Они играют важную, хотя и закулисную, роль в процессах конденсации. Эксперименты по искусственному вызыванию дождя основаны главным образом на засевании облаков гигроскопическими ядрами, стимулирующими ускорение конденсации и выпадение осадков.

108. Как велики облачные капли? Когда водяной пар конденсируется в видимую влагу, капли слишком малы, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом. Они объединяются вокруг мириадов крошечных ядер конденсации — частиц соли, пыли, пыльцы растений — и образуют чрезвычайно многочисленный отряд, из которого и возникает облако. Средняя облачная капля имеет в диаметре около ¹/₁₀₀₀ см. Это составляет всего лишь миллионную долю от размеров дождевой капли! Для того чтобы наполнить водой хотя бы столовую ложку, потребовалось бы около 7 миллиардов капелек тумана.

109. Из чего состоят облака? Все облака представляют собой сообщество миниатюрных водяных капель, ледяных кристаллов или тех и других вместе. Свободно движущиеся облака в высоких широтах (для которых характерны температуры ниже точки замерзания) состоят из мельчайших гексагональных ледяных призм, образовавшихся в результате процесса сублимации. Напомним, что при этом процессе водяной пар превращается в лед непосредственно, минуя жидкую стадию. Нередко облака содержат водяные капли, которые могут оставаться в жидком состоянии даже при температурах ниже точки замерзания. Такие водяные капли носят название переохлажденных капель. Благодаря поверхностному натяжению эти крохотные капли сохраняют форму водяных капель, но они очень недолговечны и быстро превращаются в лед.

110. Как классифицируются облака? Облака различают и разбивают на группы согласно трем основным принципам классификации: по форме и внешнему виду, структуре и по высоте над земной поверхностью.

111. Какие существуют основные формы облаков? Несмотря на кажущееся бесконечным разнообразие очертаний облаков, классификация их по внешнему виду и форме может идти по двум, весьма широким, направлениям. Облака бывают или слоистые (Stratus), или кучевые (Cumulus). Слоистые облака имеют вид полос, волокон, слоев. Облака этого типа имеют довольно неопределенную форму, отличительные признаки их весьма неясно выражены. Иногда эти облака чрезвычайно напоминают струйку сигаретного дыма, стелящуюся в неподвижном воздухе. Кучевые же облака (Cumulus), напротив, очень громоздки, или скучены. По виду они напоминают кочан цветной капусты или хлопок. Название этого вида облаков происходит от латинского слова «cumulus», что значит «холм», или «куча».

112. Как классифицируют облака по высоте? По этому признаку облака разбиты на «семейства». Облака семейства «А», или облака верхнего яруса, встречаются начиная с высоты 6000 м над земной поверхностью и кончая верхними пределами тропосферы. Облака семейства «В», или облака среднего яруса, находятся в промежутке между высотами в 2000 м (средний нижний уровень) и 6000 м (средний верхний уровень). Облака семейства «С», или облака нижнего яруса, начинаются у земной поверхности и встречаются до высоты 2000 м. Облака семейства «D», или облака вертикального развития, располагаются на высотах от 500 м (средний нижний уровень) до верхней границы облаков верхнего яруса.

113. Какие облака относятся к облакам верхнего яруса (семейство «А»)? Группа облаков верхнего яруса включает в себя перистые (Cirrus), перисто-кучевые (Cirrocumulus) и перисто-слоистые облака (Cirrostratus). Все они состоят из микроскопических шестиугольных ледяных кристаллов и развиваются в верхней части тропосферы, где температура опускается ниже точки замерзания. Слово «cirrus», заимствованное из латинского языка, в вольном переводе означает «локон», «завиток».

114. Чем характеризуются перистые облака? Это чаще всего изолированные, обособленные, напоминающие волокнистые нити облака. На вид они обычно изящные, тонкие и шелковистые и иногда походят на плюмаж или пряди волос. Перистые облака снежно-белые, имеют расплывчатые очертания. Они могут отражать солнечные лучи перед восходом или после захода солнца; в это время они окрашиваются в яркие цвета. Перистые облака состоят из ледяных кристаллов, и осадки из них не выпадают.

115. Что представляют собой перисто-кучевые облака? Обычно эти облака выглядят как мелкая рябь, слои, клочки или большие Округлые образования, не дающие тени. Когда они располагаются параллельными грядами, в таких случаях говорят, что небо «в барашках». Они недолговечны; обычно появляются в компании с другими, более волокнистыми облаками группы перистых. Перисто-кучевые облака, как и перистые, состоят из ледяных кристаллов, и осадки из них также не выпадают.

116. Что такое перисто-слоистые облака? Перисто-слоистые облака имеют вид волокнистой, часто разорванной пелены. Обычно они закрывают большие участки неба; когда образуется сплошная облачность, небо приобретает белесоватый или молочный оттенок. Они пропускают солнечные лучи и не препятствуют образованию теней. Эти облака вызывают образование колец вокруг солнца или луны; чаще всего это гало (видимые его размеры 23°), возникающее в результате преломления солнечного или лунного света в мельчайших ледяных призмах облака.

117. Какие облака относятся к разряду облаков среднего яруса (семейство «В»)? Облака среднего яруса включают высоко-кучевые (Altocumulus) и высоко-слоистые облака (Altostratus). Эти облака располагаются в пределах от 2000 до 6500 м над земной поверхностью. Обычно они состоят из водяных капель, хотя иногда могут содержать ледяные кристаллы (особенно это относится к верхним частям высоко-слоистых облаков). Слово «alto» образовано от латинского слова «altus», что означает «высокий».

118. Чем характеризуются высоко-кучевые облака? Они могут выглядеть как небольшие изолированные округлые образования, параллельные гряды или выровненные, немного холмистые массы. Обычно они не полностью закрывают солнце, и часто через завесу высоко-кучевых облаков могут проглядывать кусочки открытого неба. Эти бреши в облаках называются «окнами». Иногда солнце или луна бывают окружены небольшим кольцом, напоминающим радугу. Кольцо это называется «короной»; внешний его ободок — красный, внутренний— имеет голубой оттенок. Это явление вызвано рассеиванием солнечного или лунного света в водяных каплях облака. Из высоко-кучевых облаков могут выпадать небольшие спорадические осадки в виде дождя или снега.

119. Что представляют собой высоко-слоистые облака? Это волокнистые клочьевидные облака; закрывая все небо, они придают ему монотонную сероватую окраску. Становясь более мощными, высоко-слоистые облака темнеют, и окружающий ландшафт приобретает серо-стальной оттенок. Когда сквозь эту пелену проглядывает солнце, оно выглядит тусклым, как если бы вы смотрели на него через матовое стекло. Высоко-слоистые облака не отбрасывают теней. Из них могут выпадать довольно продолжительные моросящие дожди или снег, особенно если в верхней части облачного покрова содержатся ледяные кристаллы.

120. Как подразделяются облака нижнего яруса (семейство «С»)? Группа облаков нижнего яруса включает в себя слоисто-дождевые (Nimbostratus), слоисто-кучевые (Stratocuinulus) и слоистые облака (Stratus). Облака двух последних видов обычно состоят из водяных капель. Зиной же в них содержатся еще и капли переохлажденной воды.

121. Чем характеризуются слоисто-дождевые облака? Это низкие, мощные, темно-серые облачные массы угрожающего вида. Их основания обычно неровные и выглядят влажными. Из таких облаков выпадают продолжительные дожди или снег. Фактически эти облака не что иное, как снизившиеся или развившиеся высоко-слоистые облака; как правило, они состоят из смеси водяных капель и ледяных кристаллов.

122. Что такое слоистые облака? Это однородный, тонко-волокнистый облачный слой, имеющий размытые очертания и очень напоминающий легкий туман, поднимающийся над землей на высоту 50—100 м и более. Этот облачный слой придаёт небу светло-серую или серую окраску. Обычно слоистые облака не слишком мощные и быстро рассеиваются под солнечными лучами. Осадки, выпадающие из них — дождь или снег, — бывают весьма незначительны, но иногда эти облака дают морось. Слоистые облака состоят из водяных капель.

123. Что такое облака вертикального развития (семейство «D»)? В это семейство входят различные виды кучевых облаков — от небольших облаков хорошей погоды до вздымающихся ввысь кучево-дождевых и грозовых облаков. Большинство из них легко распознается— они громоздки, по форме напоминают кипу шерсти или кочан цветной капусты. Обладая большой вертикальной протяженностью, эти облака нередко захватывают уровни, на которых присутствуют облака всех остальных видов, — начинаясь на высотах, характерных для низкой облачности, они достигают самой верхней части тропосферы.

124. Что такое кучевые облака хорошей погоды? Обычно они выглядят как изолированные клубящиеся плотные массы с характерным ровным основанием, округлыми краями и куполообразной вершиной. Чаще всего они напоминают кипу хлопка или шерсти. В зависимости от положения солнца одна часть кучевого облака может быть ослепительно белой, а другая его часть — край или основание — темно-серой. Эти облака, состоящие из одних водяных капель, недостаточно развиты, чтобы из них могли выпадать дождь или снег.

125. Что такое мощные кучевые облака? Это мощные разбухшие облака, имеющие значительное вертикальное развитие, представляют собой изолированные громоздкие массы. Обычно они как бы кипят; основания их чаще всего плоские, края — выпуклые и округлые. Мощные кучевые облака состоят преимущественно из водяных капель. Иногда они достигают мощности, достаточной для того, чтобы из них выпали короткие ливни.

126. Чем характеризуются кучево-дождевые облака? Для этих массивных, имеющих форму кочанов цветной капусты облачных образований характерно очень значительное вертикальное развитие. Эти клубящиеся гороподобные или башнеобразные облака поднимаются до высот, на которых образуются ледяные кристаллические облака. Обычно вершины их походят на разорванные волокнистые облака типа перистых. Верхнюю часть облаков такого типа, построенную из ледяных кристаллов, благодаря ее характерной форме называют наковальней.

Кучево-дождевые облака, более широко известные под названием грозовых облаков, имеют темное, мрачное основание, обычно неровное, и иногда простираются до высоты нескольких сот метров над земной поверхностью.

Часто кажется, что основание такого облака, сгустившись, нависает над землей. Это облако иногда называют фабрикой облаков, или «облаком-дедушкой». При рассеивании массивного и изолированного кучево-дождевого облака нередко возникают облачные образования, которые могут быть отнесены к любому из остальных семейств облаков. Кучево-дождевые облака состоят из смеси водяных капель и ледяных кристаллов; в основном из них выпадает снег или сильные ливневые дожди, иногда сопровождаемые градом и грозовой деятельностью.

127. Является ли туман облаком? Туман — это не что иное, как облако, основание которого покоится на подстилающей поверхности. Признавая за ним роль фактора, задерживающего различные типы обмена в атмосфере, обычно его рассматривают отдельно от облаков. Как и любое другое облако, туман представляет собой массу воздуха, в которой водяной пар конденсировался в видимую влагу, что обычно происходит в результате процесса охлаждения. Туман состоит из мельчайших водяных капель, взвешенных в воздухе. В зависимости от его интенсивности происходит то или иное уменьшение горизонтальной дальности видимости.

128. Всегда ли туман состоит из водяных капель? Нет. Более того, туман может содержать больше ледяных кристаллов, нежели водяных капель. Такой туман, называемый ледяным туманом, образуется в результате сублимации. В этом отношении туман имеет сходство с перистыми облаками, с той только разницей, что он прилегает к земле. Чаще всего ледяные туманы образуются в более высоких широтах, где преобладают низкие температуры.

129. Как классифицируются туманы? Существует множество способов классификации туманов. Иногда они называются по месту возникновения — калифорнийский туман, туман Большой Банки, лондонский туман и т. п. Иногда в основу названия тумана кладутся метеорологические термины — муссонный туман, летний туман, морской туман и т. п. Лучший метод для более научного понимания природы туманов — классифицировать их на основе главных процессов, участвующих в их образовании. Классификаций и подразделений этих процессов существует немало, но здесь будут упомянуты лишь три основные категории: радиационный туман, адвективный туман и туман испарения.

130. Отчего возникает радиационный туман? Образованию радиационного тумана благоприятствуют следующие основные условия: 1) долгая ясная ночь, в течение которой земля излучает накопленное ею за день тепло; 2) значительное содержание влаги в воздухе; 3) слабый ветер — 1,5–3 м/сек. и 4) подстилающая поверхность, весьма способствующая накоплению массы холодного воздуха, — долины, низины и т. д. Туман этого типа, обычно возникающий при сочетании перечисленных факторов, хорошо известен как низкий, или летний, туман. В этих условиях слой воздуха, непосредственно прилегающий к земной поверхности, в результате контакта с ней охлаждается до конденсации. Мощность сравнительно тонкого слоя тумана, образующегося у земли, может колебаться от нескольких метров до сотен метров — у хорошо развитых низких туманов. Обычно они рассеиваются под действием солнечного тепла в поздние утренние часы или днем.

131. Как образуются адвективные туманы? Низкие туманы носят местный характер и незначительны по мощности; возникают они преимущественно в конце лета или осенью. Адвективные же туманы, в противоположность им, иногда одновременно распространяются над весьма большими пространствами; вертикальная протяженность их — может составлять 300–600 м; кроме того, такие туманы образуются в любое время года. Слово «адвекция» образовано от латинского «advectio» (перенос). Адвективные туманы возникают, когда теплый влажный воздух движется над более холодной подстилающей поверхностью. При контакте с ней нижние слои теплой воздушной массы охлаждаются до точки росы и образуется устойчивый туман.

132. Чем вызвано образование туманов Большой Банки? Окрестности Большой Банки у Ньюфаундленда — это типичное место зарождения адвективных туманов. Теплый влажный воздух, движущийся над Гольфстримом в северном направлении, проходит над холодным Лабрадорским течением, берущим свое начало в высоких широтах. В районе банок этот теплый воздух вследствие контакта с воздухом, прилегающим к водам Лабрадорского течения, быстро охлаждается, в нем начинается конденсация влаги и возникает непроницаемая стена тумана.

133. Что такое туман испарения? Для образования радиационных и адвективных туманов необходимо, чтобы воздух охладился до состояния насыщения. В образовании же тумана испарения охлаждение не играет никакой роли. Он возникает, когда в воздухе появляется избыток водяного пара и данный объем воздуха больше не может вместить в себя пар.

134. Как образуется типичный туман испарения? Почти каждый день вы можете наблюдать у себя в кухне, как образуется туман испарения, — посмотрите на пар, поднимающийся над кипящей водой. Молекулы водяного пара отрываются от жидкости, чтобы присоединиться к молекулам воздуха, находящегося над кастрюлей. Воздух в кухне может вместить лишь определенное количество добавочного водяного пара, и если в результате испарения от кастрюли в воздухе образуется избыток водяного пара, этот избыточный пар конденсируется в видимую влагу. Заметьте, как отличается этот процесс от процесса образования туманов, описанных в предыдущих вопросах; непременным условием возникновения этих туманов является более холодная подстилающая поверхность. Напротив, в образовании тумана испарения главная роль принадлежит более теплой поверхности. Туман испарения часто можно наблюдать, например, над внутренними озерами или реками поздней осенью, когда воздух, как правило, уже совсем холодный, а вода еще не успела отдать свое тепло. Водяной пар поднимается с поверхности озера или реки в прилегающий к ней воздух; происходит насыщение, и над водой появляется туман. Чем больше различие между температурами воды и воздуха, тем более благоприятны условия для образования такого тумана.

135. Что заставляет туман рассеиваться? Обычно туманы рассеиваются в условиях, прямо противоположных тем, что привели к их образованию. Многие типы туманов возникают при охлаждении воздуха до конденсации. При потеплении же воздуха он может удерживать большее количество водяного пара, так что с увеличением тепла туман проявляет тенденцию к рассеиванию. Тонкий слой приземного тумана быстро рассеивается под солнечными лучами. Гораздо более мощные слои адвективного тумана иногда удерживаются несколько дней. Туманы могут рассеиваться — буквально уничтожаться — в результате вторжения воздушных масс из другого района; туманы, которые образовались в результате охлаждения нижнего слоя воздуха, могут слабеть и вообще распадаться, оказавшись над теплой подстилающей поверхностью. Ослаблению тумана может способствовать и усиление ветра.

136. Как определяется и в каких единицах выражается количество облаков (покрытие неба)? В сводках погоды для обозначения облачности приняты термины «пасмурно», «ясно», «облачно с прояснениями» и т. д. Эти термины соответствуют значениям шкалы, по которой покрытие неба выражается в баллах — от 0 до 10. Например, небо, полностью закрытое облаками, без единого голубого просвета, называют пасмурным; облачность в таком случае равна 10 баллам. Когда небо закрыто облаками наполовину, облачность равна 5 баллам и т. д. Оценка количества облаков производится на глаз.

137. Что значит «ясно»? «Ясно» означает, что на небе совсем нет облаков, а если они и есть, то закрывают не более ³/₁₀ небесного купола.

138. Что означает «облачно с прояснениями»? «Облачно с прояснениями» бывает в том случае, когда преобладают облака, покрывающие более ⁵/₁₀ небесного купола, но временами их количество уменьшается до «ясно» (менее ³/₁₀ небесного купола).

139. Что такое «небо с просветами»? Термин «небо с просветами» употребляют, когда хотят сказать, что облачность не менее 5, но не более 9 баллов.

140. Что значит «пасмурно»? Термин «пасмурно» означает условия, при которых облака покрывают более ⁹/₁₀ неба. Если местами проглядывает голубое небо, в таких случаях говорят, что в облаках появились просветы.

141. Что такое высота облака? Высота облака определяется расстоянием от земной поверхности до основания облака.

142. Как определяется высота облаков? Для измерения расстояния от земной поверхности до основания облака служат следующие приборы: воздушные шары, потолочные прожекторы, теодолиты, облакомеры и радиолокаторы. Метеорологи-наблюдатели также могут определять высоту облаков (визуально) с удовлетворительной точностью. Этот способ применяется лишь в тех случаях, когда не требуется большая точность измерений или когда проведение измерений с помощью приборов затруднено по техническим причинам.

143. Как используется воздушный шар для измерения высоты нижней границы облаков? Это не самый точный прибор; обычно воздушные шары применяются для определения высоты облаков, потолок которых не превышает или немного превышает 800 м. Эти маленькие шары весом около 10 г, окрашенные так, чтобы за ними было легко следить, наполняются водородом — газом легче воздуха — в количестве, достаточном для того, чтобы шар мог поднять груз в 45 г. Средняя скорость свободного подъема шара точно установлена — первые 30 м он преодолевает примерно за 8 секунд, а каждые последующие 30 м — за 15 секунд. Отсчет времени подъема шара ведется от момента выпуска до исчезновения его в облачном слое. Так как скорость его подъема известна заранее, то расстояние до основания облака можно определить, умножив время подъема на его скорость. Однако учитывая вертикальные движения воздуха в нижнем слое атмосферы, нельзя назвать этот метод слишком точным.

144. Как применяются теодолит и прожектор? С помощью обоих этих устройств высоту облаков определяют в ночное время. Мощный источник света, обычно удаленный от наблюдателя на 150–300 м, вертикально проецирует луч света на основание облака. Наблюдатель направляет трубу теодолита на пятно света на облаке, добиваясь, чтобы это пятно попало в место пересечения нитей теодолита. Угол, образованный линией, соединяющей наблюдателя со световым пятном, и земной поверхностью, измеряется с помощью отвеса; он располагается вертикально, когда свободно закреплен на теодолите, и туго натягивается, показывая на шкале, нанесенной на одной из сторон прибора, угол прицеливания. Затем наблюдатель определяет расстояние от прожектора до своего местонахождения и угол прицеливания проецируемого светового пятна. Правильно решив триангуляционную задачу, он может, пользуясь тригонометрической таблицей, быстро определить расстояние от земной поверхности до основания облака.

145. Как устроен измеритель высоты облаков? Этот электронный прибор представляет собой более совершенное устройство по сравнению с теодолитом, описанным в предыдущем вопросе. Измерения, проводимые 58 с его помощью, основаны на том же принципе триангуляции и на определении угла, под которым луч света проецируется на основание облака; но устройство это более сложное и эффективное. Им можно пользоваться как днем, так и ночью, с его помощью можно вести постоянную запись значений высоты облаков и измерять эту высоту с больших расстояний и с большей точностью. Измеритель высоты облаков представляет собой поворотный прожектор, через короткие интервалы направляющий к основанию облака световые волны, которые модулируются в известных частотах. Детектор — индикатор положения, содержащий избирательный электронный блок, соединен с сигнальной линией, находящейся на известном расстоянии. Этот блок перехватывает световой луч, когда он отражается от основания облака. Автоматические сигналы, возникающие при перехвате, непосредственно передают значения высоты нижней границы облака.

146. Как измеряется мощность облака с помощью радиолокатора? Для определения вертикальной протяженности облака — от основания его до вершины — могут использоваться радиолокационные устройства. Радиолокатор посылает вертикально вверх радиосигналы на коротких волнах. Когда радиоволны ударяются в облачный слой, часть их энергии, отразившись от него, возвращается к земной поверхности. Исходя из характера этого отражения и расчетов, основанных на учете длины импульсов радиолокатора и частоты их повторения, можно получить хороший вертикальный разрез облака.

147. Как определяется направление, в котором движутся облака? Устройством, используемым для этой цели, является нефоскоп. Существует два типа нефоскопов — прямого визирования и зеркального визирования. Зеркальный нефоскоп представляет собой горизонтально устанавливающееся круглое зеркало из темного стекла, в которое можно улавливать отражение облака. Это отражение можно наблюдать через окуляр, укрепленный на подставке зеркала. Окуляр регулируется по высоте и поднимается таким образом, чтобы его можно было поворачивать вокруг ободка зеркала. Шкала направления нанесена по периметру самого зеркала так, чтобы можно было наблюдать за миниатюрным отражением неба в зеркале, разделенном на части линиями, соответствующими направлениям движения облаков.

Нефоскоп прямого визирования, или грабельный нефоскоп, состоит из длинного вращающегося вертикального стержня, на верхушке которого имеется более короткий горизонтальный пруток. Перпендикулярно этому прутку и на равном расстоянии друг от друга размещены зубцы. Наблюдатель соединяет наблюдаемое облако с центральным вертикальным зубцом воображаемой линией и, когда облако проходит над вертикальными боковыми зубцами, определяет направление его движения по диску направления, прикрепленному к стержню.

148. Почему дождь выпадает лишь из некоторых видов облаков? Может показаться, что дождь — это просто продолжение процесса образования облака: водяные капли становятся все больше и больше и в конце концов падают на землю в виде дождя. В действительности же процесс рождения дождя очень сложен, и наблюдать его чрезвычайно трудно. В следующем вопросе мы рассмотрим одну из теорий образования дождя, основанную на характере состава облака и взаимодействии между водяными каплями и ледяными кристаллами, из смеси которых оно состоит.

149. Из каких облаков выпадает дождь? Облака состоят или только из водяных капель, или исключительно из ледяных кристаллов, или из комбинации тех и других. Закон физики гласит, что тела, состоящие из одноименно заряженных электрических частиц, взаимно отталкиваются, а тела, которые состоят из частиц, обладающих противоположными свойствами, — притягиваются друг к другу. Этот закон можно применить и к процессам, происходящим в облаке. Поэтому, если облако состоит из одних лишь водяных капель и если они находятся в относительно спокойном состоянии, а каждая его мельчайшая капля представляет собой сообщество молекул, частицы которых заряжены одинаково, эти капли взаимно отталкиваются. Каждая из капель удерживается на расстоянии от своей соседки. Вместо того чтобы, объединившись, начать расти, они продолжают беспорядочно двигаться в облаке. Подобная ситуация наблюдается и в облаке, состоящем только из ледяных кристаллов. Кристаллы находятся в воздухе во взвешенном состоянии, и, хотя в слоистых облаках они образуют сообщества, слияния не происходит. Какая же сила заставляет частицы объединяться, расти и в конце концов падать? Такая сила возникает в мощных облаках смешанной структуры, в которых достаточно и водяных капель, и ледяных кристаллов, для того чтобы имело место взаимное притяжение, рост и выпадение частиц.

150. Как начинается образование дождя в таких облаках? Водяные капли могут существовать и при температурах ниже точки замерзания, нередко при —25, —30 °C. Если переохлажденная водяная капля находится рядом с ледяным кристаллом, то при критической температуре —20, —25 °C и возникает различие в упругости пара над водой и льдом. Вследствие этого различия водяная капля соединяется с ледяным кристаллом, или сублимируется непосредственно на, нем. Ледяной кристалл начинает расти, присоединяя к себе соседние переохлажденные капли. В конце концов он увеличится настолько, что упадет на землю под действием силы тяжести в виде снежинки. Если на своем пути к земле он попадет в теплые слои воздуха, он может растаять и превратиться в дождевую каплю.

151. Только ли в облаках, состоящих из смеси воды и льда, зарождается дождь? Нет. До недавнего времени считали, что процессы, происходящие с ледяным кристаллом (описанные в предыдущем вопросе), служат первопричиной всех значительных дождей. Значение этих процессов пока не подлежит сомнению. Однако нельзя игнорировать и другие факторы. Значительная часть дождей, выпадающих в тропиках, зарождается в облаках, которые не содержат ледяных кристаллов.

152. Как дождь образуется в облаках, состоящих только из водяных капель? В противоположность процессу улавливания переохлажденных капель ледяными кристаллами при температурах ниже точки замерзания, это довольно простой процесс. Он основан на факторе столкновения, или слияния. Несколько облачных капель падают и, сталкиваясь с другими каплями, сливаются с ними.

Это происходит в облаках, для которых характерно сильное внутреннее перемешивание воздуха и в которых водяные капли сильно различаются по размерам. Когда капли сталкиваются, большие водяные капли, соединяясь с меньшими, становятся еще больше. Когда же эти большие капли делаются достаточно крупными, они начинают падать по направлению к земле, увлекая за собой и встречающиеся на их пути менее крупные капли. При этом способе образования дождя, называемом коагуляцией, или слиянием, капель, водяные капли буквально насильно вовлекаются в процесс перемешивания и слияния. В водяных облаках, в которых вертикальных движений воздуха не происходит или же они очень слабы (слоистые облака), дождь не возникает, так как в них нет сколько-нибудь значительной силы, способной объединить капли.

153. Как велики дождевые капли? Дождевые капли обычно имеют меньше 0,05 см в диаметре. Их размеры колеблются от 0,025 до 0,6 см (это примерно в миллион раз больше размеров облачной капельки). Достигнув такой величины, дождевые капли устремляются вниз, чтобы подвергнуться действию неумолимых нивелирующих сил природы. Любая капля, превышающая 0,6 см, в результате трения о воздух, возникающего при ее падении, разбивается на несколько маленьких капель.

154. С какой скоростью падают дождевые капли? Дождевые капли падают (при условии, что воздух неподвижен) со скоростью, несколько большей 3 м/сек. Скорость падения капель зависит от их размеров, интенсивности и характера движения воздуха. Самые большие капли (около 0,6 см в диаметре) разбиваются о воздух, если скорость их падения достигает приблизительно 8 м/сек.

155. Какую форму имеют дождевые капли? По распространенному представлению, дождевая капля напоминает по форме миниатюрную грушу с симметрично округлым основанием и сужающуюся к вершине. Согласно другому, не менее распространенному представлению, дождевая капля имеет сферическую форму. В действительности же, как показывают моментальные фотографии дождевых капель, сделанные перед их «приземлением», они имеют более плоское основание и напоминают нечто вроде шляпки гриба. В этом нет ничего удивительного: ведь дождевая капля наталкивается на своем пути на сопротивление воздуха, которое, с силой действуя на поверхность капли, как бы сплющивает ее. Это сопротивление несколько выравнивает основание капли, а вершину делает более выпуклой. Чем меньше капля и чем менее она подвижна (например, когда она находится еще в облаке), тем более округлую форму она имеет.

156. С помощью каких приборов измеряют количество осадков? Для измерения количества осадков чаще всего используют прибор, называемый дождемером. Другой прибор — плювиограф — применяют в том случае, когда нужно получить непрерывную запись количества выпадающих осадков. В основу этих измерений положено определение высоты слоя воды, которая выпадает за определенный период на горизонтальную поверхность. Существуют также способы определения количества осадков, выпавших на некоторой площади, с помощью радиолокаторов, приспособленных измерять интенсивность выпадающих осадков.

157. В чем различие между следами осадков, слабым, умеренным и сильным дождями? Интенсивность дождя определяется количеством осадков, выпавших за данный отрезок времени. При следах осадков количество осадков слишком мало, чтобы его можно было измерить. Термин «слабый дождь» означает, что количество осадков колеблется от следов осадков в час до 0,25 см в час (0,025 см или меньше за 6 минут). При умеренном дожде количество осадков составляет от 0,25 до 0,75 см в час (т. е. от 0,025 до 0,075 см за 6 минут). Термин «сильный дождь» употребляется по отношению к осадкам, составляющим более 0,75 см в час (более 0,075 см за 6 минут). Все эти описания интенсивности дождя применимы при определении количества осадков, выпавших за тот отрезок времени, в течение которого фактически велось наблюдение. Но они не применимы для измерения высоты слоя аккумулировавшейся воды.

158. В чем состоит различие между моросью и дождем? Бесчисленные мельчайшие капельки воды, носящие название «морось», имеют в диаметре меньше 0,05 см. Размеры их могут варьировать от ¹/₂₀₀ до ¹/₂₀ см. Следовательно, эти капли гораздо меньше дождевых капель. Капли мороси рассеиваются довольно равномерно; по-видимому, они путешествуют вместе с воздушными потоками. Вероятно, когда эти капли скапливаются в большом количестве, морось становится похожа на густой туман, но, в отличие от него, морось падает на землю. В основном морось выпадает из низких слоистых облаков; обычно она вызывает ухудшение видимости и создает туман. Морось никогда не носит ливневого характера. Интенсивность мороси редко превышает 0,05 см в час, что соответствует интенсивности слабого дождя (см. предыдущий вопрос); но меньшие размеры капель мороси и ее сходство с туманом заставляют разграничивать дождь и морось. Отличие мороси от дождя состоит еще и в том, что ее интенсивность определяется по-иному, чем интенсивность дождя. Интенсивность дождя измеряется количеством его, выпавшим за какой-то период. Интенсивность же мороси определяется исходя из горизонтальной дальности видимости в условиях мороси.

159. Чем отличаются между собой слабая, умеренная и сильная морось? При слабой мороси дальность видимости составляет 1000 м или более, при умеренной — от 500 м до 1000 м (не включительно!), при сильной — меньше 500 м. В двух последних случаях, видимо, уже нужно говорить не о мороси, а о тумане с моросью.

160. В чем разница между ливнями и дождями? Ливневой дождь — тип осадков, являющийся полной противоположностью обложному дождю. Обычно ливни выпадают из мощных кучевых и кучево-дождевых облаков, для которых характерно сильное вертикальное перемешивание воздуха. Ливневой дождь является спорадическим по своей природе. Его интенсивность за короткое время может меняться от слабой до сильной. Обычно он выпадает на ограниченных пространствах. Например, ливень из изолированного движущегося облака может охватить несколько тысяч квадратных метров. При таком дожде небо нередко остается голубым, и благодаря этому в народе его называют солнечным ливнем.[2] Ливни могут быть и очень сильными, особенно в тропиках или когда они сопровождаются мощными грозами.

Отличительным же признаком обложного дождя является его равномерность и большая продолжительность; обычно он выпадает из мощных слоисто-дождевых облаков или из сплошного покрова высоко-слоистых облаков. В это время небо кажется затянутым беспросветной серой пеленой.

161. Как образуется снег? Снег образуется так же, как дождь: в мощных облаках, содержащих достаточное количество водяных капель и ледяных кристаллов. При низких температурах (от —15 до —25 °C) переохлажденные водяные капли сублимируются непосредственно на ледяных кристаллах. Кристаллы, становясь больше, а значит, и тяжелее, падают под действием силы тяжести и, объединяясь по пути с еще не замерзшими водяными каплями, в конце концов достигают земли. Если на протяжении всего своего пути к земной поверхности кристаллы остаются в замерзшем состоянии, то они падают на землю в виде снега. Если же снежинки во время своего падения встречаются со слоем воздуха с температурой выше точки замерзания, они могут просто растаять и тогда достигают земли в виде дождя.

162. Из чего состоит снег? Изящные перьевидные снежинки, которые, кажется, медленно плывут, а не падают, — фактически не что иное, как кусочки льда. Большинство из них имеет сложный рисунок и состоит из чрезвычайно разнообразных по виду гексагональных кристаллов. Увеличенные изображения снежинок, запечатленных на микрофотографиях, не уступают по своей красоте произведениям ювелирного искусства. Один американский фотограф, по имени Бентли, был настолько очарован красотой снежинок, что в течение многих лет собирал коллекцию фотографий снежных кристаллов, достигшую нескольких тысяч экземпляров. Он заявил, что ему ни разу не удалось обнаружить хотя бы два в точности одинаковых кристалла.

163. Почему снежинки имеют шестиугольную форму? Шестиугольная форма ледяного кристалла ведет свое начало от структуры молекулы воды — два атома водорода и один атом кислорода (Н₂О). Эта структура представляет собой равносторонний треугольник. При кристаллизации каждый вновь родившийся кристалл образует с вершиной треугольника угол в 60°. Когда, в ходе этого процесса, соединяются шесть таких молекулярных треугольников, образуется шестиугольник. Когда же кристаллы, падая, увеличиваются в результате дальнейшей сублимации и слияния, их шестисторонняя и шестиугольная структура сменяется на решетчатую; при дальнейшем их росте и удлинении кристаллы снова видоизменяются. Вот основные формы кристаллов: столбики, иглы, тарелки, запонки, звезды и асимметричные образования.

164. Почему одни снежинки маленькие и рассыпчатые, а другие — большие и влажные? Изучая снежинку, можно восстановить ее историю: по какой траектории она снижалась, как она реагировала на температуру и содержание воды в воздушных слоях, через которые проходила, сталкивалась ли она с другими снежинками.

Некоторые влажные снежинки, достигающие в диаметре около 3 см, в момент, когда они опускаются на землю, представляют собой скопление многих снежинок, слипшихся вместе во время прохождения через низкий влажный слой воздуха. С другой стороны, если снежные кристаллы достигают земли, оставаясь небольшими, это значит, что они падали через холодный и сухой воздушный слой.

165. Почему снег является столь хорошим изолятором звука и тепла? В снежных кристаллах имеется огромное количество крошечных пор, поэтому они такие изящные и пушистые. Воздух захватывается этими порами, или ячейками, что мешает полноценному переносу тепла. В этом отношении снежные кристаллы — миниатюрные кузены промышленных продуктов, таких, как шерстяная пряжа, стекловолокно или определенные виды пластиков, во множестве мельчайших пор которых заключен воздух.

Звук может быть заглушен таким же образом: звуковые волны, попадая в ловушки — пустоты в снежных кристаллах, в очень сильной степени гасятся. Слой снега толщиной в несколько сантиметров может поглотить весьма значительную часть звуковой энергии.

166. Как измеряется высота снежного покрова? Высота снежного покрова измеряется обыкновенной рейкой и линейкой; замер производится на трех или более репрезентативных участках, на которые выпал снег. Из нескольких таких показаний выводится среднее значение. Измерение глубины снега, нанесенного во время метели, представляет определенные трудности; иногда требуется сделать десятки измерений, чтобы получить достоверный результат.

Кроме реек и линеек, применяется и снегомер весового типа. Этот прибор взвешивает снег и автоматически регистрирует толщину слоя снега, соответствующую его весу.

167. Что такое водяной эквивалент снега? Снег может быть насыщенным влагой или, наоборот, очень сухим. Обычно водяной эквивалент снега равен 10:1, т. е. 10 см снега соответствует 1 см воды. Однако это отношение может значительно меняться в ту или другую сторону. Отношение очень мокрого снега к воде составляет 6:1. Десять сантиметров очень сухого рассыпчатого снега, растаяв, могут дать лишь около ¹/₃ см воды.

168. Каким прибором пользуются для определения водяного эквивалента снега? Это тот же самый прибор, который употребляется для измерения количества выпавшего дождя, т. е. стандартный дождемер. Отличие заключается в том, что, когда проводится измерение снега, ведро для сбора осадков и измерительный стакан вынимаются и используется наружная, или приемная, часть дождемера.

169. Что такое крупа? Как и туман, термин «крупа» имеет несколько различных значений. Наблюдатели на метеорологических станциях пользуются термином «крупа» в применении к так называемым зернам. Это маленькие твердые кусочки льда, прозрачные или полупрозрачные, неправильной формы. В среднем они имеют от 0,1 до 0,4 см в диаметре. Они образуются, когда дождевые капли или частично растаявшие снежинки замерзают, падая через приповерхностный слой холодного воздуха, температура которого почти всегда ниже точки замерзания. Так как эти зерна твердые, то, ударяясь о твердую землю, они отскакивают от нее. В Англии под крупой часто понимают смесь дождя и снега. В США некоторые люди представляют себе крупу точно таким же образом.

170. Что такое снежные зерна? Снежные зерна отличаются от ледяных тем, что они непрозрачные и белые. Диаметр их составляет от 0,05 до 0,5 см; они имеют форму зерна. Снежные зерна легко разбиваются при столкновении друг с другом или при ударе о землю. Их иногда называют крупой.

171. Что такое ледяной дождь? Дождь, состоящий из капель переохлажденной воды, которые, ударяясь о землю или различные наземные предметы, замерзают, называется ледяным дождем. Этот вид осадков особенно опасен для линий энергопередачи, аэродромов, самолетов и шоссе, так как вызывает их обледенение.

Обычно ледяной дождь образуется, когда переохлажденные ледяные капли, падая, сталкиваются с холодным предметом и непосредственно превращаются в лед. Он может возникнуть и в том случае, когда обычные дождевые капли попадают из слоев воздуха с температурой выше точки замерзания в приповерхностный слой с температурой ниже этой точки.

172. В чем различие между гололедом и изморозью? Гололед, или чистый лед, представляет собой прозрачный или полупрозрачный слой льда. По виду он напоминает стекло. Не будучи пористым, этот лед сравнительно плотен и тверд.

Лед же, откладывающийся при изморози, непрозрачный, белый и имеет зернистую структуру. В отличие от гололеда, который обычно образуется, когда водяные капли разбиваются и замерзают, изморозь возникает, когда мельчайшие капельки замерзают целиком. Поэтому она имеет пористое строение и не такая плотная и твердая, как лед гололеда. Изморозь часто можно видеть на стенках морозильной камеры домашнего холодильника или рефрижератора.

173. Отчего образуется иней? Условия образования инея сходны с условиями образования росы. Но, в отличие от росы, иней может образоваться лишь на тех поверхностях, температура которых равна точке замерзания или ниже ее. Иней состоит из маленьких тонких ледяных кристаллов, которые образуются в основном, когда слой воздуха охлаждается до конденсации в результате контакта с холодной поверхностью, имеющей температуру ниже точки замерзания. При этом водяной пар, сгущающийся в воздухе, конденсируясь, превращается непосредственно в ледяные кристаллы, минуя жидкую стадию, т. е. сублимируется. Эти кристаллы откладываются на поверхностях различных предметов. Иней образуется в ясные тихие ночи при условии, что приповерхностный слой воздуха сравнительно влажен. Если при этих основных условиях температура на поверхности предметов выше точки замерзания, может образоваться роса. Иней и роса не являются видами осадков. Они образуются, а не выпадают.

174. Как определяется интенсивность инея? Так как образование инея оказывает определенное влияние на сельское хозяйство, интенсивность инея определяется по степени его разрушающего воздействия на различные виды растений. В зависимости от этого воздействия иней называют слабым, сильным и губительным.

175. Что такое град? Град представляет собой небольшие ледяные шарики, состоящие из концентрических слоев, или осколки разбившихся ледяных шариков, в большинстве своем прозрачных; но иногда встречаются и такие градины, в которых прозрачные слои чередуются с непрозрачными. Град образуется при сильных ливнях, выпадающих из кучево-дождевых, или грозовых, облаков. Жидкие капли, проносясь через слои воздуха с температурами ниже точки замерзания, замерзают и превращаются в небольшие частицы льда. Затем они падают, только для того, чтобы вновь быть поднятыми другими восходящими воздушными потоками. Этот процесс переброски ледяных частиц туда и обратно — от слоя воздуха с температурой ниже точки замерзания к слою воздуха с температурой выше этой точки — приводит к образованию группировок ледяных частиц (напоминающих по своему строению луковицу), нарастающих на исходные частицы. Когда же эти группировки в конце концов становятся достаточно тяжелыми, чтобы преодолеть сопротивление вертикальных воздушных потоков, они падают на землю в виде градин.

176. Как велики градины? Частицы, или шарики, града имеют в диаметре от 0,5 до 5 см, а иногда и больше. Из особенно мощных грозовых облаков могут выпадать градины размером с мяч, для игры в гольф или апельсин. Самая большая из точно описанных и измеренных градин выпала на территории одной из ферм в штате Небраска летом 1928 года. Она была взвешена, обмерена и сфотографирована тотчас же после «приземления». Вес ее равнялся 680 г, диаметр приблизительно 13,7 см. Однако во многих сообщениях говорится о еще больших градинах, и вполне вероятно, что выпадали и еще более крупные. Но скорее всего в этих сообщениях идет речь о массах льда, которые образовались при смерзании двух или более отдельных градин, столкнувшихся друг с другом уже после падения на землю.

177. Что такое сухая мгла? Атмосфера содержит множество примесей, которые объединяются с частицами атмосферных газов. Некоторые из этих примесей, например частицы пыли и соли, сухи и настолько малы, что их нельзя взять в руки или разглядеть невооруженным глазом. Когда воздух устойчив (т. е. вертикальные воздушные потоки очень слабы или вообще отсутствуют), эти частицы нередко во множестве скапливаются в слое воздуха, прилегающем к земле. Они снижают видимость, и в воздухе повисает легкая дымка. На темном фоне сухая мгла приобретает голубоватый оттенок и напоминает дым. На светлом фоне сухая мгла сообщает атмосфере шафранный оттенок.

178. Что такое влажная мгла? Влажная мгла представляет собой нечто среднее между сухой мглой и дымкой. Она состоит из взвешенных в воздухе микроскопически малых водяных капель или частиц, которые притягивают воду (гигроскопические ядра). Она отличается от сухой мглы тем, что имеет серый оттенок и возникает при высокой относительной влажности. От дымки влажная мгла отличается тем, что капли, из которых она состоит, очень разбросаны и меньше по размерам, чем капли дымки. Влажная мгла часто наблюдается при ветреной погоде, например на морском берегу, где частицы соли уносятся в атмосферу довольно высоко. Дымка же обычно образуется в воздушном слое с очень слабым перемешиванием.

179. Что такое смог? Смог — это смесь тумана и дыма. Эти два фактора совершенно самостоятельны, но, совпадая во времени, они образуют смог. Дым характерен для тех районов, где в атмосферу выбрасывается большое количество индустриальных отходов. (Это первый фактор.) Дым может состоять из различных видов побочных химических продуктов, выбрасываемых в атмосферу очистительными заводами, домнами, фабриками, паровозами, пароходами, автомобилями и т. д.

При нормальных атмосферных условиях дым в большинстве случаев рассеивается в результате вертикального перемешивания воздуха (теплыми восходящими потоками) или смены воздушных масс в циклонах за атмосферными фронтами.

Иногда же над промышленными районами в течение нескольких дней происходит застаивание огромной массы воздуха, в которой восходящие потоки слабы или вовсе отсутствуют. (Это второй фактор.) Содержащийся в воздухе дым при этом может медленно опускаться, или оседать. Этот процесс часто сопровождается образованием тумана. Затем индустриальный дым захватывается нижними слоями воздуха и соединяется с туманом. При взаимодействии двух указанных факторов в их наихудших проявлениях возникают очень мощные и устойчивые загрязнения воздуха различной интенсивности, зависящей от величины территории, над которой господствует застоявшаяся воздушная масса, и от количества и природы химических продуктов, содержащихся в воздухе.

180. Что понимается под дальностью видимости? Под дальностью видимости нужно понимать максимальное горизонтальное расстояние, на котором можно различить, наблюдаемый предмет; дальность видимости определяется расстоянием, которое наблюдатель может охватить взглядом при существующих атмосферных условиях. В обычных сводках погоды указывается именно эта, горизонтальная дальность видимости. Другой тип видимости, очень важный для авиации, — это наклонная видимость, открывающаяся при взгляде с самолета на землю.

181. Как определяется дальность видимости? Сначала наблюдатель отмечает различные известные объекты, например деревья, дома, башни и т. п., на карте и обозначает расстояния, также известные, отделяющие эти объекты от точки наблюдения. Объекты выбираются так, чтобы они были привязаны к основным румбам компаса. Затем наблюдатель делит горизонтальный круг на несколько равных секторов и определяет визуальный радиус каждого сектора, привязанного к известным объектам, находящимся в них. Значения дальности видимости для каждого сектора располагаются в возрастающем порядке, и среднее из этих значений показывает преобладающую видимость. (В настоящее время горизонтальную видимость определяют также и инструментально, используя приборы — регистраторы прозрачности воздуха, которые основаны на принципе измерения величины светового потока, ослабленного слоем атмосферы. — Прим. ред.)

182. Что такое звук? Звук как физическое явление представляет собой возмущение, возникающее в воздухе или в некоторых других упругих средах и вызываемое колебанием или сотрясением.

Частицы воздуха или другого вещества колеблются и передают уху человека давление волн, которое оно способно воспринять. Все звуковые колебания должны пройти через упругую среду (твердую, жидкую или газообразную), прежде чем они могут быть услышаны. Вне частиц материи, способных колебаться и переносить звуковые волны, звук перестает существовать.

183. С какой скоростью распространяется звук в воздухе? Звук распространяется у поверхности земли со скоростью 332 м/сек., причем эта величина остается постоянной, в каком бы направлении от своего источника ни распространялся звук. Эта скорость зависит как от температуры и влажности воздуха, так и от высоты местности. Все эти факторы связаны с изменениями плотности воздуха. Итак, говоря другими словами, скорость звука меняется в зависимости от плотности воздуха.

184. Как температура и влажность влияют на скорость звука? В теплом воздухе у поверхности земли молекулы, прилегая друг к другу менее плотно, движутся более интенсивно и передают звук несколько быстрее, чем в холодном воздухе. Скорость звука постепенно возрастает, увеличиваясь на 60 см/сек. на каждый градус повышения температуры. При 0 °C скорость звука у поверхности составляет 330,2 м/сек. С увеличением влажности скорость звука также проявляет тенденцию к увеличению. Влажный воздух менее плотен, следовательно, звук проходит через него быстрее. Однако влажность — не слишком важный фактор.

185. Можно ли услышать звук в верхней атмосфере? На очень больших высотах воздух разрежается настолько, что воздушных частиц становится недостаточно для переноса звука. Установлено, что слышимый звук не передается уже на высоте 130 км и более над землей.

186. Каково предельное расстояние, на котором звук может быть услышан? Совокупность множества факторов, которые обычно присутствуют в атмосфере, редко позволяет звуковым волнам распространяться в полную силу. Ветер, например, является в этом смысле важным фактором. В зависимости от того, как дует ветер — сильно и устойчиво или порывами, — форма звуковой волны часто искажается; предел слышимости может сократиться до очень коротких расстояний от источника звука. Вертикальные и неупорядоченные (турбулентные) движения воздуха способны исказить или даже «разбить» звуковую волну. Эти вертикальные и горизонтальные движения воздуха нарушают единство энергии и направления звуковой волны, и тогда она становится беспорядочной и в конце концов затухает. Часть энергии звука теряется также в результате отражения, когда звуковая волна проходит через массы воздуха различной плотности.

187. При каких условиях звук распространяется дальше и может быть лучше услышан? В таких условиях погоды, при которых атмосфера находится в состоянии относительного покоя, не нарушаемом вертикальными воздушными течениями или сильными порывистыми ветрами. Эти условия обычно характерны для раннего утра, следующего за теплой и ясной ночью (поздней осенью и зимой), особенно на уровне земли. Слой воздуха, покоящийся на земле, в это время обычно холоднее, чем слой воздуха, располагающийся непосредственно над ним. Эти устойчивые условия, называемые инверсией, препятствуют разрушению (искажению) звуковых волн под действием вертикальных движений воздуха. Звук при таких обстоятельствах распространяется во всех направлениях в виде узкого горизонтально ориентированного диска на удивительно большие расстояния. Во влажные и туманные дни, при однородных, устойчивых атмосферных условиях звук также распространяется дальше обычного.

188. Отчего возникает эхо? Подобно волнам света, ударяющимся в зеркало и возвращающимся обратно так, что можно видеть какое-то изображение, звуковые волны также могут отражаться. Эти отражения звука известны под названием «эхо». Мы воспринимаем эхо как повторение звука, возвращающегося к нам от различных поверхностей, например от плоскостей скал, высоких речных берегов, стен и опушек леса. Одиночное эхо возникает в результате отражения звука от одиноко стоящей стены. Многократное эхо образуется в ущелье с параллельными стенами, когда звук мечется от одной стенки к другой. Частично перекрывающееся эхо вызывается разностью в расстояниях между отражающими поверхностями, которые не всегда удалены друг от друга одинаково, как, например, стенки ущелья.

189. Какое минимальное расстояние необходимо для возникновения эха? Человеческое ухо не может воспринимать отдельные звуки, если интервал между ними сокращается до 0,1 секунды. Так как за это время звук проходит около 33 м, то для того, чтобы можно было услышать эхо, вертикальная плоскость должна быть удалена от источника звука более чем на 16 м. В обычной комнате звук отскакивает от стены слишком быстро, чтобы он мог быть услышан как эхо. Он просто усиливает исходный звук.

190. Что такое эффект Допплера? Эффект Допплера основан на приближении или удалении источника звука. Вам, конечно, приходилось слышать пронзительный свист, издаваемый быстро приближающимся поездом. Когда поезд быстро приближается, в воздух поступает большее количество звуковых волн в секунду и, следовательно, частота колебаний оказывается более высокой. Когда же источник звука удаляется, уха достигает сравнительно меньшее число звуковых волн в секунду и частота звука становится более низкой. Принцип Допплера имеет огромное значение для астрономии, так как он позволяет определять расстояния до небесных тел, хотя при этом анализируется распространение света, а не звуковые волны.

191. В чем заключается основное назначение метеорологических шаров-пилотов? Использование шаров-пилотов — это удобный и эффективный способ получения информации о верхних слоях атмосферы. Шары, наполненные водородом или гелием — газами, более легкими, чем воздух, помогают разрешать множество важных проблем. Их подъем и траектория движения могут быть прослежены невооруженным глазом; с помощью телевизионных установок, радиолокаторов и радиосигналов можно получить данные о высоте облаков, направлении и скорости ветра на высотах. И, что самое важное, эти шары, проходящие через интересующую нас область атмосферы, могут нести на борту чувствительные приборы для измерения состояния метеорологических элементов, а также радиопередающие устройства для передачи на землю результатов этих измерений.

192. Что такое радиозонд? Радиозонд предназначен для зондирования верхних слоев атмосферы с помощью приборов, поднимаемых воздушным шаром и передающих данные наблюдения с помощью радиосигналов. Целью зондирования атмосферы является получение возможно более точных данных о температуре, давлении и влажности воздуха на возможно больших высотах.

193. Как работает радиозонд? Радиозонд представляет собой легкую коробку, в которой помещаются небольшие датчики, реагирующие на изменения атмосферного давления, температуры и влажности. В коробке также находится радиопередатчик, который посылает радиосигналы к приемной станции на земле. Прибор поднимает вверх большой шар, наполненный водородом или гелием. При подъеме датчики прибора реагируют на изменения давления, температуры и влажности. Эти изменения передаются с помощью радиоимпульсов на наземную приемную станцию, где они автоматически записываются. Когда шар лопается в результате расширения газа, наполняющего оболочку, прибор доставляется к земле на парашюте. Иногда прибор снова пускают в дело, хотя практически ремонт его обходится дороже, чем стоит сам прибор.

194. Что такое авиазонд? Авиазонд имеет некоторое сходство с радиозондом в том смысле, что он также посылает сигналы приемной станции, которая производит запись данных о температуре, давлении и влажности на высотах. Но этот прибор не поднимается вверх с помощью воздушного шара, а сбрасывается с высотного самолета и опускается вниз на парашюте. Он особенно ценен для получения информации о метеорологических элементах на высотах над обычно недоступными районами. Падает он со скоростью около 13 м/сек. Авиазонд известен также под названием сбрасываемого радиозонда.

195. Как атмосфера защищает нас? Наше воздушное одеяло защищает нас от множества потенциальных опасностей. Если бы не поглощающая способность озонсодержащего слоя, находящегося на высоте около 10–60 км над Землей, смертельные дозы ультрафиолетовой радиации испепелили бы нас. Загадочные космические лучи, исходящие из межпланетного пространства, пробивают границы нашей атмосферы с огромной энергией. Но эти лучи не достигают поверхности Земли в своем первоначальном виде. В верхней атмосфере происходит их преобразование, и к Земле проникает поток уже вторичных лучей. Всех нас пронизывают эти невидимые лучи, несомненно, безвредные. Но как воздействуют на человеческий организм первичные космические лучи — неизвестно.

Мы защищены и от ни на один день не прекращающейся бомбардировки мелких метеоритных осколков — они сгорают в верхней атмосфере. Когда эти осколки углубляются в атмосферу, они встречают увеличивающееся сопротивление молекул воздуха и в большинстве своем распыляются на расстоянии многих километров от поверхности Земли.

196. Есть ли атмосфера на других планетах? Большинство наших соседних планет имеют атмосферу, и у некоторых из них ее можно наблюдать с удивительной детальностью. По сравнению с атмосферой всех других планет наша атмосфера уникальна. По мнению некоторых ученых, это несомненно единственная атмосфера, способная поддерживать жизнь в той форме, которая нам известна.

Атмосфера Марса имеет самое большое сходство с атмосферой Земли в метеорологическом отношении. Но эта атмосфера, лишенная кислорода и водяного пара, не может поддерживать жизнь, подобную земной; она может быть благоприятной разве что для определенных микробов, которым не требуется кислород.

Рассмотрим некоторые из других членов солнечной системы: лишенную атмосферы холодную Луну, уникальный Меркурий, нагреваемый палящими солнечными лучами до температуры плавления с одной стороны и имеющий температуру, близкую к абсолютному нулю, — на другой; Венеру, атмосфера которой насыщена углекислым газом; или покрытые замерзшим метаном и аммонием поверхности внешних планет.

Если человек приземлится на поверхность какой-либо из других планет, атмосфера которой обладает опасными для жизни свойствами, он должен будет захватить с собой солидный запас воздуха со своей собственной планеты или производить его на какой-нибудь отдаленной межпланетной станции.

Что же касается атмосферы планет, лежащих вне нашей солнечной системы, то, судя по огромному количеству звезд, можно думать, что такие атмосферы существуют. Если это так, то математический закон вероятности может служить аргументом в пользу того, что в наиболее далеких частях нашей Вселенной существуют планеты с атмосферой, подобной нашей. Но пока мы можем лишь предполагать это.