СЛОИСТО-ДОЖДЕВЫЕ ОБЛАКА (NIMBOSTRATUS)
Толстые серые покрывала, из которых все идет, и идет, и идет дождь…
На латыни дождевое облако называется «nimbus». В латинском названии слоисто-дождевых облаков это слово фигурирует потому, что по определению эти облака чреваты осадками. С виду такое облако кажется темным, густым и неровным.
Дождь может идти из облаков разных типов, но только и том случае, когда он достигает земли (а не испаряется по пути вниз), говорят о том, что облако дает осадки (по-латыни такое облако обозначают как «praecipitatio»). Однако в отношении слоисто-дождевого облака этот термин избыточен, поскольку очевидно, что дождь, снег или льдинки из этого слоистого облака — да, собственно, все, что облако только может принести, — достигнут земли.
Слово «nimbus» присутствует, конечно же, и в латинском названии кучево-дождевого облака (Cumulonimbus). Но на этом сходство заканчивается, поскольку, несмотря на то что облака обоих типов чреваты осадками, проявляют они себя весьма по-разному. Из кучево-дождевых облаков дождь выпадает в результате сильных гроз, причем облако опустошается за несколько минут, тогда как из слоисто-дождевых облаков осадки выпадают постепенно, часами. Это, так сказать, довольно нерасторопное и неповоротливое облако.
По форме оно тоже в значительной степени отличается от кучево-дождевого облака. Слоисто-дождевое облако не возвышается впечатляющей грудой, как кучево-дождевое. Напротив, это лишенный всякого великолепия облачный слой, который может растягиваться на тысячи квадратных миль. Однако дождь из него идет весьма обильно, и если бы облака двух типов ввязались в спор, который завершился бы потасовкой, не сомневаюсь, что слоисто-дождевое облако вышло бы из него победителем.
|
|
|
И что с того, что кичливое конвекционное облако способно двигаться так, как нравится толпе, подпрыгивает не хуже, чем Мухаммед Али[82], и «ныряет» подобно резвому Припцу Насиму[83]? Я ставлю на слоисто-дождевое облако. Пусть оно не сравнится по высоте с Царем облаков: оно одержит верх благодаря огромному пространственному охвату и непоколебимой, неиссякаемой выносливости. Несмотря на пробивную силу грозового облака, я полагаю, что именно слоисто-дождевое облако будет держаться столько, сколько потребуется, и в конечном счете победит.
Слоисто-дождевое облако может состоять из капелек воды, дождевых капель, кристаллов льда и снежинок в любой пропорции, в зависимости от температуры воздуха. Чтобы приносить большое количество осадков, облака должны иметь определенную высоту — или, как выражаются метеорологи, должны быть «глубокими». Поэтому слоисто-дождевое облако обычно охватывает более одного из нижних, средних и верхних этажей, по которым распределяется большинство других облаков. Слоисто дождевые облака никогда не достигают такой высоты, как кучево-дождевые, по иногда могут простираться от 1 000 футов над поверхностью земли до верхних слоев среднего яруса (около 20 000 футов[84]).
|
|
|
Чья возьмет?
По этой причине то, к какому ярусу относятся слоисто-дождевые облака, — вопрос спорный. Однако они принадлежат по меньшей мере к среднему ярусу, и я уверен, что им было бы приятно, если бы мы стали рассматривать их в ряду других облаков этого яруса.
***
Но как же получается, что такие тяжеловесы, как слоисто-дождевые облака, не уступающие самому Царю облаков, известны только среди специалистов-метеорологов? Понятное дело, о грозовых облаках знают все, но стоит упомянуть в разговоре с обывателем «слоисто-дождевое облако», и вас едва ли поймут.
Причина же, вне всякого сомнения, в том, что на эти облака не слишком интересно смотреть. Стоя под созревающим слоисто-дождевым облаком, вы не увидите лишь, как его бесформенное основание зловеще темнеет и опускается все ниже. Как сказал поэт Джон Мильтон:
Клубясь, густые тучи с гребней гор
|
|
|
Ползут, замглив приветный небосклон.
Угрюмая стихия сыплет снег
На землю смутную, дожди струит…[85]
По мере того, как слоисто-дождевое облако, перерождаясь из более высокого и тонкого высоко-слоистого, становится толще, оно пропускает все меньше света, и затянутое облаками небо темнеет. К тому моменту, когда облако становится слоисто-дождевым и готово пролиться дождем, толщина его уже такова, что о положении солнца или луны остается только догадываться.
Чтобы распознать слоисто-дождевое облако, достаточно подметить рваное и мутное темно-серое основание и решить, можно ли отнести выпадающий из облака снег или дождь к диапазону от умеренного до сильного и затяжного. Если да, то перед нами слоисто-дождевое облако.
Однако не следует считать, что его ни с чем не перепутаешь: наблюдая за облаками, всегда рискуешь ошибиться. Представьте, например, что вы стоите прямо под кучево-дождевым облаком. Как и у слоисто-дождевого облака, у него темное основание, и, если смотреть на него строго снизу вверх или если оно находится в слоистом облаке — например, в слоисто-кучевом — возникает впечатление, что оно закрывает изрядную часть неба. Что еще больше затрудняет задачу, оба вида облаков часто появляются в сопровождении других облаков, именуемых разорванно-дождевыми. Эти темные клочья облаков появляются под основанием облака, когда воздух насыщается осадками.
|
|
|
Слоисто-дождевому облаку никогда не получить призового места на облачном конкурсе красоты.
Но если внимательнее присмотреться к самим осадкам, отличить один вид облаков от другого становится проще. Грозовая туча обычно приносит кратковременные ливни. Даже если одна туча перерастает в другую, в результате чего возникает длительная «многоклеточная» гроза, дождь время от времени прекращается. Кроме того, часто это дождь с градом. В случае сильного ветра встреча с кучево-дождевым облаком, вероятнее всего, не обойдется без характерных грома и молнии.
Еще легче перепутать слоисто-дождевое облако с исходным по отношению к нему высоко-слоистым. Это более плоское слоистое облако, иногда приносящее небольшие осадки, которые, как и в случае со слоисто-дождевым облаком, обычно носят затяжной характер.
Пока высоко-слоистое облако остается тонким и просвечивающим, отличить его несложно. Снизу оно светло-серое — куда светлее, чем темное у основания слоисто-дождевое облако.
Однако, постепенно утолщаясь, в один прекрасный, но трудно определимый момент слоистое облако перестает быть высоко-слоистым. Некоторые утверждают, что облако превращается в слоисто-дождевое, как только выпадают осадки. Но если облако стало уже в достаточной мере толстым, темным и влажным, то вы не ошибетесь, назвав его слоисто-дождевым.
Со всем своим дождем и снегом слоисто-дождевое облако — не самое скучное среди облаков. Однако данный род облаков, наряду с высоко-слоистыми, отличается от остальных тем, что не имеет видов. Изменчивость — это тоже не про них. Похожее на своих собратьев, слоисто-дождевое облако — это попросту толстое влажное покрывало с неровным и размытым низом, ведь из него постоянно выпадают осадки. В честном бою оно, быть может, и одержало бы верх над большинством других облаков, однако на облачном конкурсе красоты едва ли выбилось бы в первые ряды.
***
Почему из одних облаков идет дождь, снег или град, а из других — нет? Если кучевые облака, характерные для ясной погоды, состоят из капелек воды, почему это сухие облака, тогда как слоисто-дождевые — совсем нет?
Все определяется размером частичек воды. Капли и кристаллы льда падают на землю под действием силы тяжести, однако чем они меньше, тем медленнее их падение в воздушной среде. Все облака, за исключением наземных слоистых (тумана или дымки), образуются, когда воздух поднимается вверх. Частицы, из которых состоят облака, падают на землю, только когда достигают размеров достаточных для того, чтобы пробиться через поднимающиеся вверх потоки воздуха.
Кучевые облака, спутники ясной и сухой погоды, состоят из очень маленьких капелек воды — не больше 0,005 мм в диаметре. При таком размере скорость их падения не идет ни в какое сравнение со скоростью восходящих потоков теплого воздуха. Для этих малюток плотность воздуха — все равно что плотность меда для камушка.
Понятное дело, если бросить камушек в горшок с медом, он будет падать куда медленнее, чем камушек, брошенный в стакан с водой. А что будет, если мы бросим камушек в горшок, который как раз наполняют медом?
При определенном размере камушка и определенной скорости наполнения горшка медом камушек будет оставаться в одном и том же месте. То же самое происходит, когда капельки воды или частицы льда, из которых состоит облако, как будто бы не подчиняются закону всемирного тяготения: на самом деле они падают, но скорость их падения не больше скорости поднимающегося вверх воздуха. (Обратите внимание: это мысленный эксперимент. Не стоит бросать камушки в мед, особенно за завтраком. Мед от этого лучше не становится, а если намазать его на хлеб, можно сломать зуб.)
Но если это объясняет, почему частички облака не падают на землю, то как они достигают размеров, заставляющих их падать?
***
Или, как пел Фрэнки Лаймон, поп-звезда 1950-х: «Отчего дождь падает сверху вниз?»
Хороший вопрос — один из тех, что Лаймон задает в самом известном из своих хитов «Отчего дураки влюбляются?». С этой песней он, тринадцатилетний подросток, буквально ворвался в десятку лучших исполнителей США. А летом 1956 года песня вышла на первое место в британском хит-параде, в результате чего Лаймон стал первым чернокожим певцом, продавшим миллион альбомов. Жизнь Лаймона, как и у многих из тех, к кому слава пришла очень рано, складывалась непросто. Я не перестаю думать, что не последнюю роль здесь сыграл тот факт, что голова этого мальчика была полна вопросов, на которые никто и не думал отвечать. «Отчего птицы поют так весело? Отчего влюбленные ждут рассвета? Отчего дураки влюбляются? Отчего дождь падает сверху вниз?»
Когда юный Лаймон гастролировал по Америке со своей группой «Тинейджерз», обожатели выстраивались в очереди, чтобы купить его альбом. Но задумывался ли хоть кто-нибудь о том, что ему на самом деле могло быть интересно узнать ответы на эти вопросы?
Нет, никто.
К двадцати годам Лаймой был конченым человеком, страдал наркозависимостью и участвовал только в ностальгических вечерах. Певец умер в возрасте 26 лет от передозировки героина на полу квартиры, принадлежавшей его бабушке.
А ведь все могло быть иначе.
Если бы хоть кто-нибудь отвел беспокойного юношу в сторонку, усадил за стол, напоил чаем и объяснил, отчего все-таки дождь падает сверху вниз… Он получил бы ответ хотя бы на один из множества волнующих его вопросов. Жаль, что ни Общества любителей облаков, ни меня самого еще и в помине не было в 1950-е: мы бы с удовольствием обсудили с ним этот вопрос.
Могла ли жизнь Фрэнки Лаймона сложиться иначе, если бы хоть кто-нибудь объяснил ему, отчего дождь падает сверху вниз?
Не исключено, что, застань я его вовремя, все обернулось бы совсем по-другому.
Предположим, что мне удалось бы пробраться за кулисы, когда «Тинейджерз» играли в лондонском Палладиуме в 1957 году и что я смог бы удержать внимание Лаймона хотя бы минут на десять, прежде чем он вышел бы на сцену. Я рассказал бы ему, что дождь и снег начинают идти тогда, когда диаметр частиц воды, из которых состоит облако, становится на порядок больше пяти тысячных миллиметра — размера капель в молодых кучевых облаках.
Частицы воды могут достигнуть значительно больших размеров, а чем больше частица, тем больше вероятность того, что она упадет на землю. Те, что достигают земли, тоже далеко не одинаковы по размеру: начиная от мельчайшей дымки (до нескольких сотых долей миллиметра в диаметре) и заканчивая изморосью (от 0,2 до 0,5 мм) и дождевыми каплями (более 0,5 мм). Обычно дождевые капли достигают в диаметре от 1 до 5 мм. Когда же их размер приближается к 8 мм, сопротивление воздуха заставляет их разбиваться на более мелкие капли.
Тем самым мне удалось бы пробудить в Лаймоне любопытство. Но не думаю, что он счел бы это объяснение исчерпывающим. Ему захотелось бы пойти дальше.
Он наверняка захотел бы узнать, как именно частицы облака достигают размеров, при которых падают на землю.
Если бы мое «вторжение с объяснением» увенчалось успехом, я бы понадеялся на то, что он уделит мне еще несколько минут перед началом выступления. Я попросил бы его поклонниц, импресарио и прочих прихлебателей удалиться из-за кулис вместе со своими «Джеками Дэниелсами»[86] и оставить нас наедине. Мне пришлось бы дать Лаймону разъяснения касательно двух процессов, благодаря которым в облаке образуется дождь: один из этих процессов проистекает в тех частях облака, которые состоят из капелек воды, а другой — в тех, что состоят из кристалликов льда. Чтобы разъяснить первый, я поведал бы ему о жемчуге и устрицах.
***
Согласно индуистскому мифу, жемчужина образуется, когда и море падает капля росы. Если это происходит в полнолуние, получается жемчужина совершенной формы. У древних греков бытовало иное объяснение: они полагали, что жемчужина образуется, когда в море ударяет молния. А римляне считали, что это всего лишь слеза русалки. Современное объяснение куда более прозаично: жемчужина формируется и результате того, что в раковину устрицы попадает песчинка. Эта песчинка становится ядром, вокруг которого начинает накапливаться перламутр. Для того чтобы жемчужина полностью сформировалась, нужно около года. К этому времени устрица начинает чувствовать себя весьма стесненно и выбрасывает мешающее ей сокровище в глубины моря.
Чтобы из водяных паров образовалось облако, тоже нужна своя воздушная песчинка. Отдельные молекулы воды, висящие в воздухе, объединяются в капли только тогда, когда им есть с чего начать. Необходимо ядро, вокруг которого они будут собираться. На самом деле в атмосфере присутствует множество «песчинок», которые могут послужить этой цели. Метеорологи называют их «ядрами конденсации облаков». Они могут быть самой разной формы, а в диаметре не превышают 0,001 мм.
Над морем это могут быть кристаллики соли, образующиеся в результате высыхания морских брызг. Над землей, где ядер значительно больше, — глиняная пыль, частицы минералов или веществ растительного происхождения. Сгодится и сажа, поднимающаяся в воздух во время лесных пожаров и извержения вулканов, и продукты сгорания, вроде окружающих человеческое жилье частиц дыма и кислот. Такие ядра конденсации необходимы прежде всего для образования дождевых капель в облаках, состоящих только из капелек, а не изо льда: их температура не позволяет формирующимся на них каплям замерзнуть.
Обнаружилось, что ядра конденсации по-разному справляются с задачей притягивания молекул, из которых состоит водяной пар. На одних молекулы удерживаются лучше, чем на других. Всякий, кому доводилось пользоваться солонкой в сырую погоду, подтвердит, что крупинками соли молекулы воды абсорбируются особенно хорошо. Именно поэтому из них получаются отличные ядра конденсации облаков.
Неплохие ядра конденсации получаются из частиц, порождаемых лесными пожарами: оттого над горящими лесами порой образуются плотные огне-кучевые облака (pyrocumulus).
Когда начинает формироваться облако, капли, образующиеся на более действенных ядрах, растут быстрее прочих. Со временем они становятся больше, и потому начинают падать быстрее. Достигнув определенного размера, они начинают соударяться с более мелкими каплями и в результате растут. Метеорологи называют этот процесс коалесценцией. Так в облаке за 15–30 минут его существования могут образоваться капли, размер которых будет достаточен для того, чтобы они упали на землю в виде дождя. Однако (как сказал бы я Лаймону) этот способ — не единственный и, во всяком случае, не самый распространенный, особенно в средних широтах.
***
И тут люди за кулисами стали бы кричать Фрэнки, что ему вот-вот выходить на сцену. Однако мне потребовалось бы еще несколько минут, чтобы рассказать об основном способе формирования дождевых капель. И здесь пришлось бы завести разговор о кристаллах льда. Дождь, достигающий земли, поначалу значительно чаще пребывает в твердой, а не в жидкой форме. Дождевые капли образуются в результате того, что лед тает, проходя через слой теплого воздуха под облаком. Чтобы разъяснить Лаймону второй процесс, в результате которого образуется дождь, мне понадобилось бы сообщить ему несколько фактов о том, сколь странным образом капли, составляющие облако, превращаются в кристаллы льда.
Обычно в осенний день в Великобритании температура воздуха на высоте около 6 500 футов[87] над землей падает до 0°C. Можно было бы предположить, что капли воды в любом облаке выше этой отметки должны замерзать. Однако один из удивительных фактов из жизни облаков состоит в том, что капли не замерзают при 0°C. Скажу больше, они обычно не замерзают даже тогда, когда температура становится значительно ниже!
Если лужица, расположенная на уровне моря, начинает замерзать при 0°C, взвешенные в атмосфере капли воды ведут себя иначе. А дело вот в чем: так же, как для образования капель из водяного пара необходимы «песчинки», для превращения этих капель в твердые кристаллы (кроме как при очень низких температурах) тоже нужны ядра. Более того, вода — как в жидкой, так и в газообразной форме — куда более прихотлива при выборе ядер для замерзания, чем для конденсации.
Атмосферные частицы, выступающие в качестве «ядер замерзания», по размеру значительно больше частиц, пригодных для конденсации. Их объем, при диаметре от 0,005 до 0,05 мм, больше в 100–130 000 раз. Помимо этого, «ядра замерзания», представляя собой частицы скальных пород и иных минералов, встречаются намного реже.
Нельзя сказать, чтобы в атмосфере они были в избытке, а если не с чего начать, капля попросту не замерзает до тех пор, пока температура не опустится до -35 или даже -40°C. Если не появится ядро нужной формы и нужного размера, капли будут пребывать в так называемом «переохлажденном состоянии».
К этому времени музыканты из группы Лаймона были бы уже на сцене, а импресарио колотил кулаками в дверь гримерки. У меня осталось бы не так уж много времени, чтобы закруглиться. Однако я уже подошел к самой сути своего объяснения.
В облаке определенной толщины — таком как кучево-дождевое — процент переохлажденных капель в холодных верх них слоях может быть весьма велик. Чем выше поднимаются капли, тем холоднее они становятся. Однако, если подходящего ядра все нет и нет, капли не торопятся переходить в другое состояние: охлаждаясь до -5°, -7°, -10°C, они упорно не замерзают. Как знаменитые музыканты порой отказываются выступать, поскольку, мол, выставленные для них за кулисами конфеты «M&M’s» не того цвета[88], капли продолжают оставаться в переохлажденном состоянии, пока температура не опустится хотя бы до -20°C.
При столь низкой температуре они ведут себя несравненно менее капризно. Теперь замерзание могут спровоцировать частицы хоть сколько-нибудь пригодного размера и формы — как если бы некоторые из музыкантов сказали: черт возьми, нас устраивают эти «M&M’s», — и согласились выйти на сцену. И да будет вам известно, что едва отдельные капли начнут замерзать на этих более многочисленных «более-менее пригодных» ядрах, все остальные тут же тоже втягиваются в процесс.
Первые несколько капель начинают замерзать снаружи внутрь, в результате чего поначалу получается твердая оболочка с мягкой начинкой. Как известно всякому, у кого зимой лопались водопроводные трубы, когда начинка тоже замерзает, она расширяется и разламывает внешнюю оболочку. Наружу прорываются и рассыпаются маленькие кусочки льда, или так называемые «ледяные иголки». Они становятся ядрами для других переохлажденных капель, и начинается цепная реакция замерзания.
Кристаллы льда, будучи твердыми, удерживают молекулы воды крепче, нежели капли. Поэтому вскоре, по мере того как к ним перегруппировываются молекулы воды от оставшихся переохлажденных капель, они увеличиваются в размере. В скором времени кристаллы достигают размеров, достаточных для того, чтобы приобрести весьма значительную скорость падения. Опускаясь вниз, они сталкиваются с все новыми переохлажденными каплями, которые намерзают на них и в итоге становятся еще больше. Через некоторое время кристаллы начинают выпадать из основания облака, а поскольку воздух под облаком теплее, они снова тают и падают на землю в виде дождя.
Именно таков обычно механизм выпадения дождя.
И тут мое время подошло бы к концу: миг спустя Фрэнки Лаймон уже выскочил бы на сцену навстречу восхищенному реву поклонников. Но пока он бежал бы по коридору под раскаты рок-н-ролла, я бы крикнул ему вслед: «Фрэнки… это называется процессом Бержерона-Финдайзена!» (в честь ученых, которые исследовали, как кристаллы льда достигают размеров, достаточных для выпадения дождя).
Не знаю, спасло бы мое объяснение юного Лаймона или нет. А может, оно помогло бы Лаймону попросту выбросить из головы все эти сбивающие с толку вопросы и зажить более полной жизнью.
***
Дети, рисуя дождевые капли, неизменно придают им форму слезинок. Полагаю, так их учат взрослые: вроде того, как ветки па рождественских елках принято обозначать диагональными линиями, направленными вниз.
Но точно так же как ветки рождественской елки на самом деле смотрят вверх, дождевые капли во время падения по форме совсем не похожи на слезинки. В облаке капли могут иметь форму практически идеальных шариков, однако когда они достигают размеров, достаточных для падения, их форма в значительной степени искажается из-за сопротивления воздуха, и они больше не выглядят как шарики, да и как слезинки тоже. При диаметре в несколько миллиметров они становятся больше всего похожи на верхнюю половину булочки для гамбургера.
Точно так же, как ошибочно рисовать рождественскую елку с опущенными вниз ветками, ошибочно рисовать и дождевые капли в форме слезинок. Детей, которые упорно продолжают рисовать именно так, следует строго наказывать.
Однако не слишком ли многого мы хотим от детей, ожидая, что они будут рисовать, как из облаков падают на землю крошечные гамбургеры? (Впрочем, полагаю, «Макдоналдс» смог бы выстроить на этом целую рекламную кампанию.) Понятное дело, мы учим их изображать капли в форме слезинок, поскольку привыкли к тому, что именно так выглядят капли, падающие с разных предметов: скажем, из крана в ванной. Всякий, кому доводилось наблюдать, как на ободке крана повисает капля воды, знает, что в тот миг, когда капля начинает падать, она и в самом деле похожа на слезу. Капля вытягивается под собственной тяжестью, удерживаясь на пределе силы поверхностного натяжения, и наконец срывается, чтобы навсегда затеряться в воде, плещущейся в ванне.
Конечно, именно такими мы видим капли слез, срывающиеся с ресниц нашей возлюбленной. А может, мы рисуем дождевые капли в форме слезинок еще и потому, что дождь ассоциируется у нас с печалью. Эту ассоциацию очень жаловали английские поэты-романтики. Джон Китс использовал ее в своем мрачноватом стихотворении «Ода Меланхолии»:
…Пускай же Меланхолии прилив
Дождем; нахлынет из плакучих туч,
Потупленные травы распрямив
И дымкой затуманив зелень круч;
Пей эту грусть, как утро среди роз[89].
Не забыл о ней и Перси Биши Шелли, когда годом позже, узнав о смерти Китса, написал элегию «Адонаис». Этот панегирик безвременно ушедшему другу, кроме всего прочего, довольно-таки интересен. Шелли представил себе, как «крылатые Мечты», порожденные воображением Китса, умирают вместе с ним. Одна из них (весьма влюбчивая леди Мечта), витая над его смертным одром, замечает слезинку на его щеке. В надежде, что на самом деле поэт не умер, она восклицает:
Слезинка, вестница немого сна.
На дремлющем цветке роса видна!
Однако к несчастью для нее,
Слезы своей не узнает, она
И, чистая, бледнеет, исчезая,
Как тучка, стоит, ей заплакать в царстве мая[90].
***
Если вы полагаете, что осадки могут принимать форму только лишь дождя, снега или града, вам явно стоит вернуться к этому вопросу еще раз. Это только три из множества видов осадков. Настало время привести более основательный перечень всего того, что может падать из облаков. Вид осадков зависит от типа облака, а также от температуры внутри облака и под ним.
ЖИДКИЕ ОСАДКИ
Дождь — капли воды, в диаметре обычно превышающие 0,5 мм.
Переохлажденный дождь — переохлажденные капли (с температурой, не превышающей 0 °C), иногда называемые дождем со снегом. Когда температура ниже 0 °C, они пребывают в жидком состоянии, однако в случае контакта с землей или с твердыми предметами (например, с телефонными проводами) замерзают.
Изморось — очень мелкие капли воды, падающие близко друг к другу и в диаметре обычно не превышающие 0,5 мм.
Переохлажденная морось — изморось с температурой ниже 0 °C. Поскольку капли мельче переохлажденного дождя, они могут оставаться в жидком состоянии при еще более низких температурах. Причиняют значительный ущерб хозяйству и авиации, поскольку в результате контакта с твердыми поверхностями непрерывно намерзают и создают гололед.
ТВЕРДЫЕ ОСАДКИ
Снег — кристаллические ледяные образования. Могут принимать форму как цельных кристаллов, так и кластеров соединенных друг с другом кристаллов, именуемых снежинками (как правило, если температура не превышает -5°C). Форма, размер и степень сгущения кристаллов отличаются высоким разнообразием и зависят от температуры и условий их формирования.
Снежные зерна — очень маленькие непрозрачные белые кристаллы льда (обычно меньше 1 мм в диаметре). При соударении с землей не отскакивают. Можно сказать, что эго снежный эквивалент измороси.
Снежная крупа — непрозрачные белые кристаллы льда от 1 до 5 мм в диаметре, обычно конической или закругленной формы. Как правило, хрупки и легко дробятся. Падая на твердую поверхность, отскакивают и часто разбиваются. Возникают в результате того, что кристаллы льда (например, снежные зерна) соударяются с каплями внутри облака, и капли намерзают на них, образуя шарики.
Град — очень твердые частицы льда, диаметр которых обычно составляет от 5 до 50 мм (рекордный показатель для США — 178 мм). Могут быть как прозрачными, так и непрозрачными. Обычно выпадают во время сильных гроз, формируясь внутри облака в ледяных слоях, подобно твердым круглым леденцам.
Ледяная крупа — полупрозрачные частицы льда, диаметр которых обычно не превышает 5 мм. Выпадение ледяной крупы носит ливневый характер. Крупинки не отличаются хрупкостью и при падении отскакивают от земли со слышимым звуком.
Ледяной дождь — прозрачные частицы льда диаметром до 5 мм. Тоже не отличаются хрупкостью и издают звук при ударе о землю, однако их выпадение носит более затяжной и устойчивый характер, нежели выпадение ледяной крупы.
Алмазная пыль — очень мелкие кристаллы льда (обычно около 0,1 мм в диаметре), часто кажутся будто бы подвешенными в воздухе. Алмазная пыль формируется в чистом, безветренном и очень холодном воздухе — такой бывает на Северном и Южном полюсах. Это единственный вид осадков, не выпадающий из облаков. Алмазная пыль очень красиво искрится в солнечном свете — отсюда ее название.
Даже будучи весьма влажным покрывалом, слоисто-дождевые облака, как и всякие облака с осадками, играют существенную роль в очищении атмосферы от загрязнений.
Не думаю, что Фрэнки Лаймон знал обо всех этих более редких видах осадков. Впрочем, не исключено, что это и к лучшему — едва ли он гак бы прославился, если бы пел: «Отчего снежная крупа падает сверху вниз?»
***
Любители облаков частенько ввязываются в споры с менее просвещенными знакомыми и бросаются на защиту наших пушистых друзей. «Как вы только можете любить эти несчастные дождевые тучи?» — вопрошают знакомые и тут же начинают сетовать на то, что тучи: а) задержали вчерашний теннисный матч, б) помешали их свадьбе, в) вызвали разрушительное наводнение в Бангладеш — ну, и так далее.
Увы, дождь нередко обвиняют в том, что он портит настроение, а то и в чем похуже. Однако не следует забывать, что если бы облака не участвовали в опреснении океанской воды, нам было бы нечего пить. Как заметил еще в IV веке святой Василий Великий: «Как часто человек поносит дождь, падающий ему на голову, и не задумывается о том, что дождь изгоняет голод». Или, как сказал американский писатель Джон Апдайк: «Дождь — это благо; дождь — небо, нисходящее на землю; без дождя не было бы жизни»[91].
Но не только благодаря этому облака и осадки делают планету Земля обитаемой. Они выполняют еще одну не менее важную, хотя и не столь очевидную задачу: очищают воздух от загрязнения.
Частицы облаков улавливают ядра конденсации и ядра замерзания в своеобразные ловушки и возвращают на землю с осадками. Всего лишь 2,5 см дождевых осадков достаточно для того, чтобы удалить из атмосферного слоя под облаком до 99% твердых частиц и практически все растворимые газы — например, двуокись серы. Осадки переносят атмосферные ядра, на которых сформировались капли и кристаллы, обратно на землю. Если бы не облака, воздух был бы несказанно мутным, едким и — прежде всего в зонах с умеренным климатом — смертоносным.
Те, кто жалуется на дождь, не видят за деревьями леса. Мало что так бодрит, как чистый, свежий воздух после дождя. И каждому любителю облаков известно, как прекрасен солнечный свет, когда он пробивается сквозь облако, только что пролившее на землю дождь.
А может, эти слезинки в форме гамбургера — на самом деле слезы радости, а не слезы печали?
Облака верхнего яруса
Глава 8
ПЕРИСТЫЕ ОБЛАКА (CIRRUS)
Хрупкие полоски падающих кристаллов льда
Пожалуй, перистые — самые красивые среди облаков. Их латинское название — «cirrus» — происходит от слова «локон», поскольку по сути они представляют собой хрупкие ярко-белые ледяные пряди высоко в небе. Джони Митчелл, канадская певица-хиппи, в 1969 году в своей песне «А теперь с обеих сторон» уподобила их разметавшимся прядям волос ангела. Должно быть, так вышло, потому что ангел воспользовался самым что ни на есть небесным кондиционером для волос.
Высок соблазн сравнить перистые облака с бледными прожилками в мраморе или с едва заметными жировыми прослойками в высокосортном мясе, однако все эти сравнения слишком уж земные. Более уместное описание связано с именем Фригг, скандинавской богини неба, которая в зависимости от своего несколько переменчивого настроения, облачается то в ярко-белое, то в темное одеяние. В ее дворце, Фенсалире, есть зал туманов (было бы неплохо, чтобы такой зал был в каждом доме), где Фригг восседает со своей прялкой, отделанной драгоценными камнями, и прядет длинные нити облаков. Именно так и выглядят перистые облака — как если бы они были сотканы из тончайшего небесного шелка и снабжены этикеткой «Сделано в Фенсалире».
***
Перистые облака — самые высокие среди облаков. Они состоят исключительно из кристаллов льда, а формируются па высоте около 24 000 футов[92] в умеренных поясах. «Словно бы прочерченные карандашом на небе», — сказал о них Люк Говард. Однако внизу, на земле, на их изящные завитки частенько не обращают внимания. Может быть, дело в том, что они не несут с собой никаких значимых изменений погоды, из них не идут ни дождь, ни снег (во всяком случае, осадки не достигают земли), а еще они не связаны с ветрами, дующими на уровне земной поверхности.
Так образуются перистые облака.
Более того, они практически не ослабляют дневного света, поскольку редко достигают такой толщины, чтобы через них не смогло бы пробиться солнце.
Может быть, поначалу читатель и не поверит, но из перистых облаков тоже выпадают осадки. Почему же их не относят к категории облаков, дающих осадки? Дело в том, что теплый воздух под облаком приводит к испарению этих осадков. Тем не менее, когда вы смотрите на перистое облако, перед вами снег — или, точнее, кристаллы льда, — не достигающий земли из-за того, что идет слишком высоко. Если вы живете в теплых краях, где никогда не бывает снега, глядя на перистое облако, вы имеете возможность увидеть, как снегопад выглядит на расстоянии нескольких миль.
Внешний вид полос перистого облака определяется скоростью ветра, температурой воздуха и влажностью.
Именно выпадение кристаллов льда, разметываемых ветром высоко в тропосфере, придает перистым облакам характерный распушенный вид, обозначаемый как «полосы выпадения осадков». В верхних слоях тропосферы ветер достигает скорости 100–150 миль в час[93]. Перистые облака, создаваемые подобной бурей, не склонны долго оставаться на одном и том же месте.
По сравнению с кучевыми облаками, которые скользят в небе, подгоняемые легким ветерком, перистые облака могут казаться почти неподвижными. Не забывайте, однако, что чем дальше наблюдаемый объект, тем сложнее заметить, что он движется. Перистые облака — не только самые высокие, но и самые быстрые среди облаков.
При прохождении через тропосферу средняя скорость ветра убывает. Поэтому по мере того, как кристаллы льда, из которых состоит перистое облако, падают вниз, они попадают во все более медленные воздушные потоки и начинают замедляться. Изменение температуры и влажности по пути вниз может привести к тому, что одни кристаллы будут умножаться и увеличиваться в размерах, а другие, напротив, уменьшаться. Именно изменение скорости ветра, температуры и абсолютной влажности воздуха по мере падения кристаллов ведет к тому, что полосы перистого облака обычно принимают волнообразную форму.
Разве этим молчаливым мимолетностям под силу состязаться за наше внимание с грохочущими кучево-дождевыми облаками? Они слишком безмятежны для того, чтобы мы их вообще заметили. Однако истинный любитель облаков ни за что не проявит к ним неуважения. Пусть они не ведут к дождю или снегопаду здесь, на земле: человеку сведущему они могут немало поведать о приближающейся погоде. Посредством перистых облаков сама Природа говорит нам о том, что грядут перемены. Если прислушаться, то в их шепоте можно расслышать предупреждение о приближении облаков-тяжеловесов — тех, что уж наверняка принесут с собой осадки.
Хрупкую красоту перистых облаков только подчеркивает тот факт, что они предвещают «ухудшение» погоды: ведь прекраснее всего именно преходящее.
***
Выделяют пять видов перистых облаков, каждый из которых отличается от других своим обликом и относительным расположением полос. Иногда они принимают форму вытянутых волокон либо прямых, либо слегка искривленных. Обычно эти волокна явственно отделены друг от друга и не увенчиваются ни кисточками, ни шариками. В этом случае облако называют перистым нитевидным (Cirrus fibratus). Другой вид перистых облаков, в народе именуемый «кобыльим хвостом», а официально — перистыми когтевидными (Cirrus uncinus), отличается тем, что волокна, из которых состоит облако, похожи на коготки или запятые. Верхняя часть каждой «запятой» толще хвостика, однако, даже приглядевшись, вы не различите там ни комка, ни иного утолщения.
Облака определенного рода не обязательно относятся к какому-то конкретному виду. Эти облака — просто перистые.
Плотное перистое облако (Cirrus spiccatus) — облако, толщина которого достаточна для того, чтобы оно выглядело на фоне солнца как серые полоски. Облака этого вида нередко образуются из основы кучево-дождевого облака, которая остается после того, как сама грозовая туча рассеивается. В отличие от плотных перистых облаков, остальные перистые облака обычно значительно прозрачнее и потому всегда кажутся ярко-белыми.
Облака, относящиеся к виду перистых башенковидных (Cirrus castellanus), как и аналогичные высоко-слоистые и слоисто-кучевые облака, характеризуются тем, что у каждого перистого облака есть вздымающиеся из общего основания протуберанцы, похожие на орудийные башни. Наконец, есть еще перистое хлопьевидное облако (Cirrus floccus) — перистое облако в форме маленьких округлых пучков, за которыми нередко тянутся хвосты.
Важно помнить, что, при всем многообразии видов, перистые облака, как правило, состоят из обособленных волокон. Если элементы облака объединены в горизонтальную завесу или в слой небольших упорядоченных облачков, то перед нами одно из облаков, характерных для верхних слоев атмосферы — перисто-кучевое или перисто-слоистое. Судя по всему, эти три рода облаков не тяготятся обществом друг друга, а потому их часто можно увидеть вместе.
Различают четыре разновидности перистых облаков. Если полоски, из которых состоит облако, перепутаны и расположены в беспорядке, то оно относится к прекрасной, хотя и чуть тревожной разновидности перепутанных (Intornus). Облака из разновидности хребтовидных (Vertebratus), напротив, отличаются тем, что полоски выстроены в строгом порядке, словно косточки в рыбьем скелете. (Не следует путать эту разновидность с «макрелевым небом» — похожими на рыбью чешую перисто-кучевыми облаками, состоящими из групп маленьких облачков. Когда мы смотрим на перистое хребтовидное облако, рыба уже съедена.)
Лучевидные (Radiftus) и двойные (Duplicatus) — разновидности, характерные и для других типов облаков. Перистое облако называют лучевидным, если его линии сходятся к горизонту (в соответствии с законом перспективы), и двойным, если оно расположено более чем на одной высоте. Последнюю из разновидностей бывает трудно распознать: во-первых, попробуйте-ка вынести суждение о высоте этих призрачных волокон, а во-вторых, облако состоит из кристаллов, которые постоянно падают с изрядной скоростью. Задача опознания двойных облаков становится легче, когда на разных уровнях слоистого облака направление ветра различается, и волокна, относящиеся к этим уровням, смотрят в разные стороны. Легче справиться с этой задачей на восходе либо на закате: нижний слой оказывается в тени, и оттого выглядит серым, в то время как верхний слой освещается низким солнцем.
***
Посвящая каждому из родов облаков отдельную главу, я рискую ввести читателя в заблуждение, будто каждое облако — это такой особый зверь, никак не связанный со всеми остальными. Однако на деле нет ничего ошибочнее подобного мнения. Облака постоянно меняются, превращаются из одного в другое, отражая тем самым изменения температуры и влажности воздуха.
Наиболее наглядно это происходит в средних широтах с умеренным климатом. В этих областях как в Северном, так и в Южном полушариях, на полпути от экватора до полюсов, погода наиболее переменчива. Как следствие, именно там синоптикам труднее всего предсказать погоду.
Это редкое перистое облако носит название «волнового облака Кельвина-Гельмгольца». Оно образуется в «ножницах» между двумя ветрами, дующими в разных направлениях.
Несмотря на то что облака в этих широтах ведут себя весьма своенравно, иногда их изменения довольно-таки предсказуемы. В частности, одно из типичных изменений, о котором должен знать каждый любитель облаков, начинается с утолщения перистых облаков. Это изменение может занять день или два, однако, если заметить его вовремя, можно разгадать уловки непредсказуемой погоды средних широт и понять, куда клонит переменчивая атмосфера. Если вы хотите этому научиться, следует запомнить еще несколько правил. Поначалу их освоение может показаться сродни заучиванию латинских глаголов, однако поверьте, оно того стоит.
***
Типичная последовательность начинается с появления размытых ледяных волокон перистого облака в чистом небе, где можно заметить разве что несколько нижнеярусных кучевых облаков. Перистые облака постепенно распространяются по всему небу, соединяясь друг с другом. Стоит обратить внимание на то, как именно они распространяются, поскольку так можно установить направление ветра в верхних слоях тропосферы. Если ветер там дует под прямым углом к ветру над поверхностью земли, то это верный знак того, что начинается классическая последовательность. В Северном полушарии, если вы стоите спиной к ветру, а перистые облака распространяются вправо от вас, можете смело делать вывод о том, что она началась, и облака теперь будут сменяться так, как это всегда бывает при прохождении области пониженного атмосферного давления.
В скором времени распространяющиеся полоски перистых облаков начнут соединяться друг с другом, затягивая небо белесой пеленой, которая затем уплощится и потеряет очертания. Пройдет немного времени, и они перестанут быть перистыми облаками и превратятся в верхнеярусные кристаллические облака, именуемые перисто-слоистыми. Перисто-слоистые облака никогда не достигают такой толщины, которая препятствовала бы прохождению солнечных лучей, однако их основания по мере утолщения опускаются к земле, и образуются среднеярусные высоко-слоистые облака, состоящие уже не только из кристаллов льда, но и из водяных капель.
Перистое хлопьевидное облако (Cirrus floccus) состоит из отдельных облачных пучков с хвостами из падающих кристаллов льда.
После того как облако превратится в высоко-слоистое, солнце светит словно сквозь матовое стекло, а небо становится пасмурным и приобретает ровный светло-серый оттенок. Слой высоко-слоистых облаков постепенно продолжает утолщаться, основание все опускается, а цвет становится из светло-серого более тусклым. Теперь даже тот, кто никогда не обращает внимания на перемены в небе, скажет, что, судя по всему, собирается дождь — и действительно, скоро пойдет слабый, но затяжной дождик — или, если стоит холодная погода, снег.
Затем основание облака опускается всего лишь до 1000 футов[94]. Облако темнеет и тяжелеет, превращаясь в слоисто-дождевое, а осадки усиливаются. Теперь дождь или снег будет продолжительным и устойчивым, и если сперва он медлил, прежде чем начаться, то отныне будет медлить, прежде чем закончиться. Пройдет несколько часов, и слоисто-дождевое облако станет утончаться и по мере этого светлеть. Дождь в нем иссякнет, и оно превратится в низкое слоистое облако, которое в итоге разобьется на слоисто-кучевые облака, после чего небо, возможно, вновь расчистится, и на нем останутся только отдельные кучевые облака.
Это первая часть последовательности, занимающая обычно около дня. Как правило, она сопровождается повышением температуры воздуха над поверхностью земли. В ее разворачивании задействованы преимущественно облака, организованные и слои, поэтому (что вообще характерно для данных типов облаков) все происходит неторопливо. Это продолжительное и постепенное развитие событий характеризуется столь же продолжительными и постепенно выпадающими осадками.
В общем и целом, классическая последовательность, сопровождающая повышение температуры воздуха, выглядит следующим образом:
РАСПРОСТРАНЯЮЩИЕСЯ ПО НЕБУ ПЕРИСТЫЕ ОБЛАКА (возможно, при наличии вокруг небольшого количества кучевых облаков)
ВЫСОКО-СЛОИСТЫЕ ОБЛАКА (постепенно приводящие к слабому дождю)
СЛОИСТО-ДОЖДЕВЫЕ ОБЛАКА (несущие затяжной и более сильный дождь)
СЛОИСТЫЕ ОБЛАКА
СЛОИСТО-КУЧЕВЫЕ ОБЛАКА
КУЧЕВЫЕ ОБЛАКА (и вновь ясное небо)
Вся цепочка обычно занимает около дня
Во второй части последовательности главную роль играют не организованные в слои, а отдельные конвекционные облака. Это означает, что изменения носят куда более лихорадочный характер.
Когда температура снова снижается, может начаться иной ряд изменений, отличающихся большей внезапностью. Обычно эта часть последовательности начинается с появления слоя высоко-кучевых облаков или их более высокоярусного эквивалента, состоящего из кристаллом льда — перисто-кучевых облаков. Моряки называют их «макрелевыми», поскольку на вид они напоминают рыбью чешую.
Бытующая среди моряков поговорка: «Макрелевое небо, макрелевое небо: ни сухим, ни мокрым долго не был»[95], - точно описывает то, что начнется потом. Когда температура падает, из бойких кучевых облаков или из наслоения слоисто-кучевых резко вырастает мощное кучевое или даже кучево-дождевое облако. Естественно, эти горы влаги не могут долго удерживать воду, и из них внезапно начинают выпадать осадки (дождь, снег или град) — нередко сильные, но обычно кратковременные. Вспыльчивые конвекционные облака проливаются дождем тотчас же, стоит им образоваться, и порой вздымают яростный ветер.
Когда гроза заканчивается, в небе остаются полоски высоко-слоистых облаков и, для равновесия, которое не может не радовать, те высокие и тонкие перистые облака, с которых все начиналось. Эти остатки перистых облаков могут висеть в небе еще некоторое время, и, если вы до сих пор были заняты земными делами и только что решили взглянуть на небо, у вас может возникнуть вопрос: а может, последовательность лишь начинается? Присутствуете ли вы при начале представления или же при его завершении?
О том, что дело подходит к концу, расскажет направление ветра. Если вы находитесь в Северном полушарии, то, встав спиной к ветру, дующему над поверхностью земли, увидите, что перистые облака сдувает влево, а не вправо, как в начале последовательности.
Итак, вторая половина последовательности, сопровождающая снижение температуры воздуха, выглядит следующим образом:
ВЫСОКО КУЧЕВЫЕ ИЛИ СЛОИСТО-КУЧЕВЫЕ ОБЛАКА («макрелевое небо», как называют его моряки)
МОЩНЫЕ КУЧЕВЫЕ ИЛИ КУЧЕВО-ДОЖДЕВЫЕ ОБЛАКА (несущие внезапные и сильные осадки)
ВЫСОКО-СЛОИСТЫЕ ОБЛАКА (отдельные полоски, остающиеся после грозовой тучи)
ПЕРИСТЫЕ ОБЛАКА
Вся цепочка обычно занимает несколько часов.
Последовательность разделена на две части, поскольку порой эти части разворачиваются независимо друг от друга. Стремительность разворачивания событий тоже может варьироваться: иногда все происходит настолько спокойно, что дело даже не доходит до осадков.
Может быть, это и правда было похоже на таблицу латинских глаголов, однако вам будет куда легче запомнить последовательность смены облаков, связанную с прохождением через область пониженного атмосферного давления, если вы поймете, почему все происходит именно так и никак иначе.
Эго открытие было сделано сразу после Первой мировой войны блестящей группой метеорологов, работавших в Бергене, на юго-западном побережье Норвегии. Берген — один из самых влажных городов во всей Европе, годовое количество осадков в нем составляет 2200 мм, рядом с которыми даже лондонские 560 мм смотрятся довольно-таки жалко: в общем, у Бергенской школы (под таким названием стала известна эта группа метеорологов) были все основания для того, чтобы задуматься о формировании дождевых облаков.
Они не только выдвинули теорию относительно того, почему облака в умеренных поясах сменяют друг друга именно в такой последовательности, но и выявили более фундаментальные закономерности. Бергенская школа объяснила, как в умеренных поясах устанавливается погода. Это объяснение оказалось едва ли не самым выдающимся вкладом в наше понимание переменчивости погоды в средних широтах.
Работы Бергенской школы стали важнейшим прорывом в составлении прогнозов погоды для данных регионов. Не менее важно и то, что они помогут вам запомнить типичную последовательность смены облаков, которая начинается с распространения по всему небу высоких тонких полосок перистых облаков, состоящих из кристаллов льда.
Бергенская школа была создана синоптиком Вильгельмом Бьёркнесом, который переехал в Берген в 1917 г. Бьёркнес вернулся в Норвегию, проработав пять лет в Лейпцигском университете. В годы Первой мировой войны важнейшая задача предсказания погоды решалась преимущественно посредством отслеживания изменений атмосферного давления по барометрам. Еще со времен изобретения барометра во Флоренции в 1644 г. было известно, что снижение атмосферного давления ведет к повышению вероятности появления облаков и, как следствие, дождя. Несмотря на крайнюю актуальность получения более точных прогнозов погоды, никто на самом деле не знал, почему изменения погоды связаны с изменениями атмосферного давления, регистрируемыми барометром.
Вернувшись в Берген, Бьёркнес обнаружил, что его страна находится на грани голода. Из-за холодного климата и скалистого ландшафта Норвегия веками была вынуждена рассчитывать на импорт зерна. Война помешала поставкам до такой степени, что Норвегии пришлось прибегнуть к крайним мерам — поднимать собственную сельскохозяйственную промышленность, и перед Бьёркнесом была поставлена задача реорганизации метеорологической службы страны с тем, чтобы она снабжала выбивающихся из сил фермеров более полной информацией.
Фермеры нуждались прежде всего в точных предупреждениях о приближении гроз, которые могли нанести ущерб их и без того уязвимому урожаю. Это требование подтолкнуло Бьёркнеса и собравшуюся вокруг него группу молодых метеорологов к поиску ответа на вопрос, почему низкое атмосферное давление связано с дождем и грозами. В 1918 г. они пришли к заключению, что в средних широтах само по себе снижение атмосферного давления не ведет ни к сырой, ни к грозовой погоде. И изменения давления, и дождливая погода — следствие того, что обширные массивы холодного и теплого воздуха приходят в соприкосновение друг с другом.
Ученые Бергенской школы первыми предположили, что атмосфера ведет себя подобно огромному тепловому двигателю. В то время как части атмосферы над жаркими тропиками нагреваются, ее участки над полюсами остаются холодными.
Чтобы сгладить различия в температурах, воздух перемещается вокруг земного шара и перераспределяет тепло. Норвежцы установили, что эти перемещения могут быть описаны через движение обособленных воздушных масс: подобно теплым и холодным океанским течениям, они перемешиваются в значительно меньшей степени, чем нам могло бы показаться.
Бергенцы открыли волнообразный характер температурной неоднородности, заключающейся в том, что массивы теплого воздуха с экватора сталкиваются с массивами холодного воздуха с полюсов. Они установили, что эта неоднородность охватывает земной шар на широте 50–60° как в Северном, так и в Южном полушарии.
Именно вдоль этой извилистой, постоянно сдвигающейся границы между воздушными потоками рождается переменчивая погода умеренных поясов. Поскольку в те годы все еще помнили о войне, Бьёркнес назвал эту линию «полярным фронтом», позаимствовав термин из языка военных. Название оказалось более чем уместным, поскольку именно на этих фронтах воздушные массы частично прорываются друг в друга. Там же закладывается погода, ведущая к типичной цепочке превращения облаков, которая начинается с робкого шепота перистых облаков и заканчивается грохотом мощного кучевого или даже гулом кучево-дождевого облака.
«Приливы» и «отливы» состязающихся воздушных масс (теплого воздуха, движущегося из тропиков к полюсам, и холодного воздуха, перемещающегося в противоположном направлении) ведут к тому, что линия полярного фронта непрерывно сдвигается то к северу, то к югу, расплывается или, напротив, становится более четкой, рвется и перестраивается. Удивительно, до чего изменчива эта линия сражений, разгорающихся лишь из-за того, что солнце в разной степени нагревает разные части земного шара.
Когда в средних широтах перистые облака распространяются по всему небу и соединяются друг с другом, эта примета заранее указывает на грядущее снижение атмосферного давления.
Какое нам дело до того, что перистые облака возвещают об «ухудшении» погоды, если они столь прекрасны, как эти представители вида перистых нитевидных облаков?
Только в годы Второй мировой войны летчики заметили высоко в тропосфере крайне быстрые полосы ветра, соответствующие, как выяснилось, общему расположению полярного фронта. Эти скоростные струйные течения, как их стали называть, перемещаются высоко в тропосфере между блуждающими линиями температурной неоднородности. На высоте около 30 000 футов[96] летчики, пытавшиеся лететь против струйного течения, с удивлением обнаружили, что фактически стоят на месте. Когда же они летели по течению, время полета в значительной степени сокращалось. Именно струйные течения над полярным фронтом в Северном полушарии — причина того, что полет из Лондона в Нью-Йорк может занять на час меньше, чем путешествие обратно.
Порой в небе можно увидеть уходящие к горизонту длинные полосы перистого облака, создаваемые струйным течением, — ледяные кристаллы, разметанные вдоль потоков высотного скоростного ветра. Струйные течения заметно влияют также на движение завихрений и ряби, формирующихся вдоль полярного фронта.
Именно перемещение этих завихрений, подталкиваемых струйным течением в восточном направлении, на границе между воздушными массами и взяла за основу Бергенская школа, объясняя устойчивую последовательность смены облаков, характерную для умеренных поясов.
***
По мере того как росло признание предложенной норвежцами модели, метеорологи все реже смотрели на барометры и все чаще — на облака. Впервые появилось объяснение того, как облакообразование в умеренных поясах связано со сменой погоды. Хотя сама по себе мысль о том, что определенный тип облакообразования предвещает грозу, восходит по меньшей мере ко временам Аристотеля, ученые обычно относили ее к разряду народных примет. Бьёркнес и его помощники обнаружили, что этот особый тип облакообразования удивительным образом повторяется всякий раз при столкновении теплых и холодных воздушных масс.
В средних широтах иногда можно ощутить выраженные перепады температур вследствие того, что под действием струйного течения полярный фронт заметным образом завихривается назад и вверх. Сперва на смену более холодному (полярному) воздуху приходит более теплый (тропический), а затем, когда завихрение проходит, он вновь замещается полярным воздухом. Именно вдоль границ между воздушными массами образуются облака и, как следствие, выпадают осадки.
***
Теплый воздух обладает меньшей плотностью по сравнению с холодным, поэтому при их столкновении именно теплый воздух обычно поднимается наверх. Если по пути из тропиков он движется над океанами, в нем накапливается немалое количество водяных паров. Поднимаясь над холодным воздухом, он охлаждается, и часть этих паров сгущается в облака.
Поднимающийся вверх теплый воздух заставляет стрелки барометров уходить вниз шкалы, показывая, что атмосферное давление на уровне земли снижается, и в результате «сражения воздушных масс» образуется область пониженного давления.
Обе части классической последовательности смены облаков происходят на границе температур в конце области пониженного давления. Чем больше разница в температуре и влажности воздушных масс, тем крупнее облака и тем сильнее осадки.
С приходом более теплого воздуха начинается более постепенная смена облаков, организованных в слои (исходно — в верхних слоях тропосферы). А когда более холодный воздух вновь начинает подталкивать массивы более теплого вперед, наступает очередь более стремительной последовательности облаков конвекционного происхождения. Таким образом, завихрение в перемежающейся линии воздушных масс состоит из двух частных фронтов, именуемых «холодным» и «теплым».
Теплый фронт в передней части завихрения постепенно наклоняется, что ведет к незначительному подъему больших массивов теплого воздуха. В свою очередь, этот подъем вызывает утолщение поверхностных волокон перистых облаков, за которыми следуют все более и более глубокие слои облака. Между двумя половинами последовательности небо может очиститься, пока участок теплого воздуха не начнет подниматься вверх. Однако, когда вновь приходит холодный воздух, незамедлительно начинается вторая часть последовательности. Теплый воздух резко поднимается вверх, тогда как холодный буквально ввинчивается вниз. Вдоль холодного фронта могут образовываться неустойчивые кучево-дождевые облака, вздымающиеся подобием огромных башен. Резкий подъем воздуха приводит также к усилению ветра.
Так происходит облакообразование при прохождении области пониженного давления. Если вы думаете, что этот рисунок слишком сложен, вынужден вас огорчить: это крайне упрощенная схема смены погоды.
Модель взаимодействия воздушных масс, предложенная Бергенской школой, стала поводом для реабилитации всех тех, кому облака казались достоверными индикаторами смены погоды. Люк Говард уподобил облака выражению лица человека. «Обычно они столь же наглядно отражают действие всех этих механизмов [погоды], - писал он, — как выражение лица отражает состояние души или тела человека»[97]. Ненавязчиво распространяющиеся по небу пучки перистых облаков могут стать первым намеком на то, что настроение атмосферы меняется. Может, для того, чтобы объяснить это явление, и потребовалась целая Бергенская школа, однако знатоки облаков с давних пор твердят: «Если в небе увидишь малярную кисть — скоро ветер задует так, что держись»[98].
***
Прорыв в понимании погоды, произошедший за последние пятьдесят лет благодаря анализу перемещения воздушных масс, наряду с возможностью получения изображений с искусственных спутников Земли и с увеличением быстродействия вычислительных машин, позволил изрядно усовершенствовать процесс составления прогнозов погоды. Как следствие, мы привыкли все больше и больше полагаться на прогнозы погоды, предлагаемые средствами массовой информации.
С одной стороны, эти прогнозы в значительной степени облегчают нам жизнь, когда мы принимаем решение, планировать ли на выходные пикник, но с другой стороны, мы совсем разучились замечать перемены в настроении атмосферы. Мы еще смотрим порой на облака, отражающие эти перемены, но все меньше понимаем, что означает увиденное. Мы как будто бы становимся метеорологическими аутистами.
В 1156 г. китаец Е Мэн-ди писал: «Когда у меня было много свободного времени, я обычно рано вставал и, покуда мысли мои были ничем не заняты, концентрировал их на красоте полей, деревьев, рек, гор и облаков — и вдруг заметил, что могу верно предсказать погоду в семи или восьми случаях из десяти. Тогда я понял, что покой позволяет узреть Вселенную, почувствовать ее внутренний настрой и постичь истину»[99].
Когда я впервые проследил классическую последовательность смены облаков, начиная с распространения по небу перистых облаков, я буквально влюбился в происходящее. Поезд нес меня из Лондона на юго-запад. Это означало, что погода будет меняться прямо по ходу движения, и я смогу наблюдать за облакообразованием в более интенсивном режиме.
Те, кто питает ненависть к облакам и осадкам, наверняка считают, что словечко «пониженное», подходящее как к атмосферному давлению, так и к настроению, не случайно употребляется для описания всего того, что происходит, когда приближается поднимающийся вверх теплый воздух. Однако я с ними не согласен. Стоял апрельский день, а в Англии в это время года облака достигают пика своей активности. По пути к железнодорожному вокзалу в Лондоне я заметил, как по синему небу распространяются полоски перистых облаков. Кое-где виднелись низкие кучевые облака, и их движение указывало на направление низкого ветра, которое иногда не так-то легко установить по прихотливым вихревым облачкам, образующимся прямо среди небоскребов.
Остановившись и повернувшись к ветру спиной, я определил, что высокие перистые облака распространяются вправо от меня, свидетельствуя о том, что приближается зона пониженного давления. Разве мое настроение могло понизиться из-за мысли, что это чудесное зрелище не продлится слишком долго? Напротив, я испытывал любопытство: а действительно ли облака поведут себя так, как пишут в книгах? Мне не терпелось увидеть их безмолвное представление, разыгрываемое как будто специально для меня.
Продвигаясь к западу, я наблюдал, как теплый фронт на переднем крае зоны пониженного давления безмолвно дирижирует облаками. Впереди, предвосхищая ход событий, распространялось перистое облако, образуя белесую пелену, которая утолщалась и снижалась, превращаясь в высоко-слоистое облако. А затем, как если бы по сигналу, на вагонном стекле появились первые капли дождя: сперва совсем маленькие, они постепенно превратились в бегущие по стеклу потоки воды.
Когда поезд пересекал границу между холодным и теплым воздухом на уровне земли, высоко-слоистое облако стало еще толще и спустилось еще ниже. Низко в небе повисло слоисто-дождевое облако, и непрерывно идущий из него дождь усилился. Если бы я наблюдал за происходящим из Лондона, эта часть общей последовательности прохождения через зону пониженного давления заняла бы не меньше суток. В поезде же я промчался сквозь теплый воздух за считанные часы.
Когда я добрался до пункта назначения, истончающееся слоисто-дождевое облако начало разбиваться на слоисто-кучевые. В центральной части завихрения, где конкурирующие воздушные массы перестали подниматься вверх, небо расчистилось. Однако я знал, что на этом дело не закончится, и действительно, после обеда начали образовываться кучевые облака, причем некоторые из них стали размягчаться сверху. Вскоре верхушки облаков приобрели характерную матовость, наглядно демонстрируя, что облака превратились в грозовые.
Ближе к вечеру теплых лучей низкого солнца было уже не разглядеть. Небо, словно лицо пьяницы после драки, набухло темными, готовыми излиться на землю облачными глыбами. Внезапно хлынул ливень. Вновь похолодало, и я понял, что сейчас через нас проходит арьергард зоны пониженного давления: массив холодного воздуха, двигаясь в сторону Лондона, круто подныривал под более влажный массив теплого воздуха. Однако даже это не понизило моего настроения. Я стоял под ливнем и чувствовал, как мне на лоб каскадом обрушиваются капли: обильные потоки воды очищали воздух. Травинки вокруг меня трепетали и подрагивали под проливным дождем.
Полюбить облака можно, только наблюдая за их сменой. Ни один знаток, едва взглянув на небо, не скажет, будет ли дождь. Точно так же по одному мгновенному фотоснимку невозможно догадаться, что чувствовал изображенный на нем человек. Если он получился с полузакрытыми глазами, означает ли это, что ему хотелось спать? А если его лицо именно в эту долю секунды искривилось в гримасе, означает ли это, что он чувствовал боль? Да нет, это скорее означает, что снимок не удался.
Чтобы понять, что чувствует человек, нам нужно понаблюдать, как меняется выражение его лица в течение некоторого времени. Точно так же прекрасное перистое облако, разметавшееся по небу, ничего не говорит о том, какая нас ждет погода. Чтобы ответить на этот вопрос, придется запастись терпением и понаблюдать, как облака превращаются друг в друга.
***
Утверждение о том, что по облакам можно предсказывать погоду, стало уже общим местом. Чего не скажешь о предсказании землетрясений. Тем не менее один китайский химик, вышедший на пенсию и живущий теперь в Нью-Йорке, занимается именно предсказаниями подобного рода. Чжунхао Шу утверждает, что появление определенных типов облаков — важное, но недооцененное средство выявления приближающихся землетрясений в краткосрочной перспективе.
Многие сейсмологи считают его догадки вздором, однако Шу настолько убежден в существовании связи между «неметеорологическими» системами облаков и крупнейшими землетрясениями, что после выхода на пенсию посвятил всю свою жизнь пристальному изучению спутниковых изображений облачного покрова с целью предсказания стихийных бедствий. Он утверждает, что появление «сейсмических облаков» позволяет предсказать место и силу подземных толчков и выдать предупреждение в среднем за тридцать дней до землетрясения.
Шу выявил пять отличающихся друг от друга типов сейсмических облаков. Самые яркие и необычные с виду — «линейные» и «перьевидные»: они представляют собой отдельные широкие или узкие полоски высоких облаков, похожие на короткие прямые перистые облака. Появляются они в высшей степени внезапно, за несколько секунд, словно хвост от ракеты. «Глазовидные» сейсмические облака принимают форму штриха внутри разрыва в наличествующем слое облаков верхнего яруса. Хвост облака, считает Шу, указывает на эпицентр предстоящего землетрясения, а его длина, как показывает сопоставление предшествующих видеоизображений и последовавших за ними толчков, дает сведения о вероятной силе землетрясения. Согласно протоколам Шу, интервал между появлением одного из типов облаков и землетрясением может составлять до 103 дней, в среднем же — 30 дней.
Шу не утверждает, будто бы открыл механизмы влияния землетрясений на облакообразование, однако предлагает объяснение сродни истолкованию того, почему вулкан перед извержением начинает куриться. «Пары подземных вод, образующиеся при очень высокой температуре и под очень высоким давлением, прорываются к поверхности земли через одну или несколько трещин, — предполагает он. — Затем они поднимаются вверх, и в результате их столкновения с холодным воздухом в атмосфере образуется облако». Шу считает, что вследствие сейсмического давления в подземных скальных породах могут образовываться небольшие расселины, предшествующие основному разлому. В эти трещины просачиваются подземные воды, нагреваемые огромной силой трения. Под действием сильнейшего давления вода, распространяясь, в какой-то момент прорывается на поверхность в виде струйки пара, и в небе над трещиной образуется облако. Оно может быть использовано в качестве метки: место его появления и ориентация указывают на общее местоположение будущего разлома, а размер свидетельствует о сейсмической силе и, следовательно, о масштабах землетрясения.
Шу, не имея специального геологического образования, первым признает, что механизм образования сейсмических облаков требует дальнейшего изучения. Однако ему самому более важной проблемой представляется точность предсказаний.
По утверждению Шу, с тех пор, как он начал вести журнал, где записывал собственные предсказания, около 70 % этих предсказаний сбылись — это при том, что в его распоряжении были только общедоступные спутниковые изображения. Будь у него доступ к результатам непрерывных съемок с более высоким разрешением, процент попаданий, по его мнению, был бы выше.
Сейсмологи, ранее называвшие Шу шарлатаном, стали следить за его прогнозами после 25 декабря 2003 г. В этот день он опубликовал на своем Интернет-сайте прогноз, в котором предсказывал землетрясение. Просматривая за несколько дней до публикации прогноза снимки, сделанные с метеорологического спутника «Метеосат-5», расположенного над Индийским океаном, Шу заметил классическое сейсмическое облако, располагавшееся вдоль хорошо известной геологам линии разлома в юго-восточной части Ирана. Обнаружив на снимках огромный след облака, которое, судя по всему, появилось где-то на середине линии разлома, Шу предсказал в этой области землетрясение силой не менее 5,5 балла по шкале Рихтера. Согласно прогнозу, землетрясение должно было произойти в течение последующих 60 дней.
26 декабря в 5 часов 26 минут утра по линии разлома произошло землетрясение силой в 6,6 балла. Эпицентром его стал старинный иранский город Бам: его местоположение почти в точности соответствовало кончику облака, обнаруженного Шу. Землетрясение вызвало серьезные разрушения, более 26 тысяч человек погибли, десятки тысяч были ранены. Стихия сравняла с землей 70% зданий 1500-летнего торгового города на Шелковом пути.
После столь точного предсказания землетрясения в Баме Шу был приглашен в мае 2004 г. в Тегеран — выступить на семинаре ООН и Иранского космического агентства, где обсуждался вопрос об использовании космических технологий в целях экологической безопасности и ликвидации последствий стихийных бедствий. По наблюдениям Ансари Амоли, эксперта космического агентства в области дистанционного зондирования и обеспечения готовности к стихийным бедствиям, доклад Шу был с интересом воспринят присутствовавшими на семинаре геологами, сейсмологами и метеорологами. «Его сейсмические облака представляются многообещающим способом усовершенствования краткосрочного предсказания землетрясений, особенно если использовать их в сочетании с традиционными методами, — отметил Амоли. — Однако для начала необходимо лучше разобраться в стоящих за ними механизмах. Я считаю, что специалистам по землетрясениям стоит всерьез заняться исследованиями в этой области».
Будущее покажет, будут ли методы предсказания землетрясений, предложенные Шу, приняты научным сообществом. Некоторым исследователям они кажутся притянутыми за уши.
СЛЕВА: «Глазовидное» сейсмическое облако по классификации Чжунхао Шу. СПРАВА: 25 декабря 2003 г. Шу, опираясь на изображение этого облака, предсказал землетрясение силой в 5,5 или более баллов. Место, откуда появилось облако (отмечено звездочкой), стало эпицентром землетрясения силой в 6,6 балла, разрушившего на следующий день иранский город Бам.
«Только мистеру Шу могло прийти в голову, что между облаками и землетрясениями, происходящими на глубине 10 км под поверхностью земли, есть хоть какая-то связь», — прокомментировала открытие сейсмолога-самоучки доктор Люси Джонс, главный научный сотрудник отделения Геологического комитета США в Пасадене. Однако вполне возможно, что его идеи не столь смехотворны, как ей кажется. Во всяком случае, у них весьма солидная генеалогия.
Римский историк Плиний Старший, ссылаясь на наблюдения Аристотеля, в 77 г. н. э. упоминал облака, появляющиеся перед землетрясением:
Известно, что люди на корабле чувствуют землетрясение так, как если бы в борт внезапно ударила волна, поднятая, однако, отнюдь не порывом ветра… Небеса тоже подают знак: если землетрясение приближается в дневное время или вскоре после заката, в ясном небе, подобно топкому длинному штриху, растягивается облако…[100]
Они описаны и в 32 главе «Брихат Самхиты», санскритского трактата VI в. н. э., принадлежащего перу философа, математика и астронома Варахамихиры. В этой работе, где, по мнению ученых, были заложены основы древнеиндийской астрономии и астрологии, утверждается, что существует такой тип землетрясений, за неделю до которого появляются необычные облака:
А за неделю до него появляются предвестники: огромные цветные облака, похожие па цветы голубой лилии, пчел и глазные капли, отменно грохочущие и освещаемые вспышками молний, исторгают тонкие струи воды, напоминающие заостренные облака. Землетрясение этого цикла убьет тех, кто привязан к рекам и морям, кроме того, за ним последуют проливные дожди…[101]
Первое же письменное предсказание землетрясения, основанное на появлении облаков, появилось в китайской хронике «Лундэ сяньчжи» 1623 г.[102]:
Стоял теплый солнечный день, небо было синим, и чистым, Вдруг появились черные полосы облаков, охватившие небо подобно длинной змее. Облака долго не уходили; значит, будет землетрясение.[103]
Шу утверждает, что нашел запись о землетрясении, произошедшем 25 октября 1622 г. в Гуюане в китайской провинции Нинся. Это единственное землетрясение такой силы в Западном Китае за 148-летний периоде 1561 по 1709 г.
Чем бы обычно ни казались перистые облака — ангельскими волосами или бородой мудреца, — это облако больше всего похоже не расческу.
Независимо от того, доведется ли вам увидеть облака, предвещающие землетрясение, у вас всегда есть возможность понаблюдать за теми, что предсказывают смену погоды. Прежде всего следует обращать внимание на поведение облаков верхнего яруса — таких, как перистые. Растягиваясь и утолщаясь в синеве небес, они похожи не столько на пряди ангельских волос, сколько на клочковатую бороду мудреца. Именно этот добродушный старик поведает вам о грядущей погоде. Но он говорит шепотом. И только тот, кто будет внимателен, услышит.
Облака среднего яруса
Глава 9
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 1062; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!