Озонные дыры и гибель человечества

Карты (специалист сказал бы: «карты барической топографии поверхностей 500, 300 и 200 гПа») свидетельствуют о том, что ламинарное воздушное течение существует не только на определенной широте, но и на разных высотах. С изменением долготы может меняться и широта, то есть течение отнюдь не обязательно проходит вдоль линии постоянной широты, то есть вдоль параллели. Но это ламинарное течение воздуха имеет определенную структуру и по высоте: на разных высотах оно имеет разные характеристики. Для того, чтобы представить себе трехмерную, пространственную структуру ламинарных потоков в атмосфере, проследим, как изменяется скорость воздушных потоков с высотой. Если двигаться вверх от поверхности Земли, то скорость ветра растет. Максимальной величины скорости ветра достигают там, где кончается тропосфера и начинается стратосфера, то есть на границе тропосферы — в тропопаузе. Напомним, что этот уровень — это не просто игра в термины, а высота, ниже которой температура с ростом высоты уменьшается, а выше которой она с ростом высоты увеличивается. Кстати, этот перелом в высотном ходе температуры обусловлен только наличием озона выше этого уровня, то есть в стратосфере. Озон ловит солнечное излучение и превращает его в тепло, нагревая атмосферу на этих высотах.

Таким образом, факты говорят за то, что на этом переломном уровне в атмосфере (на тропопаузе) скорость ветра, направленного горизонтально, наибольшая, максимальная. Здесь, на тропопаузе, скорость поперек воздушного потока (в направлении вверх-вниз) меняется очень мало или вообще не меняется. Значит, условие образования ламинарного воздушного потока выполняется, поэтому на высоте тропопаузы должен существовать ламинарный воздушный поток, который препятствует турбулентному движению поперек себя, то есть через тропопаузу, или, другими словами, турбулентному обмену между стратосферой и тропосферой.

Метеорологи различают в каждом полушарии три различные воздушные массы: тропическую, умеренную (то есть умеренных, средних широт) и полярную (арктическую или антарктическую). На первый взгляд, это логично, поскольку в разных широтных поясах атмосфера по-разному нагревается солнечным излучением, поэтому должны быть разными и ее свойства, в том числе и характер движения. Но из этого факта отнюдь не следует, что должны быть резкие границы между воздушными массами на указанных широтах (низких, средних и высоких). Правда, по наблюдениям, эти границы почти непрерывно смещаются туда и обратно от некоторого среднего значения. Что это за границы, чем они создаются и чем регулируются? Они образуются ламинарными потоками воздуха (струйными течениями), о которых говорилось выше. Таким образом, в каждом полушарии имеются три «сосуда» с воздухом, которые отделены друг от друга подвижными перегородками — ламинарными потоками. Эти «перегородки» почти непроницаемы для турбулентных вихрей различных размеров (от сотен до тысяч километров). Эти сосуды (широтные воздушные массы) имеют определенную автономию. Не показательно ли, что пыль (аэрозоли), выброшенная в стратосферу после извержения вулкана Святая Елена (Сент-Хеленс) 18 мая 1980 года, в продолжение нескольких месяцев находилась в пределах своего широтного пояса (между 25 и 55^о северной широты). Она не могла выйти за пределы ламинарных потоков, которые ограничивали этот пояс с юга и севера. Кстати, ламинарные потоки не пропускают через себя не только турбулентные потоки, но и диффузионные, то есть перемещение вещества (той же вулканической пыли) путем диффузии. То же самое продемонстрировало и взрывное облако пыли, выброшенное в стратосферу вулканом Эль-Чичон (Мексика) 4 апреля 1982 года. Это облако, в отличие от описанного выше, находилось в тропической воздушной массе, за пределы которой пыль этого облака так и не вышла, хотя за три недели облако обошло весь земной шар.

Таким образом, на крупномасштабные турбулентные движения воздуха в земной атмосфере в глобальном масштабе наложены весьма существенные ограничения. Этими ограничениями служат ламинарные слои. Ламинарные слои практически совпадают со струйными течениями. В каждом полушарии имеются субтропические струйные течения, отделяющие низкоширотную атмосферу от высокоширотной, и полярно-фронтовые струйные течения, которые являются вторым барьером, отделяющим фронт полярных воздушных масс от воздушных масс средних (умеренных) широт. Кроме того, имеется глобальный ламинарный слой, который разделяет стратосферу и нижележащую тропосферу и также затрудняет переход турбулентных движений через него, то есть через тропопаузу.