Павел Астапенко - Вопросы о погоде

Следует признаться, что не на все поставленные ребятами вопросы автор сумел дать исчерпывающий ответ, но он стремился избегать упрощений, способных породить ошибочное понимание сути сложного природного явления, и в каждом случае – дать хотя бы основы верных представлений, которые со временем могут быть расширены и углублены, но не будут нуждаться в исправлениях.

Интересно отметить, что дети о погоде, как и вообще о всех природных явлениях, значительно чаще спрашивают, находясь за городом, в деревне или на даче. Расширение круга наблюдений, возможность видеть весь небосвод до самого горизонта, воду в речках или озерах с естественными берегами, а животных – не в клетках, а на свободе, стимулирует процесс познания окружающего мира, порождает потребность спрашивать о вещах, далеких от сиюминутных нужд. К примеру, в городе ни один из всех знакомых мне ребят не спросил, глядя на небо: «Какие это облака, почему они все в завитушках?» или: «Где кончается небо? У него есть дно?»… Такие вопросы задают, гуляя в поле, на берегу моря или на лесной поляне. Конечно, о погоде дети спрашивают и в городе, но это совсем другие вопросы. Во всяком случае, у тех, с кем мне приходилось общаться. Итак, обратимся к вопросам о погоде, интересующим наблюдательных ребят.

Дело в том, что по радио сообщают температуру воздуха, измеренную на площадке метеорологической станции, в специальной будке, на высоте 2 м над земной поверхностью. Место для площадки выбирается свободное от застроек, хорошо продуваемое ветрами и освещаемое солнцем. На показания приборов на метеорологической площадке не должны оказывать влияния никакие искусственные сооружения, там должны сохраняться естественные условия данной местности. Крыши же городских домов, как и стены, – в иных условиях. Зимой дома отапливаются, внутри городских зданий искусственно поддерживается более высокая температура воздуха, чем снаружи. Тепло внутренних помещений дома передается его стенам и крыше. При небольших морозах, о которых сообщается по радио, температура крыш зданий может быть на несколько градусов выше, то есть может оказаться положительной, достаточной для таяния лежащего на крышах снега. Поэтому-то при отрицательной температуре воздуха с крыш городских домов может капать вода.

В морозную погоду за автомобилями действительно возникают небольшие облака, но не пара, а мелких капелек воды и ледяных кристалликов. Водяной пар – это невидимый человеческому глазу газ, он прозрачен, как и другие газы, входящие в состав воздуха. Называются эти облака конденсационными, они возникают из водяного пара, который образуется при сгорании в двигателе автомобиля жидкого топлива. При морозе вылетающий из выхлопной трубы автомобиля пар мгновенно охлаждается, переходит в капельки воды или в ледяные кристаллики – образуется конденсационный след или облако. При более теплой погоде охлаждение пара оказывается недостаточным и он остается невидимым. Дым за автомобилем является результатом неполного сгорания топлива, он может быть при любой погоде, его возникновение зависит не от погоды, а от качества регулировки зажигания двигателя.

Это так называемый зеленый луч. Его можно иной раз наблюдать в тихую ясную погоду при большой прозрачности воздуха не только в момент захода, но и при восходе солнца. Чаще всего это удается при ровном открытом горизонте, на берегу моря или озера.

Возникновение зеленого луча объясняется рефракцией и дисперсией солнечного света, то есть искривлением его лучей и их разложением на цвета спектра от красного до фиолетового. Угол преломления солнечных лучей наибольший у горизонта, и при низком положении солнца его свет мог бы представляться радужно-многоцветным, если бы не рассеивающее и ослабляющее влияние толщи атмосферного воздуха (максимальной для солнечного луча при восходе и заходе солнца). Но так как рассеяние световых лучей тем сильнее, чем короче длина волны, то меньше других ослабляются красные тона, в какие обычно и окрашивается небосклон при восходе и закате солнца. В тех же случаях, когда воздух особенно прозрачный при спокойном состоянии атмосферы, сохраняются не полностью рассеянными и лучи синей части спектра: бывает виден (хотя и очень редко) даже голубой цвет, а несколько чаще – зеленый, давший название всему явлению.

Длится это явление всего 1-2 секунды, но на впервые увидевшего его производит очень сильное впечатление, особенно если выпадает случай увидеть в момент его возникновения не только небо на горизонте, но и стеклянные шары фонарей уличного освещения или обращенные к источнику этого необычного света окна зданий, на мгновение меняющие свою окраску и приобретающие яркий, очень чистый изумрудно-зеленый цвет.

Ветер – это движение воздуха. Как и вода, всегда текущая с более высокого места в более низкое, воздух тоже движется из места с более высоким атмосферным давлением в место, где давление меньше. На движущуюся воду и на воздух влияет еще и вращение Земли, которое отклоняет все частицы вправо от их первоначального направления движения. Но движение воды ограничено берегами ручьев и рек или стенками труб, а движение воздуха таких ограничений не имеет. Поэтому воздух движется не прямо от высокого давления к низкому, а в сторону, вправо от такого направления, оставляя центр низкого давления левее направления своего движения, как бы обегая этот центр. Вот и получается, что ветер дует не вдоль прямой, а вдоль изогнутой, приближенно круговой линии. Вокруг центров низкого давления – в циклонах – ветер дует против часовой стрелки, а вокруг центров высокого давления – в антициклонах – по часовой стрелке. Такое направление ветра бывает в северном полушарии, а в южном – оно противоположное. Но так как размеры циклонов и антициклонов очень большие – сотни и тысячи километров, то кривизна движения воздуха нами не ощущается.

Скорость звука в воде в несколько раз больше, чем в воздухе. При тумане в воздухе находится бесчисленное множество мелких капелек воды, улучшающих звукопроницаемость туманного воздуха, отчего шум электропоезда, как и любой другой звук, слышен лучше, чем когда воздух чист, не содержит водяных капелек. Этот эффект можно наблюдать не только в лесу, но и в поле, над озером или над другими поверхностями. Скорость звука зависит от того, в какой среде распространяются звуковые волны: в воздухе она равна 330 м/с, в воде 1500 м/с, а в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. Таким образом, при дожде и тумане или при снегопаде, то есть в смеси воздуха с каплями воды или кристалликами льда, она будет несколько больше, чем при сухой погоде (следует учитывать еще и то, что капли и снежинки рассеивают звук). Будет ошибочным упрощать дело, связывая скорость звука с плотностью воздуха. Тем более, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого. Скорость прохождения звуковых волн в воздухе определяется не количеством содержащегося в нем водяного пара, а количеством и размерами капелек воды и кристалликов льда.