Как же бороться с кислотными дождями, которые многие ученые считают самой крупной проблемой защиты окружающей среды? Конечно же, уменьшить выбросы в атмосферу. Кстати, сто с лишним лет назад, когда автомобили еще не отравляли нам жизнь, кислотность дождей была в 100 раз ниже современной! Это выяснили исследователи, проанализировавшие состав гренландского льда, образовавшегося в прошлом веке. Итак, необходимо внедрять на вредных производствах газоочистное оборудование. Однако оно чрезвычайно дорого, и промышленники с большой неохотой идут на его установку. Следовательно, нужны законы, обязывающие их это делать. Желательно к тому же, чтобы эти законы были международными (мы показали, как от выбросов одной страны страдают другие). Желательно даже, чтобы их нарушение наказывалось так же строго, как это делается сегодня в отношении стран, ведущих войны. Ведь погибает от кислотных дождей людей не меньше, чем от военных конфликтов! К сожалению, пока об этом приходится только мечтать. Однако, если все это в ближайшее время осуществится, пройдут еще долгие десятилетия, прежде чем атмосфера Земли выздоровеет. Настолько сильно мы ее изранили!
Что такое гроза?
Ливневые дожди, выпадающие в летние дни, часто сопровождаются грозами. Это название обозначает целый комплекс метеорологических явлений. Самые известные из них – это молния и гром. Молния – гигантская электрическая искра, проскакивающая между соседними облаками или между облаком и землей. При электрическом разряде выделяется большое количество энергии, затрачивающейся на разогревание воздуха в узком канале – пути распространения электрического разряда. Из-за быстрого нагревания воздух резко расширяется. Возникает ударная волна. Эта волна воспринимается наблюдателем как звук, называемый громом.
Разряд близкой от наблюдателя молнии вызывает один-единственный оглушительный удар грома. От удаленной молнии слышится более длительное раскатистое грохотание. Следующие за основным ударом раскаты вызваны отражением звука от неровностей земли, строений, скоплений деревьев, облаков.
Удар молнии может причинить большие неприятности. Ее разрушающее воздействие обусловлено выделением тепловой энергии, от которой могут загораться или даже взрываться деревья, дома, башни. Для предотвращения поражения молнией на высоких домах и сооружениях устанавливают молниезащиту (иногда, не совсем точно, ее называют громоотводом) – металлические стержни, имеющие надежную токопроводящую связь с землей.
Кроме обычной линейной (или зигзагообразной) молнии, изредка наблюдается так называемая шаровая молния – светящийся шар, плавающий в воздухе над поверхностью земли и взрывающийся при столкновении с твердым предметом.
Грозы наблюдаются тогда, когда есть мощные кучево-дождевые облака. От других типов облаков их легко отличить по характерной форме (они сильно вытянуты по вертикали и оканчиваются вершиной, напоминающей наковальню) и по темному цвету. Внутри этих облаков воздух стремительно поднимается вверх, увлекая дождевые капли и создавая условия для разделения электрических зарядов, в конце концов завершающегося разрядом молнии.
В каждый момент времени на земном шаре одновременно бушует около 2 тысяч гроз. На суше преобладают летние грозы, над океаном – зимние.
Где выпадает больше всего осадков?
Многие факторы определяют, сколько дождя или снега выпадет на земную поверхность. Это температура, высота над уровнем моря, местонахождение горных цепей и т. д.
Вероятно, самое дождливое место в мире – это гора Вайалеале на Гавайях, на острове Кауаи. Среднегодовой уровень количества осадков составляет здесь 1 197 сантиметров. Черрапунджи в Индии, возможно, занимает второе место по количеству осадков со среднегодовым уровнем от 1 079 до 1143 сантиметров. Однажды 381 сантиметр дождя выпал в Черрапунджи за 5 дней. А в 1861 году количество осадков достигло 2 300 сантиметров!
Чтобы было более понятно, давайте сравним количество осадков в некоторых городах мира. Лондон – 61 сантиметр осадков в год, Эдинбург – около 68 сантиметров, а Кардифф – около 76. В Нью-Йорке выпадает около 101 сантиметра осадков, в Оттаве – 86 сантиметров, в Мадриде – около 43 сантиметров и в Париже – 55 сантиметров. Итак, вы видите, каков контраст с Черрапунджи.
Самое засушливое место в мире – это, вероятно, Арика в Чили. Здесь уровень осадков составляет 0,05 сантиметров в год. Самое засушливое место в США – Ранчо Гринлэнд в Долине Смерти. Там среднегодовой уровень осадков менее 3,75 сантиметров.
В некоторых обширных регионах Земли сильные ливни бывают круглый год. Например, почти каждая точка вдоль экватора получает более 152 сантиметров осадков в год. Экватор является точкой соединения двух больших потоков воздуха. Повсеместно вдоль экватора воздух, двигающийся вниз с севера, встречается с воздухом, двигающимся вверх с юга.
Существует основное направленное вверх движение горячего воздуха, смешанного с водяным паром. Так как воздух поднимается к холодным высотам, большое количество водяного пара конденсируется и выпадает в качестве дождя.
Большая часть дождя выпадает с наветренной стороны гор. Другая сторона, называемая подветренной, получает намного меньше осадков. Примером являются горы Каскад в Калифорнии. Западные ветры, несущие водяной пар, движутся с Тихого океана. Достигнув берега, воздух поднимается по западным склонам гор, охлаждаясь. Охлаждение вызывает конденсацию водяного пара, который выпадает в виде дождя или снега.
Что такое град?
Град выпадает, когда капельки дождя поднимаются и опускаются в вихре холодного воздуха, замерзая все больше и больше. На землю падают уже не капли, а твердые шарики. Иногда эти шарики довольно долго крутятся вверх-вниз, покрываясь все более толстым слоем снега и льда, поэтому и попадаются иногда двухкилограммовые градины.
Очень часто градом сопровождаются грозы. Черные грозовые тучи, называемые дождево-кучевыми облаками, образуются в холодных слоях атмосферы. Капли воды в них замерзают и выпадают на землю, не успев растаять. Град может состоять и из смерзшихся кристалликов: это так называемая снежная крупа. Крупный град всегда наносит большой вред посевам и садовым растениям.
В 1970 году в штате Канзас (США) выпал очень крупный град. Градины достигали размера футбольного мяча.
Почему снег белый?
Снег – это замерзшая вода, а, как мы знаем, лед бесцветный. Почему же снег белый?
Причина в том, что каждая снежинка состоит из большого количества ледяных кристалликов. Но они не гладкие, а с гранями. Отражение света от граней этих кристаллов делает снег белым.
Снег образуется, когда вода, находящаяся в атмосфере в виде пара, замерзает. Из замершего пара получаются чистые, прозрачные кристаллы. Движение воздуха заставляет эти кристаллы летать вверх и вниз.
Двигаясь хаотично, кристаллы соединяются друг с другом или объединяются вокруг крохотных частичек пыли, которые постоянно присутствуют в воздухе. Когда кристаллов собирается достаточно много, они падают на землю в виде снежинок.
Кристаллы, из которых состоят снежинки, организованы определенным образом. Это или шестиконечная звезда, или тонкая пластинка, имеющая форму шестиугольника. Каждый луч шестиконечной звезды в точности похож на другой.
Хотя все лучи одной снежинки похожи друг на друга, едва ли можно встретить две одинаковые снежинки.
Мы считаем, что снег бывает только белым. Но были такие случаи, когда выпадал цветной снег. Один такой случай был описан Чарльзом Дарвином. Во время одной своей экспедиции он заметил, что копыта мулов покрылись красными пятнами, после того как они прошлись по выпавшему снегу. Покраснение снега было вызвано присутствием пыльцы красного цвета, которая находилась в воздухе, когда начал падать снег.
Как образуются ледяные сосульки?
Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются ледяные сосульки?
В какую погоду образовались сосульки: в оттепель или в мороз? Если в оттепель, то как могла замерзнуть вода при температуре выше нуля? Если в мороз, то откуда могла взяться вода на крыше?
Вы видите, что вопрос не так прост, как мог показаться сначала. Ледяные сосульки могут образоваться, когда в одно и то же время присутсвуют две температуры: для таяния – выше нуля и для замерзания – ниже нуля.
Снег на склоне крыши тает, потому что солнечные лучи нагревают его до температуры выше нуля, а стекающие капли воды у края крыши замерзают, потому что здесь температура ниже нуля. Оттаявшая вода по крыше стекает и каплями свисает с края крыши. Но под крышей температура ниже нуля, и капля, охлаждаемая к тому же испарением, замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая; затем третья капля, и так далее; постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы еще удлиняются, и в результате образуются сосульки, вырастающие наподобие известковых сталактитов в подземных пещерах (о них вы прочтете ниже). Так на крышах возникают сосульки.
Почему зимой на окнах узоры?
Дети, живущие в районах с настоящей холодной зимой, любят рассматривать иней на окнах. Некоторые изображения очень красивы, похожи на сложные рисунки листьев и деревьев.
Для образования инея на окнах, как и на деревьях, траве, нужны определенные условия. Иней образуется из маленьких кристалликов замерзшей воды. Когда воздух, содержащий много влаги, охлаждается до точки замерзания, начинает образовываться иней. Точка замерзания – это 32° по Фаренгейту и 0° по Цельсию.
Когда воздух охлаждается, содержание влаги в нем уменьшается. Избыток воды конденсируется на оконном стекле.
Когда температура опускается ниже 0°С, вода кристаллизуется. Другими словами, кристаллики льда покрывают поверхность воды.
Почему же в мороз на оконном стекле появляются рисунки? С одной стороны, сами кристаллики имеют свою структуру, которая определяет рисунок. Кроме того, царапины на поверхности стекла, частички пыли, воздушные потоки помогают Деду Морозу создавать красивые узоры на окнах.
Что вызывает снежные лавины?
Снежная масса, которая перемещается вниз по склону горы, называется снежной лавиной. Обычно подобный обвал снега начинается внезапно. Его причина в том, что снег начинаеттаять под тяжестью собственного веса или когда температура достигает 0°С. Подтаявший снег начинает скользить по склонам. Но и до этого он становится очень неустойчивым. Поэтому его движение может начаться от крика или неожиданного перемещения животных. Чем круче гора, тем больше риск сползания лавин.
Каждый год живущие в горах люди становятся жертвами лавин. Лавины перемещаются так быстро, что спастись от них практически невозможно. Часто снег захватывает с собой землю и камни, выворачивает деревья. Огромная масса снега, земли и камней вызывает сильные разрушения.
Если лавина состоит из недавно выпавшего мягкого снега, то она называется снежной лавиной. Попавший в лавину человек может быть раздавлен массой снега или искалечен. Огромную помощь в спасении попавших в лавины оказывают собаки. Они могут учуять запах человека сквозь толстый слой снега и раскопать его.
Иногда, в основном весной, целые полотнища снега разламываются и начинают скользить по склонам. Подобное явление называется обвалом.
Чтобы уменьшить риск сползания лавин, существует несколько способов:
1. Люди сажают деревья, чтобы закрепить почву и удержать снег на месте.
2. Прорываются канавы и насыпаются насыпи, чтобы направить лавину туда, где она не может причинить вред.
3. В самых опасных местах забиваются стальные сваи.
Почему в пустыне нет воды?
Что такое пустыня? Пустыня – это такой регион, где возможно существование только особых форм жизни. Во всех пустынях ощущается недостаток влаги, а это значит, что существующие формы жизни должны были приспособиться к тому, чтобы обходиться без воды.
Размеры осадков определяют объемы и виды растительной жизни в регионе. Леса растут там, где достаточно осадков. Травяной покров может существовать и там, где осадков намного меньше. Там, где осадков совсем мало, могут произрастать только отдельные виды растений, характерные для пустынь.
Жаркие пустыни в районе экватора, например Сахара в Африке, расположены в субтропической зоне, там, где опускающийся воздух становится теплее и суше. Земля в этих районах очень сухая, несмотря на близость океана. То же самое можно сказать о пустынях в северо-западной части Африки и на западе Австралии.
Пустыни, расположенные вдали от экватора, образовались из-за их удаленности от океанов и влажных ветров и из-за наличия гор между пустыней и морем. Горные хребты задерживают дождь на своих склонах, обращенных к морю, а их обратные склоны остаются засушливыми.
Это явление называют эффектом «дождевого барьера». Пустыни Центральной Азии расположены за барьером Гималайских гор и Тибета.
Пустыни Большого Бассейна, в западной части США, закрыты от дождей горными хребтами, такими, как Сьерра-Невада.
Пустыни очень различаются по внешнему виду. Там, где достаточно песка, ветры создают песчаные холмы, или дюны. Это песчаные пустыни. Скалистые пустыни состоят в основном из скального грунта, скал, образующих фантастические обрывы и возвышенности, а также неровные равнины. Другие пустыни, например в юго-западной части США, характеризуются наличием бесплодных скал и безводных равнин. Ветры выветривают мельчайшие частицы почвы, и гравий, который остается на поверхности, называют «мостовой пустыни».
В большинстве пустынь существуют различные виды растений и животных. У растений, произрастающих в пустынях, практически отсутствуют листья – для уменьшения испарения влаги из растения. Они могут быть снабжены колючками или шипами, чтобы отпугивать животных. Животные, обитающие в пустынях, могут длительное время обходиться без воды и получать воду из растений или в виде росы.
Как вода превращается в лед?
Если ты наблюдал, как пруд, озеро или река покрываются льдом, ты мог заметить, что сначала льдом покрывается поверхность воды.
А тебе не кажется, что, если пруды, озера и реки замерзали бы со дна, а не наоборот, то многое в нашей жизни выглядело бы по-другому? Изменился бы не только климат Земли, но исчезли бы некоторые существа, живущие в воде!
Посмотрим, как вода в пруду превращается в лед. Когда воздух над прудом охлаждается, он охлаждает и верхний слой воды. Верхний холодный слой воды становится тяжелее, чем теплые нижние слои, и он опускается вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода пруда охладится до температуры порядка 4°С.
Но температура воздуха понижается! Когда верхние слои воды охлаждаются до температуры ниже 4°С, они остаются на поверхности. Дело в том, что вода, охлажденная до температуры ниже 4°С, становится легче!
Итак, верхние слои воды готовы к замерзанию. Когда температура остается на уровне точки замерзания, то есть 0°С, или опускается ниже, начинают образовываться мельчайшие кристаллики.
Каждый такой кристалл имеет шесть лучей. Соединяясь, они образуют лед, и вскоре на поверхности воды образуется корочка льда.
Иногда лед прозрачный, иногда – нет. Почему? Дело в том, что при замерзании капелек воды выделяются мельчайшие пузырьки воздуха. Они прилипают к лучам кристаллов льда. Чем больше образуется кристалликов льда, тем больше пузырьков воздуха – вот вам и непрозрачный лед.
Если вода подо льдом движется, воздушные пузырьки собираются вместе, и образуется прозрачный лед.
Вода, как и некоторые другие вещества, не уменьшает своего объема при переходе из жидкого в твердое состояние. Вода при замерзании расширяется на одну девятую своего объема, то есть при замерзании 9 литров воды получается 10 литров твердого льда! Когда зимой лопаются автомобильные радиаторы и водопроводы, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме!