Бросая вызов

Круглый год экваториальное пекло подымает вверх массы воздуха, откуда они растекаются к северу и югу, а на их место, в разреженное пространство, вплывает понизу более плотный воздух. На восхождение тратится энергия, и у верхних слоев атмосферы воздух охлажден. Сила собственного веса начинает тянуть этого безвольного пловца вниз.

Путешествие воздуха с тропиков к полюсу и обратно отнимает двенадцать дней. Так и крутилась бы эскалатором атмосфера поверху в сторону полюсов, понизу в сторону экватора, если б не вертелась волчком Земля, запущенная к тому же с изящной небрежностью.

Кориолисовы, они же куролесовы

Верчение Земли вокруг оси осложняет динамику атмосферы. А первым разобрался в осложнении такого рода Жискар Густав Кориолис (1792–1847), чем заслужил внимание и память всего человечества, а не только бильярдистов, которым он дал исчерпывающие рекомендации своей книгой «Математическая теория явлений бильярдной игры». Бильярдисты своего теоретика не знают, книгу его читать не в пример труднее, чем ударять шаром по шару, и мало кому, преуспевающему в практике, она доступна. Кориолис играл, однако, прилично. Этот молодой ветеран войны не только находил в бильярде материальное подспорье, спортивное удовлетворение, но и занятие для ума. Он, как это свойственно французскому (наверно, правильнее — галльскому) уму, от конкретной наглядной механики стуканий костяных шаров на зеленом поле перешел к рассмотрению соударений вообще, продвинул вперед теорию механизмов и машин, баллистику, а также понимание глобальных явлений— атмосферных, океанических. Слабый здоровьем, Кориолис нашел все же силы стать ассистентом профессора Политехнической школы, потом профессором и директором той школы, где царил гений Коши — великий его учитель и коллега, — и был избран, как и он, во Французскую академию наук.

Мастера прозвищ — студенты в годы моего студенчества называли кориолисовы силы куролесовыми. Весьма метко. Эти силы сбивают с толку. Прежде всего вас предупреждают сразу, что их нет. Не существует. Но с результатами действия несуществующих сил тем не менее надо считаться.

«Куролесие» в самой природе волчкового вращения. Взглянем на велосипедное колесо. Втулка еле поворачивается, спицы вблизи нее уже бегут, а у обода аж тают от быстроты мелькания. Скорость нарастает от центра к периферии. На земном шаре периферия — экватор — покрывает более полутора тысяч километров в час, шестидесятая параллель уже делает меньше — около восьмисот, а полюса вообще, можно сказать, стоят.

При том, что вращение справа налево, кориолисовы силы смещают всякое движение горизонтальное относительно поверхности земли вправо в северном полушарии и влево в южном.

Не так легко себе представить, что самолет или снаряд, летящим по прямой между двумя пунктами, минует цель и попадает мимо. И траектории их не искривляются, хотя вы можете видеть искривление собственными глазами. Не верьте. Поэксплуатировав свое воображение, вы поймете этот фокус вопреки очевидности.

Представим, что самолет взял курс с широты, вращающейся со скоростью 500 километров в час, в пункт, вращающийся со скоростью 600 километров в час, и ему час лететь. Тогда к концу его маршрута земля под ним будет смещаться в сторону на 100 километров в час быстрее, чем в месте его отправления, и он окажется сотней километров правее места назначения.

Земля вращается, и Кориолисову эффекту подвержено все, что движется относительно ее поверхности, — самолеты, артиллерийские снаряды, воздух, птицы. Кориолисово смещение тем значительнее, чем дальше от экватора, в высоких широтах оно приближается к девяноста градусам. Так вот, меридиональное неравенство «отставаний» вкупе с «американской горкой», которую копирует воздушный поток в нескольких циклах нагрева (подъема) и охлаждения (спуска), курсируя по замкнутому маршруту «экватор — полюс — экватор», благодаря устойчивости этого беспорядка создает известный порядок, а именно — несколько поясов ветра, охватывающих планету, а также постоянное закручивание воздуха в обоих полушариях. В северном полушарии вокруг центров высокого давления витки крутятся по часовой стрелке, что есть как раз антициклон, фигурирующий преимущественно в сводках хорошей погоды, и против часовой стрелки — ветры, дующие в область низкого давления, — циклоны. Стоя на северном полушарии, пользуйся правилом: если ветер дует в спину, то слева — область низкого давления, а справа — высокого. В южном полушарии все наоборот.

Главные климатические зоны, как теперь ясно, задаются двумя движениями: северо-южным, возбуждаемым экваториальным нагревом, и восточно-западным, кориолисовым.

Можно сказать иначе: два фактора, формирующих климатические зоны, состязаются между собой во влиянии на третий. Силы вращения и температура хотят управлять давлением.