Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде

Сила тяжести зависит также и от расстояния: чем дальше друг от друга два тела, тем меньше притяжение между ними. Вот почему Луна оказывает значительное влияние на земные приливы и отливы. Нахождение Солнца и Луны на одной оси вызывает прилив воды на сушу и ее отлив – в зависимости от расположения всех трех небесных тел друг относительно друга. Полнолуние и новолуние подсказывают наблюдателю, что гравитационное притяжение Солнца и Луны действует в одном направлении: полная Луна полностью открыта солнечному свету, а новолуние происходит, когда Луна полностью закрыта тенью Земли. Оба эти явления связаны с тем, что Солнце и Луна вместе вызывают наибольшее гравитационное притяжение Земли. Если освещена лишь часть Луны, то она находится под углом к Солнцу, так что сила притяжения будет слабее. Когда Луна и Солнце расположены на одной оси, их силы притяжения складываются, что приводит к высоким приливам. Когда они действуют в разных направлениях, то эти силы противостоят друг другу и результирующая сила оказывается куда более слабой, вызывая менее значительные квадратурные приливы. Самые высокие приливы бывают в ночь равноденствия, когда Солнце находится прямо над экватором, а Луна и Земля расположены на одной оси. Во время же солнцестояния амплитуда прилива минимальна.

Как сила тяжести действует на воздух?

Гравитация необходима, чтобы атмосфера оставалась на своем месте. Без силы тяжести воздух просто утек бы в космос. Сила тяжести направлена вниз, и она служит неотъемлемой составляющей любого атмосферного процесса. У поверхности Земли воздух сжимается под весом верхних слоев воздуха, так что давление здесь гораздо выше, чем на больших высотах. С высотой воздух становится более разреженным, так что в какой-то момент людям становится невозможно им дышать.

Гравитации противостоят локальные силы. Когда Солнце достаточно сильное и быстро нагревает планету, воздух у поверхности разогревается, становится менее плотным и поднимается вверх. Его быстро замещает воздух с других участков рядом с поверхностью, который снова разогревается и поднимается. В этом этом районе формируется собственная погода – облака, ливневые дожди, усиление ветра, изменение температуры. Это локализованная область более низкого давления, иными словами – зона восходящего воздуха. Когда Солнце садится и воздух охлаждается, давление у поверхности нормализуется, поскольку воздух теряет энергию и опускается вниз. Изменение давления воздуха – ключевой фактор, определяющий локальные погодные условия. Как и все остальные атмосферные процессы, сила притяжения всегда присутствует, но часто подвергается какой-то нейтрализации.

Погода и технологии

Можно ли полагаться только на прогноз погоды на сайте или в мобильном приложении?

Цифровизация все более стремительна, мы все больше и больше полагаемся на смартфоны и другие гаджеты в плане необходимой информации. Узнать прогноз погоды сейчас гораздо проще, чем в 1990-е годы, когда нужно было либо ждать выпуска новостей по телевидению, либо слушать прогноз по радио, либо читать его в газете. Сейчас новости доступны 24 часа в сутки, прогнозы погоды постоянно обновляются, а когда мы путешествуем, погодные мобильные приложения предлагают прогноз для любого города мира. Однако мы регулярно получаем одну и ту же жалобу: почему прогноз в приложении или на сайте меняется буквально каждый час? Чтобы ответить на этот вопрос, надо понимать, как именно составляется прогноз.

Прежде чем предсказывать погоду на будущее, нужно хорошо понять, какова погода в мире прямо сейчас. Для этого мы проводим наблюдения за погодой на поверхности – измеряем температуру, ветер, давление, влажность и облачный покров. В атмосферу выпускаются метеозонды, которые собирают данные с ее различных слоев. Самолеты, океанические буи, корабли и спутники тоже обеспечивают метеорологов значительным количеством данных. Каждый день миллионы метеосводок собираются по всему миру и отправляются во всемирные центры прогноза погоды, например, в Метеорологическое бюро Великобритании, Европейский центр по среднесрочному прогнозированию погоды, Японское метеорологическое агентство и Национальную службу погоды США. Чтобы превратить поступившие данные наблюдений в прогнозы, ученые разработали математические уравнения и программные коды, которые помогают определить то, как воздух ведет себя и формирует погоду во всем мире. Это так называемый прогноз погоды в цифровой форме – он требует сложных физических и математических вычислений, для которых нужна большая мощность компьютеров. В каждом из уже упомянутых крупных метеорологических центров имеются свои «суперкомпьютеры», которые способны переработать обилие данных, полученных в результате наблюдений, в прогнозы, проводя септиллионы (тысячи миллиардов) вычислений в секунду. В результате получается прогноз погоды на ближайшие несколько часов или дней.