Молодость древней науки

В одном лишь штате Индиана пострадали 22 города и сотни ферм. Небольшие города Рашвилл и Алто (штат Техас) разрушены полностью. Свыше 400 домов превращены в груды кирпича и досок. Трагедия усугубилась тем, что в большинстве мест ураганы пронеслись ночью. Мало кто слышал предупреждение о надвигающейся опасности, переданное службой погоды по радио.

О силе смерчей можно судить по тому, что лодки и катера, стоящие у причала на озере Эри, были подняты в воздух и закинуты в центр прибрежного города. Ветер поднимал над землей автомобили с пассажирами, переворачивал автобусы, опрокидывал железнодорожные вагоны. В городе Мэрион рухнул магазин, в котором находилось около 200 покупателей.

Наводнение обрушилось на штат Миннесота. Свыше 20 тысяч человек лишились крова. Воды реки Миссисипи угрожали столице штата — городу Сент-Пол. Говорят, что в этих местах такого наводнения не было с 1890 года. Столь грозные атмосферные явления имеют непосредственное отношение к географии, тем более что не во всех районах земного шара случаются смерчи такой силы…

А электричество в атмосфере? А загадочные свойства молний, вдруг срывающих одежду с человека, но оставляющих его невредимым?.. А таинственные шаровые молнии?

Короче говоря, о тропосфере и ее особенностях действительно можно рассказывать до бесконечности, но в данной книге автор ограничен рамками поставленной задачи: рассказать о предмете исследования физической географии, о биогеносфере, и поэтому дальше будет говориться о воздушной оболочке с этих позиций. Она будет рассмотрена прежде всего как именно часть биогеносферы.

Основной компонент тропосферы — воздух. Средний состав чистого, лишенного влаги и минеральной пыли воздуха на уровне моря почти одинаков для любого района земного шара. По объему в воздухе содержится 78,08 % азота, 20,9 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % углекислого газа, 0,0005 % гелия и т. п.

Означает ли это, что нижняя оболочка атмосферы — тропосфера — повсюду однородна?

Нет, было бы глубочайшим заблуждением заключить, что если средний состав воздуха повсюду одинаков, то и свойства тропосферы по всей Земле остаются неизменными.

Они изменяются, и изменяются очень сильно, потому что тропосфера — это не просто воздух, это прежде всего природный комплекс. Важнейшие особенности тропосферы зависят от того, что в природе к воздуху всегда в том или ином количестве примешивается влага (в виде водяного пара, мелких капель воды, кристалликов льда), минеральная пыль (частицы горных пород, почвы, морская соль), и от того, что воздух всегда содержит запасы тепла.

Содержащиеся в воздухе водяные пары повышают его теплоемкость. Это во-первых. Во-вторых, теплоемкость водяного пара (0,477) в два раза больше теплоемкости сухого воздуха (0,238). А это означает, что запасы тепла в воздухе зависят в какой-то степени и от его влажности. В то же время от запасов тепла, от температуры воздуха зависит влагоемкость воздуха, то есть то количество влаги, которое он способен в себя «вобрать»: теплый воздух способен «вобрать» в себя больше влаги, чем холодный. Эти сложные, «перекрещивающиеся» взаимовлияния чрезвычайно важны, ими во многом объясняется климатический режим Земли.

Заметную роль в тропосфере играет запыленность. С ней связано такое физическое свойство воздуха, как прозрачность. Для литосферы обычен отрицательный электрический заряд; его же сохраняет и минеральная пыль в атмосфере. Вода чаще всего имеет положительный заряд, и при насыщении воздуха влагой пылинки играют роль ядер конденсации — способствуют образованию осадков.

Но с физико-географической точки зрения особенно важно то, что и влажность и запыленность воздуха в различных местах земного шара не одинаковы. Например, над океанами в воздухе больше влаги, чем минеральной пыли, а над пустынями — наоборот. А это наряду с неравномерным распределением тепла приводит к неоднородности тропосферы, к различиям в свойствах отдельных ее частей; получается так, что в этой чрезвычайно подвижной воздушной оболочке имеются массы воздуха со своими особыми свойствами.

Их так и называют — воздушные массы. Вот как определяет воздушные массы известный советский климатолог С. П. Хромов. Воздушные массы, пишет он, это «обширные и более или менее обособленные части нижнего основного слоя атмосферы — тропосферы, размеры которых соизмеримы с частями материков и океанов, перемещающиеся как одно целое в одном из течений атмосферы и обладающие достаточной однородностью свойств. Это значит, что температура, влажность и запыленность воздуха в пределах воздушных масс меняются в горизонтальном направлении достаточно медленно (имеют малые горизонтальные градиенты) и можно установить некоторые пределы значений для каждой из этих величин, характерные для всей воздушной массы в целом. Другие метеорологические элементы, облачность и осадки, обладают в воздушной массе определенными качественными особенностями, отличающими массу данного типа от масс других типов».