По книге П. Д. Астапенко     

   Что такое метеорология?

Своё название наука «метеорология» получила от греческого слова «метеора», означающего «нечто в небе»; буквально это наука о метеорах. Бывают гидрометеоры (дождь, снег, град), воздушные метеоры (ветер, пыльные бури), литометеоры (пыль, пыльца), светящиеся метеоры (радуги, миражи), огненные метеоры (молнии) и т. д. Все эти явления изучает метеорология, которую называют также «наукой о погоде». Такое более простое толкование этого слова достаточно точно отражает её содержание и в настоящее время наиболее употребительно.

В последнее время в метеорологии поставлена задача активного воздействия на атмосферу.

   Кто такие синоптики?

Синоптики – это метеорологи, специализирующиеся на анализе атмосферных физических процессов и предсказании будущего состояния погоды. Важнейшим элементом их работы над решением этой задачи является синоптическая карта, то есть географическая карта, на которой отражено состояние погоды на некоторой сравнительной большой территории, что позволяет обозревать погоду одновременно на большом пространстве. По-гречески «синоптикос» - обозревающий всё вместе. Это греческое слово и дало название профессии метеоролога-синоптика, синоптической карте погоды и науке о предсказании погоды – синоптике.

С внедрением в метеорологию методов предвычисления погоды с помощью ЭВМ стало возможным в принципе решать задачу прогноза некоторых метеорологических элементов и без синоптической карты. Но полный прогноз погоды и в наши дни невозможен без синоптической карты. Таким образом, и в современных условиях слово «синоптик» соответствует своему первоначальному смыслу.

   Что такое погода?

Погода - это состояние атмосферы в какой-то физический момент или отрезок времени, которое характеризуется совокупностью метеорологических величин и явлений. Можно говорить о погоде, наблюдаемой в данную минуту или наблюдавшейся в какой-то момент в прошлом, о погоде одного дня, месяца или сезона.

Характеризуют погоду или с помощью приблизительных, упрощённых, обобщающих терминов (облачная, дождливая, тёплая, сухая, жаркая, холодная, ветреная, сырая), или всей совокупностью метеорологических величин (например: полная облачность, дождь, ветер северный, температура воздуха 10°С и т.д.

   Что такое климат?

Современные учёные рассматривают климат как комплексное понятие, целую совокупность состояний всей системы океан – суша – атмосфера на протяжении нескольких десятилетий.

Климат является одной из физико-географических характеристик местности, и, таким образом, он определяется прежде всего географическим положением последней, то есть широтой, распределением суши и моря, характером суши. В формировании климата любой местности большую роль играет её высота над уровнем моря, а климата морских побережий и островных стран – течения в океане.

   Куда дует ветер?

Ветер – это движение воздуха. Как и вода, всегда текущая с более высокого места в более низкое, воздух тоже движется из места с более высоким атмосферным давлением в место, где давление меньше. На движущуюся воду и на воздух влияет ещё и вращение Земли, которое отклоняет все частицы вправо от их первоначального движения. Но движение воды ограничено берегами ручьёв и рек или стенками труб, а движение воздуха таких ограничений не имеет. Поэтому воздух движется не прямо от высокого давления к низкому, а в сторону, вправо от такого направления, оставляя центр низкого давления левее направления своего движения, как бы обегая этот центр. Вот и получается, что ветер дует не вдоль прямой, а вдоль изогнутой, приближённо круговой линии. Вокруг центров низкого давления – в циклонах – ветер дует против часовой стрелки, а вокруг центров высокого давления – в антициклонах – по часовой стрелке. Такое направление ветра бывает в северном полушарии, а в южном – оно противоположное. Но так как размеры циклонов и антициклонов очень большие – сотни и тысячи километров, то кривизна движения воздуха нами не ощущается.

   Что такое циклоны и антициклоны?

Циклонами называются области низкого атмосферного давления; антициклонами – области высокого давления. В антициклонах погода чаще всего бывает лучше, чем в циклонах. Но погодные условия определяются далеко не только одним атмосферным давлением.
Крупномасштабные вихри в атмосфере, какими являются циклоны и антициклоны, могут иметь различную высоту распространения от земной поверхности. В природе чаще всего встречаются тропосферные вихри. Но бывают атмосферные вихри, развитые от поверхности земли до очень больших высот, их циркуляция сохраняется не только в нижней, но и в верхней стратосфере. Таковыми часто бывают зимние полярные циклоны, иногда значительно выше тропопаузы простираются и мощные антициклоны.
Летом во время полярного дня, над высокими широтами в стратосфере обычно формируются обширные антициклоны, не прослеживающиеся в нижней тропосфере. Такого типа атмосферные вихри называют высотными. Высотные циклоны и антициклоны могут формироваться даже за пределами стратосферы – в мезосфере.

   Что такое атмосферный фронт и как предсказывается его приближение?

Атмосферный фронт – это поверхность раздела (или переходная зона) двух воздушных масс, обладающих различными свойствами, то есть отличающихся одна от другой по своим основным характеристикам: температуре, влажности, прозрачности, содержанию пыли и других примесей. Ширина такой зоны у земной поверхности – несколько десятков километров, вертикальная мощность – несколько километров. Как правило, с атмосферными фронтами связана характерная облачность. Чаще всего это целая система облаков высоко-слоистых и сопутствующих им облаков верхнего и нижнего ярусов. На атмосферных фронтах наблюдаются многие явления, характерные для ненастной погоды, в том числе значительные осадки, сильный ветер, иногда грозы, пыльные бури или метели и т. п.
Атмосферные фронты существуют в основном в циклонах и на их периферийных участках, в так называемых барических ложбинах, где в нижних слоях атмосферы всегда наблюдается сходимость воздушных потоков, необходимая для сохранения контрастов между двумя воздушными массами, то есть для существования самого фронта. Прохождение ложбины сопровождается характерным изменением скорости и направления ветра и, в зависимости от типа фронта (холодного, тёплого), появлением в определённой последовательности облаков и осадков.
Предсказывается приближение фронта по всему комплексу характерных для него признаков, и прежде всего – по предвычисляемому положению циклонов и их ложбин, в которых располагаются атмосферные фронты.

   Какие осадки предсказывать труднее всего?

Труднее всего предсказывать выпадение осадков из облаков, которых ещё нет и возникновение которых ещё только ожидается. Так как в этом случае «прогноз составляется по прогнозу», то вероятность правильности прогноза осадков будет равна произведению вероятностей правильности двух прогнозов (например, при оправдываемости каждого вида прогноза в отдельности, равной 0,8, итоговая вероятность окажется равной 0,64). Иначе говоря, вероятность ошибки возрастает. Следовательно, легче прогнозировать осадки из которых выпадает дождь или снег в другом районе, откуда облака и осадки могут прийти с воздушным потоком в интересующий нас район. Так бывает при фронтальных осадках, охватывающий большой район и перемещающихся с определённой закономерностью. Труднее предвидеть осадки в безоблачную погоду при отсутствии атмосферных фронтов: нужно определить возможность развития внутримассовой облачности и достижения ею такой стадии, когда облака начнут давать осадки. Можно ошибиться в оценке интенсивности процесса и определении времени начала выпадения осадков и, наконец, что весьма существенно, - в месте выпадения осадков при правильном прогнозе двух предшествующих деталей: осадки из развивающегося отдельного кучево-дождевого облака могут выпасть не в том пункте, в котором их ожидали, а рядом, в нескольких километрах в стороне, поскольку они будут носить локальный характер, свойственный внутримассовым ливневым осадкам. Ливни выпадают пятнами; даже в пределах одного города они могут быть в одном районе и не быть в соседнем, чего не случается с обильными дождями или снегопадами.

Ещё труднее предсказать вид осадков из отдельных облаков: выпадет ли просто дождь или дождь с градом. В итоге можно сказать, что труднее всего предвидеть выпадение определённого вида внутримассовых осадков в конкретном месте, в определённое время. Именно поэтому такого вида прогнозы составляются не для отдельных населённых пунктов, а для района. Для таких осадков вполне правомерны формулировки типа: «местами кратковременные ливневые дожди». Мы не вправе требовать от синоптиков больше того, что они в состоянии дать.

   Что такое геомагнитный полюс?

Это точка пересечения магнитной оси Земли с её поверхностью. Местоположение геомагнитных полюсов устанавливается теоретическим путём – оно вычисляется, исходя из допущения, что Земля представляет собой однородно намагниченную сферу, магнитная ось которой составляет с осью вращения Земли угол около 11гр 30 мин. К середине 20 столетия координаты геомагнитных полюсов Земли были: 78°36' с.ш., 70°6' з. д. и 78°36' ю.ш., 109° 54' в. д.

На Южном геомагнитном полюсе, который впервые был достигнут санно-тракторным поездом Второй Советской антарктической экспедицией под руководством А. Ф. Трешникова 16 декабря 1957 г., была создана научная станция Восток. Южный геомагнитный полюс оказался на высоте 3500 м над уровнем моря, в точке, удалённой от расположенной на побережье станции Мирный на 1410 км. Это одно из самых суровых мест на Земле. Здесь температура воздуха более 6 месяцев в году держится ниже -60° С!

Насколько значительно влияние океана на температурный режим атмосферы? Мировой океан является устойчиво работающим нагревателем земной атмосферы. Его поверхность отражает незначительную часть падающих на Землю солнечных лучей. Большая же часть солнечного тепла поглощается водой океана. Запасая летом тепло, океан постепенно отдаёт его атмосфере в холодную часть года. Это происходит многими путями: он нагревает воздух непосредственно над своей поверхностью, излучает тепло, поглощаемое содержащимся в воздухе водяным паром и углекислым газом, отдаёт тепло на испарение воды, пары которой затем при конденсации нагревают воздух, и, наконец, выделяет тепло в воздух вместе с мельчайшими каплями водяных брызг, уносимых ветром с его поверхности при волнении. Конечно, с атмосферным воздухом взаимодействует, нагревая его, не вся толща воды океана, а лишь его поверхностный слой. Реальное значение имеют изменения температуры воды на поверхности океана, даже на десятые доли градуса.

   Что такое потолок самолёта?

Это наибольшая высота, на которую может подняться самолёт при определённом режиме полёта. Потолок самолёта зависит от его конструкции, рассчитанной на стандартные условия состояния атмосферы. При горизонтальном полёте двигатели самолёта имеют некоторый запас мощности – избыток тяги. Используя который можно набирать высоту. То есть иметь в полёте некоторую вертикальную скорость. Высота, на которой у самолёта иссякает избыток тяги и вертикальная скорость становится равной нулю, и есть теоретический потолок самолёта. Однако на такой высоте устойчивость и управляемость самолёта становятся недостаточными, и в интересах обеспечения безопасности полётов пользуются практическим потолком, или так называемой предельно допустимой высотой полёта, на которой максимальная вертикальная скорость равна для реактивных самолётов 5 м/с, а для поршневых 0,5 м/с.

В реальной обстановке конкретного полёта он может несколько изменяться в зависимости от фактически наблюдающихся атмосферных условий, отличных от расчётных значений стандартной атмосферы.

   Правда ли, что дождь, при котором на поверхности луж образуются пузыри, скоро кончается?

Пузыри на воде во время дождя образуются при ударе падающих дождевых капель о воду, когда под плёнку воды, выплёскиваемой наверх, попадает воздух. Чтобы пузыри были достаточно крупными и хорошо заметными и к тому же были способны сохраняться на поверхности воды достаточно долго, чтобы их можно было увидеть, - капли дождя должны быть сами очень крупными. Крупные капли бывают при ливнях, а ливни, как правило, непродолжительны: ливневой дождь очень сильный, но короткий – он выпадает из отдельных, сравнительно небольших, хотя и сильно развитых по высоте кучево-дождевых облаков. Поэтому замеченная особенность дождя, образующего пузыри на лужах, быстро заканчиваться имеет под собой вполне понятную логическую основу.

   Что такое «Огни Святого Эльма»?

Кольцевидное или пучкообразное свечение заострённых предметов, в том числе верхушек рей и мачт кораблей, называется огнями святого Эльма. В далёком прошлом это явление сильно поражало воображение моряков и воспринималось ими как предупреждение покровителя моряков Святого Эльма о приближении грозы. Суть его состоит в следующем: при усилении электрического поля поверхность некоторых тел получает электрический заряд высокого потенциала; вследствие этого происходит пробой электрического сопротивления воздуха у верхушек заострённых предметов, где наблюдается истечение электрического заряда. Таким образом, огни Святого Эльма действительно являются признаком возрастания напряженности электрического поля, то есть предгрозовой обстановки.