Часть видимых солнечных лучей, кажущихся голубыми и фиолетовыми, обладает длиной волны, сравнимой по размерам с молекулами и частицами, составляющими атмосферу. Как и та рябь, что расходится от плывущей Оли, эти волны в момент прохождения через атмосферу в значительной степени рассеиваются.
Пока Оля перебирает лапками в поисках пищи и местечка для отдыха, знакомя лебедят с их новым зимним пристанищем, любители облаков могут задаться вопросом: как же то, что она продемонстрировала, объясняет теплые тона, в которые окрашиваются на закате и восходе облака вроде перисто-слоистых?
Когда солнце в небе высоко, его свет отражается от облаков и попадает на землю, пройдя через слой атмосферы. До нас доходит почти весь спектр видимого света, поскольку толщина атмосферного слоя, через который он проходит, недостаточна для того, чтобы вызвать среди коротких волн — голубых и фиолетовых — слишком большие потери. Весь спектр видимого света представляется нам белым, поэтому облака, отражающие его, тоже белые.
Когда солнце находится низко над горизонтом, свет, отражающийся от облаков, доходит до нас только после того, как пройдет через длинный, отклоняющийся «кусок» атмосферы. Поскольку атмосфера имеет тенденцию изменять траекторию движения света, направляя его вдоль окружности земли, те лучи, которые находятся рядом с горизонтом, могут пройти через сорок «лишних» слоев атмосферы в сравнении с лучами, которые попадают на Землю прямо с высоко стоящего солнца.
Свет под таким углом отражается от облаков и достигает нас с вами только после того, как большая часть коротких (голубых и фиолетовых) волн рассеивается молекулами и частицами, находящимися в атмосфере. Более длинные, красные волны достигают земной поверхности почти беспрепятственно.
Так же объясняется и голубой цвет дневного неба. Тот видимый свет, что достигает нас, рассеивается атмосферными молекулами и частицами. Но при высоко стоящем солнце короткие волны, которые выглядят голубыми и фиолетовыми, рассеиваются меньше, чем на закате или рассвете. (Наши глаза менее чувствительны к коротким волнам фиолетового спектра, отсюда и преобладание голубого.) Этим же объясняется и то, почему закаты после вулканических извержений окрашиваются в более яркие и насыщенные оттенки красного. Все те дополнительные частицы, что попадают в атмосферу, рассеивают еще больше коротких и средних волн, оставляя лишь волны красного спектра.
Красные облака считались особенно благоприятными знамениями в Древнем Китае. Очевидно, одно такое облако выделилось из Лао-цзы, философа, который по легендам был основателем даосизма. Красный и желтый считались цветами «верховной власти»; разноцветные облака опускались на холмы, где совершались соответствующие жертвоприношения. Мифического Желтого императора Хуан-ди, который предположительно правил в третьем тысячелетии до нашей эры, называли «повелителем всех вещей волею облаков».
Не менее важно и то, что расцветка облаков может указывать на примерную высоту их нахождения в атмосфере. Расчеты таковы: когда солнце находится у самого горизонта, свет, отражаемый низкими облаками, проходит через большее число «слоев» атмосферы, из-за чего кажется красным по сравнению со светом, отражаемым высокими облаками. Так, низкое солнце окрашивает облака следующим образом: самые высокие кажутся ослепительно-белыми, облака среднего яруса — золотистыми, а нижнего — красными. Когда солнце находится за горизонтом, низкие облака становятся темными из-за тени, которую отбрасывает на них Земля.
***
У Торо не было времени на то, чтобы давать научное объяснение цветам облаков па закате. Он не видел нужды в том, чтобы прибегать к сухому языку науки, объясняя изменяющиеся краски вечера. Причина его не интересовала, для него важно было оценить облака по достоинству:
Я становлюсь свидетелем, красоты, выражающейся в разноцветной окраске облаков, которая будит мое воображение и которую ты пытаешься объяснить научно, взывая к моему разуму, но не воображению… И вот я, находясь в двадцати милях, вижу малиновое облако на горизонте… Ты говоришь мне, что это масса испарений, которая поглощает все другие лучи и отражает красные, но к чему все твои выкладки, когда эти красные тона приводят меня в волнение, горячат кровь, будоражат чувства… Что это за, наука такая, если она делает богаче разум, но обкрадывает воображение?[80]
Автор этого высказывания вторит Джону Китсу, поэту, который терпеть не мог Исаака Ньютона за то, что тот объяснил радугу с помощью совершенно бесстрастных ссылок на длину световой волны, проходящей через капли воды. Китс считал, что «холодная философия» Ньютоновых объяснений совершенно лишена какой бы то ни было души:
Высоко-слоистые облака иногда сопровождаются добавочными элементами под названием «mamma». Эти похожие на вымя облачка-мешочки очень кстати оживляют однообразный серый слой облаков.
Я прекрасно понимаю, что хотели сказать Торо и Китс. Однако они немножко напоминают эстетствующих юнцов, очутившихся среди заядлых «ботаников». В средней школе я выбрал для изучения сплошь естественнонаучные дисциплины, и у меня остались болезненные воспоминания о том, как драчливые одноклассники постоянно задирали меня — у меня, мол, «над тайнами линейка верх взяла, не стало гномов в копи заповедной». Ну да, наверно, они выражались как-то иначе, однако смысл тот же.
Любители облаков поднимутся выше мелочного дележа на науку и искусство, они воспарят над всем этим, как наши пушистые друзья-облака. Для нас с вами не существует противоречий в том, что касается облаков; мы полны энтузиазма в обоих случаях: когда испытываем полет воображения и когда обогащаем свой разум с помощью «холодной философии».
Что касается последнего, то мне кажется, Оля хотела бы указать Генри Дэвиду Торо кое на что. Она ведь приложила столько усилий, чтобы продемонстрировать: при заходящем солнце облако становится красным вовсе не потому, что «это масса испарений, которая поглощает все другие лучи и отражает красные».
Если бы Торо был повнимательнее, он бы понял, что облака более-менее одинаково отражают все видимые волны. Цвет же появляется оттого, что солнечные лучи, под низким углом совершая путешествие через длинный, отклоняющийся «кусок» атмосферы, теряют свои короткие волны. А до нас доходят лишь волны красного спектра.
Черт возьми, а ведь Оля могла бы и не затевать всю эту возню с перелетом!
***
Получается, что высоко-слоистые облака образуются в результате уплотнения и снижения облаков, находящихся выше — перисто-слоистых. Часто это снижение не останавливается на уровне высоко-слоистых облаков, а продолжается дальше.
Сопровождаемые непрекращающейся моросью, высоко-слоистые облака все сгущаются и темнеют, а их туманообразное основание снижается. По мере того, как толща облачного слоя растет, осадки усиливаются. Вскоре облака занимают не только средний ярус тропосферы, но захватывают и нижний слой в несколько тысяч футов. Так высоко-слоистые превращаются в слоисто-дождевые, которые с удовольствием поливают нас без остановки.
Конечно, не всегда события разворачиваются именно так. Иногда высоко-слоистые, сформировавшись, попросту нависают в небе, облаченные в скучные мрачно-серые одеяния, и не знают, то ли уйти, то ли остаться, то ли разродиться моросью, то ли нет.
Но как бы ни были унылы отдельные представители облачного мира, мы должны проявлять великодушие и помнить их другими, в их лучшие времена. Любителям облаков не следует забывать, что в начале и конце дня высоко-слоистые облака выглядят невероятно празднично. Облака дают нам полезный урок, тот самый, который так точно сформулировал Джон Раскин: «Пусть каждый восход станет для тебя началом жизни, а каждый закат — ее завершением».
глава 7 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:
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?»