Павел Астапенко - Вопросы о погоде

Воздух может быть сухим или влажным. При одной и той же температуре воздуха содержание водяного пара в нем может колебаться в широких пределах: от максимально возможного (полное насыщение) до нуля (абсолютно сухой воздух). Относительная влажность и характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. Она представляет собой отношение фактически имеющегося в воздухе количества водяного пара к максимально возможному его количеству при данной температуре. Выражается относительная влажность в процентах, например: 100% – полное насыщение, 50% – насыщение наполовину и т. д. Относительная влажность, таким образом, не характеризует абсолютное содержание в воздухе водяного пара, которое в зависимости от температуры воздуха может быть значительным и при небольшой относительной влажности (например, в жару) и очень малым – при высокой относительной влажности (например, в сильные морозы).

Фактические характеристики состояния атмосферы все время меняются в зависимости от развития атмосферных процессов, времени года, суток и т. д. В практической деятельности оказалось необходимым и удобным средние значения этих характеристик принимать за постоянные.

Условные постоянные значения основных характеристик состояния атмосферы на разных высотах – атмосферного давления, температуры, плотности воздуха, вязкости, теплопроводности и других, – неизменные независимо от времени года или суток, сведены в таблицы стандартной атмосферы (СА).

Существуют национальные и международные таблицы, есть таблицы СА для отдельных географических районов (например, тропическая СА) и сезонов (летняя арктическая СА, зимняя арктическая СА). На территории Советского Союза действует обязательный для всех ГОСТ СА. Последнее издание таблиц СА носит сокращенное название ГОСТ СА 4401-81. Таблицы содержат официальные данные для высот от 2000 до 1 200 000 м.

Стандартная атмосфера предназначена для использования при расчетах и проектировании самолетов, вертолетов, двигателей и оборудования, а также при решении других научно-технических задач.

Исходя из СА можно сопоставлять результаты инструментальных измерений, произведенных в атмосферном воздухе в разное время, можно объективно оценить качества различных летательных аппаратов, например их способность развивать максимальную скорость или подниматься на предельно достижимую высоту. Для этого надо данные, полученные любым летательным аппаратом в любое время, привести к стандартным условиям СА.

Во всех таблицах СА, за исключением таблиц для тропической и арктической зон, на уровне моря приняты следующие значения основных параметров атмосферы:

атмосферное давление Р = 760 мм рт. ст. = 1013,25 гПа;

температура воздуха Т = 288,15 К, 15,0° C;

относительная влажность воздуха f = 0%;

плотность воздуха ρ = 1,225 кг/м 3;

ускорение свободного падения g = 9,8066 м/с 2.

Возникновение календарей погоды связано с первыми попытками людей систематизировать результаты своих наблюдений за погодой и ее изменениями. Еще в V веке до н. э. греческий астроном Метон ввел обычай выставлять на городских площадях мраморные таблицы, на которых отмечались наиболее важные явления погоды и даты их наблюдения (правда, без указания года). Эти таблицы назывались парапегмами, и ими пользовались как прогнозами будущей погоды.

Позже в разных странах наряду с календарями самого различного назначения (астрономическими, религиозными, астрологическими) стали составляться и календари погоды. В них давались сведения о погоде в разные дни года, сезона, месяца и недели.

По аналогии с календарями, указывающими будущее состояние звезд, планет, различных явлений природы и даже человеческих судеб, календари погоды содержали сведения о предстоящей погоде. Например, Метон утверждал, что в явлениях погоды существует девятнадцатилетний цикл, а его соотечественник Эвдокс, живший позже, обнаруживал четырехлетнюю периодичность.

Календари погоды существовали и в Древнем Риме (например, календарь Колумеллы). Были они и в Индии (в них делалась попытка предсказать время начала и интенсивность муссонных дождей). Расцвет увлечения календарями погоды приходится на средние века. В сочинениях этого типа было мало примет, имеющих практическую ценность, таких, как в «Книге природы» (1340 год), где Конрад фон Мегенберг указывает, что гало предвещает дождь. В «Правилах пастуха из Бэнбери», опубликованных членом Лондонского королевского общества Клэриджем в 1744 году, наряду с рядом ошибочных утверждений тоже содержались и некоторые вполне обоснованные приметы.

Самым известным стал Брюсов календарь XVIII века. Извлечения из него систематически публиковались в дореволюционной России, а в ряде стран они продолжали печататься в настенных календарях и некоторых газетах вплоть до середины нынешнего века. По своей сути сведения, которые можно почерпнуть из этого календаря, лженаучны, как лженаучны творения и других авторов календарей погоды; большинство их – плод добросовестных заблуждений, а иногда и спекуляция на человеческом невежестве и острой потребности людей знать будущую погоду.

«Кухней погоды» на Земле является вся земная атмосфера, взаимодействующая с поверхностью океанов и континентов, которую принято называть подстилающей поверхностью. Указать какое-либо особое место, где зарождаются наиболее существенные изменения погоды, нельзя, хотя еще не так давно некоторые метеорологи считали, что существуют места на земном шаре, которые образно можно назвать «кухней погоды». «Кухню погоды» помещали то в Арктику, то в Антарктику, то в верхние слои атмосферы, чувствительные к изменениям солнечной активности, и даже в космическое пространство. В последнее время есть тенденция называть «кухней погоды» Мировой океан. Поскольку он покрывает около 3/4 поверхности нашей планеты, то у него, по-видимому, больше, чем у остальных претендентов, права носить это звание. Однако эта «кухня» слишком велика, чтобы можно было легко распознать, какая в ней готовится погода для того или иного района.

Погода на земном шаре формируется через механизм общей циркуляции атмосферы, двигателем которого является поступающая к Земле солнечная энергия. Механизм этот чрезвычайно сложный, и порождаемые им условия погоды удивительно разнообразны, а закономерности их изменений пока известны недостаточно полно. Искать на Земле какое-то особенное место, откуда приходит к нам «и зной, и хлад, и с громом град», так же бесперспективно, как конструировать вечный двигатель или искать философский камень.