Дерзкие мысли о климате

Подойдя к такому заключению, мы, кажется, лишили себя последней надежды хоть как-нибудь предвидеть возможные изменения климата под воздействием человека. Тем более печально, что отвергаемое нами представление фактически завоевало мир, широко популяризировалось прессой и в ряду многих безвестных факторов климатоформирования стало знакомым хотя и непонятным широким слоям читающей публики. Но что можно сделать? Лучше горькая правда, чем сладкая ложь. Но не будем отчаиваться! Ложные теории тем и коварны, что они сдерживают мысль к более правдивым толкованиям. Ну а мы попытаемся далее найти путь к поискам более обнадеживающего не только прогноза изменений климата, но и перспективного способа управления им.

8.2. Почему атмосфера обгоняет вращение земли?

Во вводной части (2.2.) мы отметили неполноту современных объяснений глобальной циркуляции атмосферы и, пытаясь найти ей более удовлетворительное объяснение, поддержали мысль о гипотетической модели этого явления в образе двух гигантских «тайфунов, обволакивающих всю Землю и вращающихся вокруг её полюсов». Как уже показано на прикидочных оценках, эта модель кажется полнее соответствует наблюдаемой общей картине глобальной циркуляции атмосферы, что дает повод надеяться на перспективность её дальнейшего развития.

Можно полагать, что полное объяснение глобального преимущественно одностороннего и обгоняющего вращение самой Земли движения атмосферы будет получено как необходимое, по мере выяснения глубокой сути основного представления о земном тяготении, поскольку, как мы уже заметили, всякое движение неживой природы на планетах осуществляется работой силы тяготения.

Но не будем пассивно ждать появления последней истины в этой проблеме, а рассмотрим возможную причину однонаправленного вращения основной массы атмосферы в той связи явлений, которая определяется вращением самого земного шара вокруг собственной оси. Принимая, согласно законам механики, что поднимающаяся над экватором масса теплого воздуха должна сохранять инерцию линейной скорости вращения земной поверхности вдоль экватора, не сложно догадаться, что вместе с подъемом на высоту, то есть с увеличением радиуса окружного движения вокруг центра вращения, атмосфера должна здесь отставать от вращения земной поверхности. Скорость такого отставания, выражающегося в смещении атмосферы относительно земной поверхности с востока на запад, невелика и зависит от того, на какую высоту поднимется атмосфера. Например, на высоте 5 км из-за увеличения длины окружности на 31 км, атмосфера будет смещаться над земной поверхностью на запад со скоростью 36 см/с, а на высоте 15 км – более 1 м/с. Так может объясняться наблюдаемое преобладание однонаправленного восточного переноса атмосферы над экватором. Очевидно, что подъём и опускание атмосферы вследствие её периодического нагревания и охлаждения осуществляется силой притяжения, возбуждающей конвекцию.

Теперь заметим, что вращение как всей массы самой Земли, так и параллельное однонаправленное глобальное (в прямом смысле этого слова) вращение её атмосферы на всех широтах, совершается вокруг воображаемой земной оси, пронизывающей её северный и южный полюса. Это уточнение позволяет относительное вращение атмосферы по мере её смещения по меридиану от экватора к полюсам сопоставлять с изменением окружной скорости движения самой поверхности Земли на соответствующих широтах.

Но нам еще надо уяснить, почему атмосфера смещается от экватора к полюсам, если мы, как показано выше, не согласились с тем, что причиной этого явления может быть разность атмосферных давлений между экватором и полюсами, поскольку расстояние между ними очень велико. Впервые мысль о причине меридионального смещения атмосферы высказал английский механик и астроном Джон Хэндли ещё 250 лет назад. Он считал, что поскольку Земля получает больше тепла на экваторе, чем у полюсов, то воздух, нагретый там, поднимаясь, устремляется к полюсам, и охлаждаясь вновь опускается и возвращается к экватору вдоль поверхности Земли. Позднее стало известно, что воздух в высоких слоях охлаждается значительно раньше, чем успевает достичь полюсов, а прямые движения атмосферы между экватором и полюсами ни туда и ни обратно вообще не являются типичными, то ученые – метеорологи предпочли раздробить циркуляцию атмосферы между экватором и полюсами на несколько самостоятельных отрезков, названных ячейками циркуляции. В этом случае теория стала лучше согласовываться и с действительным направлением ветров и с различием давлений, но все ещё остается несовершенной. Идея Хэндли лично мне представляется более правильной, чем теория, построенная лишь на разностях атмосферных давлений.