Бросая вызов - [5]

И бризы, и муссоны, атмосферная циркуляция в целом «основаны» в конечном счете на тех же принципах, что и паровая машина, вышедшая из моды в этом переменчивом мире (из-за низкого КПД), но детски простая и бессмертная. Принципы, пыхтевшие в широкой груди паровоза — да сохранится память о красоте его и величин, — те же, что колышат верхи дерев и гоняют тучки небесные.

Паровая машина состоит из четырех основных частей. Схема Главной Циркуляции Атмосферы — тоже. Первая часть паровика — камера сгорания, там вырабатывается тепло. Топка атмосферной машины — солнце. Отдалена от остальных частей на расстояние около полутораста миллионов километров, тем не менее доставляет тепла на двадцать три триллиона лошадиных сил ежедневно на протяжении миллиардов лет. Часть этого тепла, как мы говорили, отражается, как от зеркала, обратно в космос, но львиная доля расходуется на работу машины.

Вторая часть — котел, там тепло превращается в рабочее тело. Паровой котел атмосферной машины — конечно, тропические и субтропические районы. Они мощно испаряют воду и нагнетают «рабочий пар» в атмосферу.

Далее — цилиндр с поршнем. Энергию расширяющегося газа они заставляют работать. Атмосферная машина работает, чтобы перемещать саму себя, то есть груз в десять с половиной квадрильонов тонн, это в тысячи раз тяжелее всех грузов, перевозимых локомобилями, судами, самолетами, автомобилями за год.

Четвертая часть машины — конденсор. В нем рабочее тело охлаждается, пар превращается в воду, чтобы можно было все начать с начала. Охладители атмосферы расположены на полюсах и вокруг них. Там солнечного тепла поступает меньше, чем надо, чтобы покрыть тепловые расходы на радиацию.

Движение воздуха от экватора к полюсам и обратно напоминает курсирование пара в паровой машине.

Хотя атмосфера едина и неразрывна, мы можем, удобства ради, представлять ее как набор поршневых групп, пульсирующих то нежно, то порывисто.

Круглый год экваториальное пекло подымает вверх массы воздуха, откуда они растекаются к северу и югу, а на их место, в разреженное пространство, вплывает понизу более плотный воздух. На восхождение тратится энергия, и у верхних слоев атмосферы воздух охлажден. Сила собственного веса начинает тянуть этого безвольного пловца вниз.

Путешествие воздуха с тропиков к полюсу и обратно отнимает двенадцать дней. Так и крутилась бы эскалатором атмосфера поверху в сторону полюсов, понизу в сторону экватора, если б не вертелась волчком Земля, запущенная к тому же с изящной небрежностью.

Кориолисовы, они же куролесовы

Верчение Земли вокруг оси осложняет динамику атмосферы. А первым разобрался в осложнении такого рода Жискар Густав Кориолис (1792–1847), чем заслужил внимание и память всего человечества, а не только бильярдистов, которым он дал исчерпывающие рекомендации своей книгой «Математическая теория явлений бильярдной игры». Бильярдисты своего теоретика не знают, книгу его читать не в пример труднее, чем ударять шаром по шару, и мало кому, преуспевающему в практике, она доступна. Кориолис играл, однако, прилично. Этот молодой ветеран войны не только находил в бильярде материальное подспорье, спортивное удовлетворение, но и занятие для ума. Он, как это свойственно французскому (наверно, правильнее — галльскому) уму, от конкретной наглядной механики стуканий костяных шаров на зеленом поле перешел к рассмотрению соударений вообще, продвинул вперед теорию механизмов и машин, баллистику, а также понимание глобальных явлений— атмосферных, океанических. Слабый здоровьем, Кориолис нашел все же силы стать ассистентом профессора Политехнической школы, потом профессором и директором той школы, где царил гений Коши — великий его учитель и коллега, — и был избран, как и он, во Французскую академию наук.

Мастера прозвищ — студенты в годы моего студенчества называли кориолисовы силы куролесовыми. Весьма метко. Эти силы сбивают с толку. Прежде всего вас предупреждают сразу, что их нет. Не существует. Но с результатами действия несуществующих сил тем не менее надо считаться.

«Куролесие» в самой природе волчкового вращения. Взглянем на велосипедное колесо. Втулка еле поворачивается, спицы вблизи нее уже бегут, а у обода аж тают от быстроты мелькания. Скорость нарастает от центра к периферии. На земном шаре периферия — экватор — покрывает более полутора тысяч километров в час, шестидесятая параллель уже делает меньше — около восьмисот, а полюса вообще, можно сказать, стоят.

При том, что вращение справа налево, кориолисовы силы смещают всякое движение горизонтальное относительно поверхности земли вправо в северном полушарии и влево в южном.

Не так легко себе представить, что самолет или снаряд, летящим по прямой между двумя пунктами, минует цель и попадает мимо. И траектории их не искривляются, хотя вы можете видеть искривление собственными глазами. Не верьте. Поэксплуатировав свое воображение, вы поймете этот фокус вопреки очевидности.

Представим, что самолет взял курс с широты, вращающейся со скоростью 500 километров в час, в пункт, вращающийся со скоростью 600 километров в час, и ему час лететь. Тогда к концу его маршрута земля под ним будет смещаться в сторону на 100 километров в час быстрее, чем в месте его отправления, и он окажется сотней километров правее места назначения.