Юлий Медведев - Бросая вызов
В природе все стремится к равенству, поэтому воздух перетекает из области высокого давления в область низкого. Что обстоит именно так, убеждаешься всякий раз снова и снова, когда гвоздь протыкает камеру колеса и ты проклинаешь бессознательно этот закон природы. Куда как удобнее было бы обратное: проткнул дырку — и тотчас камера сама надулась. Путь атмосферного воздуха оттуда, где «надуто», туда, где «выпущено», — не кратчайший и не прямой. Густая воздушная масса заходит в область низкого давления церемонно, долго кружась, бочком, подобно тому, как шарик рулетки не сразу падает в ячейку, но повертевшись сперва по кругу и измотав нервы ожидающим.
Кажется странным, что, преодолевая перепад, воздух практически движется вдоль линии постоянного давления. Только синоптики могут это понять. Они говорят: «Ветер дует по изобаре».
Тронув голубоватую планету, излучение порождает еще одно первостатейное климатическое качество: атмосферную влажность. На нее влияет и температура, и облачность, и яркость солнечного сияния, и осадки…
Соседство вод и суши порождает характерное, отрадное в жару перемещение воздуха — бриз. Он морской, прохладный, замещает собою нагретые зыбящиеся вверх струи тепла над раскаленным дневным берегом. Эти струи в вышине, как и положено, холодеют, тяжелеют и садятся на подушку морского воздуха, которая выдавливается на сушу подрагивающим ветерком.
Ночь все остужает. Суша первая нагревается, первая и стынет, и ночные бризы веют с берега на море. Теперь камином водная гладь (о, вечернее морское купанье!), воздух всплывает над водами, чтобы сесть на сушу. Так и крутится воздушная карусель, пока небо ясно, не зашелохнет, не прогремит. Любезный соседский обмен бризами. Но подует посторонний ветер, от деликатных бризов не станет и следа.
Иное дело сезонные отношения более теплых континентов с прохладными морями и наоборот. От этих отношений бризы рождаются упорные, приблудный ветерок их не сломает. Бризы континентального ранга это муссоны, что в переводе с арабского — сезонные. На земном шаре сезонными облюбованы несколько тропических и субтропических районов, однако классическое исполнение дается в южной Азии. Муссоны подчиняются не столько местному, сколько глобальному распорядку. Ими управляют из центра. Они, как было сказано, зависят от тепло-прохладных отношений морей и суш, но не только. Есть им причина, территориально отдаленная от места действия. Она в тропиках. Там, где сходятся, проделав мертвую петлю, воздушные потоки с севера и юга (о мертвой петле речь впереди). Линия конфронтации потоков смещается: летом ползет вверх, к северу от экватора, зимой — вниз, к югу. В свою очередь, причина этой причины еще солиднее, она в недрах небесной механики, наклонившей с изящной небрежностью ось Земли.
От этого художества и пошла, поехала череда сезонов, и возникли сезонные разногласия между полушариями, поскольку один из полюсов бывает обращен вовнутрь околосолнечной орбиты, радостно созерцает светило, в то время когда другой обращен вовне, обижен; потом они меняются позициями, и с переменами па елозит вверх-вниз от экватора полоса наиболее круто падающих лучей, полоса высшей освещенности и нагретости. Крутится-вертится шар голубой, и линия точек наиболее жарких смещается, сдвигается на его поверхности и линия северо-южной конфронтации в атмосфере, сдвигаются и муссоны вверх-вниз, вверх-вниз…
Летние муссоны подобны дневным пляжным бризам, дующим в сторону берега. Летом сезонные надвигаются на сушу нескончаемыми, как утверждают европейцы, сводящими с ума дождями. Индия и северо-западная Африка — основные районы, поливаемые ими. Зимой обратное направление ветров. Индийские зимние муссоны в основном сухие, дуют с континента в море. Исключение составляют зимние ветры над Бенгальским берегом, приносящие дожди на южную оконечность субконтинента,
Летние муссоны поят урожаи густонаселенных районов Африки и Индии. Однако дождевое покрывало иногда сдвигается, оставляя непокрытыми обширные края. Это может случиться как бы нечаянно разок-другой, а может и заладиться, и тогда люди, животные и растения будут бедствовать.
Воспоминание о былой роскоши дождей сохранилось в «Тысяча и одной ночи». «…И Аллах великий (да будет слава ему!), — читаем рассказ Шехеразады в ночь 473-ю, — подчинил ему облако, которое шагало за ним, куда бы он ни шел, и лило на него обильную воду, и человек омывался ею и пил ее».
Передвижки муссонного покрывала отражают общую черту климата. Они ведь — муссоны — могут и обласкать кусок планеты. Но только за чей-то счет. Если у вас климат улучшился, значит, где-то он одновременно ухудшился.
Принципы, пыхтевшие в широкой груди паровоза
И бризы, и муссоны, атмосферная циркуляция в целом «основаны» в конечном счете на тех же принципах, что и паровая машина, вышедшая из моды в этом переменчивом мире (из-за низкого КПД), но детски простая и бессмертная. Принципы, пыхтевшие в широкой груди паровоза — да сохранится память о красоте его и величин, — те же, что колышат верхи дерев и гоняют тучки небесные.
Паровая машина состоит из четырех основных частей. Схема Главной Циркуляции Атмосферы — тоже. Первая часть паровика — камера сгорания, там вырабатывается тепло. Топка атмосферной машины — солнце. Отдалена от остальных частей на расстояние около полутораста миллионов километров, тем не менее доставляет тепла на двадцать три триллиона лошадиных сил ежедневно на протяжении миллиардов лет. Часть этого тепла, как мы говорили, отражается, как от зеркала, обратно в космос, но львиная доля расходуется на работу машины.
Вторая часть — котел, там тепло превращается в рабочее тело. Паровой котел атмосферной машины — конечно, тропические и субтропические районы. Они мощно испаряют воду и нагнетают «рабочий пар» в атмосферу.
Далее — цилиндр с поршнем. Энергию расширяющегося газа они заставляют работать. Атмосферная машина работает, чтобы перемещать саму себя, то есть груз в десять с половиной квадрильонов тонн, это в тысячи раз тяжелее всех грузов, перевозимых локомобилями, судами, самолетами, автомобилями за год.
Четвертая часть машины — конденсор. В нем рабочее тело охлаждается, пар превращается в воду, чтобы можно было все начать с начала. Охладители атмосферы расположены на полюсах и вокруг них. Там солнечного тепла поступает меньше, чем надо, чтобы покрыть тепловые расходы на радиацию.
Движение воздуха от экватора к полюсам и обратно напоминает курсирование пара в паровой машине.
Хотя атмосфера едина и неразрывна, мы можем, удобства ради, представлять ее как набор поршневых групп, пульсирующих то нежно, то порывисто.
Круглый год экваториальное пекло подымает вверх массы воздуха, откуда они растекаются к северу и югу, а на их место, в разреженное пространство, вплывает понизу более плотный воздух. На восхождение тратится энергия, и у верхних слоев атмосферы воздух охлажден. Сила собственного веса начинает тянуть этого безвольного пловца вниз.
Путешествие воздуха с тропиков к полюсу и обратно отнимает двенадцать дней. Так и крутилась бы эскалатором атмосфера поверху в сторону полюсов, понизу в сторону экватора, если б не вертелась волчком Земля, запущенная к тому же с изящной небрежностью.
Кориолисовы, они же куролесовы
Верчение Земли вокруг оси осложняет динамику атмосферы. А первым разобрался в осложнении такого рода Жискар Густав Кориолис (1792–1847), чем заслужил внимание и память всего человечества, а не только бильярдистов, которым он дал исчерпывающие рекомендации своей книгой «Математическая теория явлений бильярдной игры». Бильярдисты своего теоретика не знают, книгу его читать не в пример труднее, чем ударять шаром по шару, и мало кому, преуспевающему в практике, она доступна. Кориолис играл, однако, прилично. Этот молодой ветеран войны не только находил в бильярде материальное подспорье, спортивное удовлетворение, но и занятие для ума. Он, как это свойственно французскому (наверно, правильнее — галльскому) уму, от конкретной наглядной механики стуканий костяных шаров на зеленом поле перешел к рассмотрению соударений вообще, продвинул вперед теорию механизмов и машин, баллистику, а также понимание глобальных явлений— атмосферных, океанических. Слабый здоровьем, Кориолис нашел все же силы стать ассистентом профессора Политехнической школы, потом профессором и директором той школы, где царил гений Коши — великий его учитель и коллега, — и был избран, как и он, во Французскую академию наук.
Мастера прозвищ — студенты в годы моего студенчества называли кориолисовы силы куролесовыми. Весьма метко. Эти силы сбивают с толку. Прежде всего вас предупреждают сразу, что их нет. Не существует. Но с результатами действия несуществующих сил тем не менее надо считаться.
