Погода интересует всех - [10]

Рассмотрим еще одно явление, которое также объясняется влиянием резких контрастов температуры на ограниченных участках местности. Ранней весной в лесу часто можно слышать сильные звуки, напоминающие выстрел. Но кто же стреляет? Оказывается, солнечные лучи, падая на холодные стволы деревьев, сильно нагревают сторону, обращенную к солнцу, тогда как теневая сторона стволов еще сохраняет низкую температуру окружающего воздуха, которая в это время года в глубоких котловинах может быть даже ниже 0°. В коре дерева появляются большие напряжения, в результате которых она разрывается. При этом возникает резкий как выстрел звук.

Когда говорят об активном воздействии человека на погоду, то многие начинают думать, что в сравнительно скором времени можно будет делать погоду по желанию. Однако они обычно забывают, что для этого потребуется такое количество энергии, которым мы еще не располагаем.

Но направление, по которому должно идти искусственное воздействие на погоду или климат, становится очевидным. Речь идет о том, чтобы посредством целесообразных мелиоративных мероприятий преобразовать тепловой баланс разных участков земной поверхности. Мы должны попытаться управлять уже имеющимися запасами энергии. О том, как это сделать, говорится в последних главах книги. Здесь же отметим только, что уже и теперь достигнуты определенные успехи в преобразовании климата почвы и микроклимата. Необходимо, конечно, подчеркнуть, что воздействие на микроклимат ограниченных участков земной поверхности посредством изменения их теплового баланса не оказывает влияния на крупномасштабные погодные процессы, так как они являются результатом энергообмена на всей поверхности земного шара и во всей атмосфере.

В начале этой главы мы говорили об атмосферной тепловой машине и установили, что земная поверхность, являющаяся нижней границей атмосферы, оказывает решающее влияние на процессы, происходящие в воздушном океане. В конечном счете восходящие потоки воздуха переносят энергию от земной поверхности в атмосферу и тем самым принимают участие в изменениях погоды. Высокие слои атмосферы, в которых «делается» погода, мы несколько подробнее рассмотрим в следующей главе.

Там, где создается погода

Как известно, земной шар не представляет собой однородную массу, а состоит из трех слоев, значительно отличающихся друг от друга по физическим и химическим свойствам.

Прежде всего выделяют земное ядро, являющееся очень сильно сжатой плазмой. Оно окружено вязкой оболочкой, состоящей из кремния и магния. Эта оболочка покрыта земной корой, которая содержит главным образом кремний и алюминий. Земная кора отделяет раскаленную внутреннюю часть земного шара от водной и воздушной оболочек.

Представление о слоистом строении земного шара мы получаем из наблюдений над распространением волн землетрясений, называемых в науке сейсмическими волнами. Время, в течение которого сейсмическая волна обходит вокруг земного шара, может быть весьма различным. Анализ времени пробега расстояний различными сейсмическими волнами показал, что распространению этих волн в толще земного шара можно дать разумное физическое объяснение, только если предположить, что Земля состоит из различных сфер. Ряд других геофизических явлений также подтвердил теорию слоистого строения земного шара; в настоящее время эта теория не вызывает никаких сомнений.

А как обстоит дело с воздушной оболочкой Земли? Имеет ли воздух в нижних слоях атмосферы такие же свойства, как на высотах, скажем, 500 или 1000 км? Присуще ли слоистое строение и воздушной оболочке Земли?

Когда мы в безоблачный день смотрим вверх, то видим, что небесный свод как бы затянут синей или голубой пеленой. Создается впечатление, будто вся атмосфера состоит из однородной массы воздуха.

Таким образом, непосредственные наши впечатления не позволяют сделать вывод о слоистом строении атмосферы. Однако косвенные методы исследования, как, например, наблюдения за распространением звука и радиоволн, а также измерения метеорологических величин с аэростатов и самолетов, показали, что в действительности атмосфера, как и земной шар, тоже имеет слоистое строение. При этом говорят о расчленении атмосферы на сферы.

Сведения о слоистом строении атмосферы получены сравнительно недавно. В XVII и XVIII вв., основываясь на принципах открытого Лейбницем дифференциального исчисления, мир со всеми происходящими в нем процессами считали непрерывным, а распределение материи в нем представляли всюду равномерным и гармоническим. Однако на примере земного шара мы уже видели, что распределение материи в действительности может быть и скачкообразным. Скачки же между различными сферами в атмосфере имеют очень важное значение для развития погодных процессов.

В настоящее время утвердилось представление о том, что атмосфера расчленяется по вертикали на четыре основные сферы[11]. В действительности же строение атмосферы значительно сложнее, чем это будет описано ниже.

Нижним «этажом» атмосферы является тропосфера, в которой и происходят основные погодные процессы. В полярных областях тропосфера имеет высоту около 8 км, а в тропических широтах — до 17 км. Характерным свойством тропосферы является уменьшение температуры воздуха с высотой. Над Центральной Европой оно составляет в среднем около 0,65° при подъеме на каждые 100 м. Весь водяной пар атмосферы почти целиком сосредоточен в тропосфере, так что только здесь образуются облака и выпадают осадки. Радиационный режим и движение воздуха в тропосфере в конечном счете обусловливают комплекс атмосферных явлений, который мы называем погодой. На верхней границе тропосферы, где температура воздуха изменяется от —35 до —90°, находится резко выраженный переходный слой, особенно отчетливо проявляющийся в скачке температуры, влажности и ветра. Этот слой называется тропопаузой.