Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков - Гэвин Претор 22 стр.

Эту юбку, расходящуюся от конвекционного облака, можно лицезреть как раз тогда, когда облако поднимается сквозь нее в небеса. На самом деле вуаль настолько устойчива, что нередко продолжает висеть в воздухе еще довольно долго после того, как сами конвекционные облака раскланяются и покинут сцену.

Хобот (Tuba) — облако, указующее перстом в направлении земли. В ясную погоду дети частенько пытаются дотянуться до пышной груды кучевого облака и прикоснуться к нему. Разве же можно попрекать облако тем, что ему интересно, какова на ощупь земля? Однако чтобы накопить для этого достаточно энергии, облаку приходится изрядно покрутиться.

Хобот образуется, когда облаку не терпится узнать, какова на ощупь земная твердь.

Вокруг и внутри сильных восходящих воздушных потоков, связанных с кучево-дождевыми и мощными кучевыми облаками, может образоваться воронка из вращающегося воздуха, наподобие той, что образуется в ванне с водой, когда вынимаешь пробку. Вследствие этого вращения, которое действует так же, как и падение атмосферного давления, воздух вырывается из центра воронки. Когда же давление падает, воздух охлаждается, в результате чего часть водяного пара конденсируется, и образуются капли.

Хобот — это столб или конус, спускающийся вниз из середины одной из таких воронок. Это первый признак надвигающегося смерча или урагана, а если облако входит в состав особо неистового многоячейкового или суперъячейкового грозового облака, то и особенно мощного торнадо.

Однако они далеко не всегда достигают поверхности земли. Чаще облако падает духом прежде, чем коснуться земной тверди. А может быть, ему известно, что настанет день, когда оно еще вернется в другом обличье: не в виде конвекционного облака, а туманом или дымкой. Вот тогда-то оно будет обниматься с землей до тех пор, пока ему до смерти не надоест.

Наковальня (incus) — полог из ледяных частиц, распространяющийся над кучево-дождевым облаком в поперечном направлении. Не каждое кучево-дождевое облако расширяется подобным образом вбок: это характерно только для облаков, высота которых такова, что они не могут не столкнуться с сильной температурной инверсией в тропосфере — например, с тропопаузой (это переходный слой между тропосферой и стратосферой, выступающий в качестве термального колпака над поднимающимся вследствие конвекции воздухом).

По мере расширения кучево-дождевое облако принимает форму наковальни. Поскольку последняя встроена в общую структуру облака, она, по сути, не кажется отдельным облаком — конечно, за исключением тех случаев, когда после дождя от кучево-дождевого облака ничего не остается, а шлейф из кристаллов льда продолжает тянуться за ним высоко в небе.

Наковальня — навес из кристаллов льда над кучево-дождевым облаком.

Должно быть, именно по этой наковальне скандинавский бог Тор, будучи не в духе, ударяет своим грозовым молотом. Как известно читателю, оттуда-то и берутся раскаты грома.

Вымеобразные облака по-латыни называются «mamatus», что означает «груди». Они могут появиться с внутренней стороны самых разных облаков: перистых, перисто-кучевых, высоко-кучевых, высоко-слоистых, слоисто-кучевых, кучево-дождевых. Целое поле гладких округлых грудей — до чего выразительно это зрелище!

Наибольшее впечатление они производят в сочетании с могучим кучево-дождевым облаком. «Вымя» образуется на нижней части наковальни: оно появляется, когда верхняя часть наковальни остывает, излучая тепло в верхние части атмосферы, и более холодный воздух опускается вниз. Если воздух под облаком относительно теплый и влажный, водяные пары в результате смешивания с холодным воздухом конденсируются в водяные капли. Этот процесс сродни конвекционным потокам, формирующим кучевое облако, только наоборот: если в случае с кучевыми облаками воздух, нагревающийся над землей, поднимается вверх, и в результате образуется облако, то в данном случае воздух, ведущий к облакообразованию, остывает в верхней части тропосферы и проникает вниз.

«Вымя» — похожие на груди выступы, свисающие под наковальней кучево-дождевого облака.

На облаках других типов «вымя» выглядит не столь выразительно. В целом эти образования кажутся округлыми и налитыми, только когда где-то поблизости сильная гроза. Чем мощнее кучево-дождевое облако, тем полнее «вымя».

Многие сопутствующие облака и добавочные элементы образуются вокруг и внутри весьма эгоистичных кучево-дождевых облаков. Этому общему правилу подчиняется и грозовой вал (arcus). Это низкий горизонтальный передний фронт грозы, мчащийся впереди нее и выглядящий как внушительный зловещий риф на облаке.

Формирование грозового вала характерно для кучево-дождевых облаков, соединившихся в многоячейковое или даже в суперъячейковое образование. Создают его сильные нисходящие потоки холодного воздуха: достигая земли и обгоняя грозу, они растекаются, внедряясь под теплый воздух и поднимая его вверх, в результате чего образуется облако.

Риф на облаке, называемый грозовым валом, появляется у основания кучево-дождевого облака.

Грозовой вал подобен рифу в общей штормовой неразберихе у основания грозового фронта.

Облако считается дающим осадки, если из него идет дождь, снег, дождь со снегом, град, снежные зерна, ледяная крупа — да что угодно, лишь бы они достигали земли.

Если в процессе падения осадки проходят через область теплого и/или сухого воздуха, они могут испариться до того, как коснутся земной поверхности. Очевидно, что гак чаще бывает с облаками верхнего яруса, поскольку выпадающим из них осадкам приходится преодолеть изрядное количество воздушных слоев.

Полосы падения под высоко-кучевыми облаками делают их похожими на стайку небесных медуз

Отверстие, образованное полосой выпадения осадков, в слое перисто-кучевых облаков.

Часто из облаков верхнего яруса выпадают ледяные кристаллы, которые успевают пройти некоторый путь по направлению к земле, прежде чем испариться. Эти падающие вниз и постепенно тающие кристаллы именуются полосами падения (vigra). С виду они напоминают клочковатые усики у основания облака, что делает его похожим на медузу. Когда полосы падения появляются под более низкими облаками, обычно они состоят из постепенно испаряющихся капель воды. Так или иначе, они выглядят волнистыми или наклонными по той причине, что осадки, выпадая, встречаются по пути с различными потоками ветра.

Перистые облака во многом похожи на полосы падения, поскольку сами представляют собой не более чем полосы выпадения кристаллов льда. Поэтому говорить о полосах падения, выпадающих из перистого облака, было бы тавтологией, однако под такими облаками, как кучево-дождевые, кучевые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, высоко-кучевые, высоко-слоистые и перисто-кучевые, они возникают регулярно.

В последних двух случаях они иногда появляются в отверстиях, образуемых полосами выпадения осадков. Это круглые отверстия, возникающие в слое переохлажденных капель жидкости, когда капли начинают замерзать и превращаться в кристаллы. Вырастая, кристаллы падают вниз в виде полосы падения, а на их месте остается весьма эффектная дыра. На самом деле это куда более распространенное явление, чем могло бы показаться читателю.

Если среди десяти основных родов облаков самые прекрасные — перистые, то редко встречающиеся перламутровые облака — самые прекрасные среди облаков вообще. Наделенные восхитительными пастельными оттенками розового, голубого и желтого цветов, они отличаются от остальных облаков особой красочностью, а также тем, что образуются на недоступной их собратьям высоте. Перламутровые облака, глядящие на мир с высоты 10–20 миль[116], даже не принадлежат к тому слою атмосферы, в котором обретаются облака обычные: в тех частях света, где можно увидеть перламутровые облака, прочие облака образуются не выше чем в 5–6[117] милях над землей.

Перламутровые облака встречаются лишь в областях севернее 50° северной широты и южнее 50° южной широты (при этом более характерны они для юга, но более красочны почему-то на севере).

Эти облака, состоящие из мельчайших кристаллов льда (около 0,002 мм в диаметре) и образующиеся при температуре около -85 °C, становятся заметны в сумерках, в рассветные и закатные часы. Небо в это время темное, и все более низкие облака пребывают в тени, а перламутровые, освещенные висящим над горизонтом солнцем, приглушенно переливаются всеми цветами радуги.

Перламутровые облака встречаются лишь в областях севернее 50° северной широты и южнее 50° южной широты (при этом более характерны они для юга, но более красочны почему-то на севере).

Эти облака, состоящие из мельчайших кристаллов льда (около 0,002 мм в диаметре) и образующиеся при температуре около -85 °C, становятся заметны в сумерках, в рассветные и закатные часы. Небо в это время темное, и все более низкие облака пребывают в тени, а перламутровые, освещенные висящим над горизонтом солнцем, приглушенно переливаются всеми цветами радуги.

Происхождение этих оттенков не отличается от иризации, или иридесценции, наблюдающейся, когда солнце светит сквозь кромку облаков нижнего яруса. Ледяные кристаллы, из которых состоит перламутровое облако, создают определенную картину интерференции проходящих сквозь них лучей солнечного света. Результат обычно достигается за счет того, что кристаллы крайне малы и однородны по размеру, а облачный слой тонок. Именно так и обстоят дела с этим типом облаков, а потому их цвета производят столь сильное впечатление.

Подобно самым высоким чечевицеобразным облакам, появляющимся над горными хребтами, перламутровые облака относятся к волнистым. Они образуются в стратосфере — слое атмосферы, который находится прямо над тропосферой. Не самое характерное место для облаков. Температурная инверсия в тропопаузе, как правило, препятствует подъему теплого влажного воздуха, которого так много внизу, в тропосфере.

Влага, входящая в состав перламутровых облаков, пробивается через этот барьер благодаря тому, что, как и при образовании чечевицеобразных облаков, ее подталкивают вверх волны, формирующиеся с подветренной стороны гор. В большинстве случаев эти волны создают только лишь тропосферные облака, вроде высоко-кучевых чечевицеобразных или перисто-кучевых чечевицеобразных, однако, если атмосфера особенно устойчива, колебания передаются вверх через всю тропосферу. В отдельных случаях они настолько сильны, что прорываются через тропопаузу, неся влагу в стратосферу.

Увы, самые красивые среди облаков одновременно наиболее разрушительны для окружающей среды. Считается, что перламутровые облака ускоряют истончение озонового слоя. На самом деле это не их вина: с озоном реагируют и тем самым уничтожают его хлорфторуглеродные газы из наших аэрозольных баллончиков и холодильных камер. Однако ледяные кристаллы этих высоких облаков выступают в роли катализаторов, ускоряющих химическую реакцию.

В последнее время перламутровые облака чаще встречаются в северных широтах. Однако вопрос, почему это так, до сих пор остается без ответа.

Пусть перламутровые облака образуются высоко, но только серебристые облака — воистину стратосферные. Впрочем, постойте, это мы взяли слишком низко: серебристые облака формируются в верхней части мезосферы, атмосферном слое над стратосферой, на высоте от 30 до 50 миль[118] над землей. Это самый холодный слой атмосферы Земли, на краю космоса, где температура достигает -125 °C. Образующиеся на такой высоте и состоящие из ледяных кристаллов размером не больше 0,001 мм в диаметре, серебристые облака отличаются от всех остальных тем, что солнце освещает их глубокой ночью.

Серебристые облака образуются на высоте от 30 до 50 миль и светятся по ночам.

Они не столь разноцветны, как перламутровые облака. Скорее для них характерны белесо-голубые тона. Сами же облака до того тонки, что увидеть их можно только на фоне темного ночного неба, когда солнце уже село, но все еще освещает верхние пределы атмосферы. В течение наиболее длительного времени эти условия соблюдаются севернее 50° северной и южнее 50° южной широты, в середине лета, где-то в течение месяца.

Поскольку серебристые облака так далеки от нас, их образование до сих пор остается тайной. А если подумать, то даже очень большой тайной: ученые теряются в догадках, как и почему облака образуются настолько высоко. Аэрозонды до них не долетают (их предел — 20–25 миль), а самая низкая орбита американских космических кораблей проходит выше, на высоте около 100 миль над землей. Помимо того что в слое атмосферы, где образуются эти облака, крайне холодно, там еще и невероятно сухо: согласно данным НАСА, в миллионы раз суше, чем воздух над пустыней Сахара.

Впервые таинственные серебристые облака были описаны после извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. В нижние слои атмосферы попало столько вулканического пепла, что закаты стали поистине феерическими, а наблюдение за небом превратилось во всеобщую манию. Пепел распространился вокруг всего земного шара, и ученые, наблюдая за его продвижением, смогли лучше разобраться в струйных течениях в атмосфере. Замеченные в то же время серебристые облака считались не более чем следствием попадания пепла в верхние слои атмосферы. Однако даже после того как пепел со временем рассеялся, облака продолжали появляться. Некоторые ученые выдвигали предположение, что вулканический пепел каким-то образом проник в мезосферу, где его частицы сыграли роль семян, вокруг которых намерзали кристаллы льда.

Сейчас, когда извержение Кракатау ушло в историю, мы можем только строить догадки о том, что выступает в качестве ядер замерзания для нынешних серебристых облаков. Непонятно, поднимаются ли туда частицы из нижних слоев тропосферы — или, напротив, во внешнюю атмосферу прорывается метеоритная пыль, которая и берет на себя эту функцию. Несомненно лишь то, что серебристые облака не только продолжают появляться, но за последние сто лет стали встречаться все чаще, причем область их распространения расширяется.

Это навело ученых на мысль, что серебристые облака наблюдаются чаще в связи с глобальным потеплением. Сейчас общеизвестно, что повышенная концентрация создающих парниковый эффект газов в нижних и средних слоях атмосферы (ниже уровня серебристых облаков) ведет к повышению приземной температуры, препятствуя рассеянию земного излучения. Оборотная сторона этой медали, менее известная широкой публике, состоит в том, что на вышележащие слои атмосферы парниковые газы действуют охлаждающе.

Однако глобальное потепление, происходящее отнюдь не вследствие возросшего выброса парниковых газов, едва ли могло совпасть с охлаждением внешней атмосферы. Не исключено, что люди стали видеть серебристые облака чаще только лишь потому, что слышали о них. Однако вполне вероятно, что они наглядно напоминают нам и о том, в какой мере происходящее ныне потепление климата Земли обязано именно нашей деятельности.

глава 12 КОНДЕНСАЦИОННЫЕ СЛЕДЫ

Полосы конденсации, образующиеся вслед за высотными летательными аппаратами

Судя по всему, среди пещерных людей тоже были любители облаков.

Мне приятно думать о том, что около пятидесяти тысяч лет назад эксцентричный, но просвещенный неандерталец одним прекрасным утром вышел из пещеры, поднял глаза к небу и буркнул своей жене что-то вроде: «Дорогая, иди скорей сюда, а то пропустишь чудесное слоистообразное высоко-кучевое облако с просветами!» Конечно же, заманчиво полагать, что пещерные люди, глядя на небо, видели там те же самые облака, что и мы. Заманчиво, но неверно.

Дело в том, что в семействе облаков произошло прибавление. Причем произошло оно столь недавно, что двести лет назад, когда Люк Говард впервые дал облакам названия, его еще не было.

Незадолго до Первой мировой войны перед глазами жителей Земли впервые предстали «конденсационные следы» (их называют еще «инверсионными следами») — ровно прочерченные в небе рукотворные облака, образующиеся за хвостом летательного аппарата. Так и появился у облачного семейства незаконнорожденный ребенок — хотя, пожалуй, это звучит слишком уж уничижительно. Давайте-ка лучше скажем просто, что он был зачат не совсем так, как его старшие сводные братья и сестры.

Кто-то, возможно, удивится, узнав, что конденсационные следы относятся в первую очередь именно к облакам. Но единственное различие между ними и остальными облаками состоит в том, что конденсационное следы — продукты человеческой деятельности: они образуются из водяного пара в выхлопах самолета, представляющих собой побочный продукт работы двигателя. По сравнению с природной хаотической формой облаков естественного происхождения, эти яркие и четкие метки прогресса рассекают небо, словно прямые линии на картине модерниста. Для них характерна абстрактная простота полотен Мондриана. Я, конечно же, имею в виду его зрелые работы, такие как «Вертикальная композиция с синим и белым», а вовсе не ранние небрежные мазки, как на картине «Красное облако». (Увы, мы лишены возможности наглядно их сравнить, поскольку мне не дали разрешения воспроизвести их в черно-белом варианте, так что придется читателю отыскать их самому.)