Дерзкие мысли о климате

Дробление воздухообмена между экватором и полюсами на замкнутые ячейки способствует тому, что воздух, поднимающийся над экватором, не достигает полюсов и не способен донести тропического тепла до полярных широт, то есть исключает, отсекает атмосферный теплообмен между низкими и высокими широтами, почему и возникает столь разительные, отмеченные выше контрасты в теплообеспеченности этих частей земного шара. Зарубежные исследователи чаще выделяют три ячейки дробления атмосферных масс между экватором и полюсами, но вовсе не исключено, что их может быть много, поскольку формирование этих ячеек может определяться даже суточными циклами нагревания и охлаждения атмосферы. Здесь можно отметить то очевидное следствие возникновения ячеек в воздушных массах, что общего прямого обмена всей атмосферы между низкими и высокими широтами не существует. Значит, не существует и предполагавшегося нашими учеными отмеченного выше, геострофического ветра для всей массы атмосферы, хотя полностью его существование исключить нельзя.

Обратим внимание на то, что высота сравнительно плотной атмосферы на разных широтах существенно различается: на экваторе она составляет 16…18 км, на полюсах – 8… 10 км и на средних широтах соответственно имеет среднюю между указанными высоту. Иногда можно встретить объяснение этого случая ньютоновской центробежной силой, которой объясняется и «приплюснутость» самого земного шара у полюсов. Но это не совсем согласуется с тем известным фактом, что среднее давление атмосферы на экваторе больше, чем на полюсах. Мне представляется, что большую высоту атмосферы на экваторе можно объяснить тем, что здесь существенно больше испаряется влаги и поднимающийся пар не только увеличивает объём атмосферы, но и поднимает за собою воздух выше, чем он может подниматься сам без пара. Здесь, как в большой кастрюле над малым очагом огня, закипающая вода поднимается горкой, а затем скатывается в сторону. Так, надо думать, и над экватором, поднявшаяся выше всей атмосферы масса воздуха скатывается в сторону высоких широт. И только для этой массы, имеющей малую долю от всей массы атмосферы, вероятно, приемлемо представление о геострофическом ветре, но уже не в связи с разностью давлений. Тут интересно проследить, что же ждет эту «скатившуюся» часть верхней атмосферы. По мере удаления от экватора линейная скорость вращения земной поверхности из-за уменьшения радиуса вращения вокруг оси уменьшается, в то время как атмосфера, поднявшаяся на самую большую высоту и смещающаяся в сторону высоких широт, стремится сохранить энергию движения, заданного на более низкой широте, то есть будет смещаться со все большей, относительно земной поверхности, скоростью, обгоняя вращение земной поверхности в соответствии с широтой. Это сохранение момента движения тем более возможно, что никаких тормозящих движение сопротивлений верхняя атмосфера не встречает.

При смещении от экватора, скажем до 20° широты любого из полушарий, ничем не сдерживаемые высоко поднятые массы воздуха, будут по инерции перемещаться вдоль широты на восток, обгоняя вращение земной поверхности уже со скоростью 45 км/ч, а сместившись до 40° и 60° любой из широт, они соответственно могут приобрести скорости 110–112 км/ч и более 250 км/ч.

Теперь мы попутно дополним дальнейшие рассуждения, заметив, что именно таким путем могут формироваться в высоких слоях тропосферы во многом ещё загадочные, струйные течения. Отметим их характерные особенности. Их длина составляет тысячи километров, ширина сотни километров, и толщина несколько километров.

Максимальная скорость ветра по горизонтальным осям струйных течений колеблется от 110 до 250–350 км/ч. Струйные течения существенно влияют на путевую скорость высотных самолётов. Летом струйные течения располагаются выше, чем зимой, что опять же объясняется увеличением летнего нагрева атмосферы. Основное направление переноса воздуха в струйных течениях – с запада на восток. Встречающиеся современные объяснения природы струйных течений чаще опираются на указания о возникающих в тропосфере значительных различий в давлениях, хотя представить, как могут возникать большие различия давлений, способные вызывать такой разгон скоростей ветра, да еще в одном направлении и в очень разряженной атмосфере, оказывается трудно. Между тем, я не зря перечислил все основные особенности струйных течений, ибо они логично вытекают из описанной выше причины смещения верхних масс тропосферы в высокие широты и из причины приобретения (а точнее сохранения) высоких скоростей их движения вдоль широты.