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.
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.