Павел Астапенко - Вопросы о погоде
Избыточное тепло внешней среды может привести к тепловому истощению либо к тепловому удару. Последствия теплового истощения менее опасны, чем теплового удара, но оба заболевания следует считать серьезными, требующими врачебной помощи. Перегрев организма влечет за собой нарушение работы механизма терморегуляции, а это ведет к нарушению функций кровообращения и некоторых центров головного мозга. Чем скорее будут восстановлены эти функции, тем менее опасны будут последствия заболеваний.
3.22. Что представляет собой тепловой баланс тела человека?
Известно, что температура поверхности тела человека в зависимости от внешних условий и его состояния может меняться в значительных пределах, превышающих 20°C. Соответственно меняется теплоощущение.
Экспериментальным путем установлено, что при температуре поверхности тела ниже 29°C подавляющее большинство людей начинает ощущать холод, а при температуре выше 34,5°C – чрезмерное тепло. Наиболее комфортная температура поверхности тела – 33°C.
При стабильной температуре поверхности тела тепло-ощущение человека остается неизменным, приток и расход тепла в организме оказываются сбалансированными. Тепловой баланс тела человека можно выразить в виде уравнения; составляющими его членами будут: радиационный баланс поверхности тела Р, теплопродуктивность организма М (определяемая в среднем количеством и калорийностью пищи, усвоенной в данный момент времени), затраты тепла на испарение И, турбулентный поток тепла от поверхности тела Т. Таким образом: Р + М = И + Т.
Это упрощенное выражение уравнения теплового баланса не учитывает такие относительно малые члены, как, например, потеря тепла при дыхании. Она приобретает сколь-либо существенное значение только при низких температурах воздуха. Кроме того, тепловой баланс тела человека в одежде будет определяться также теплоизолирующим влиянием одежды и его выражение приобретет более сложный вид.
3.23. Как изменяются в течение года отдельные составляющие теплового баланса человеческого тела?
По данным исследований М. И. Будыко, в условиях умеренной зоны Европейской части страны летом главным источником тепла для человека является приход коротковолновой радиации. Основные затраты тепла в условиях теплой летней погоды составляют затраты на испарение, которые могут составить до 75-80% всех затрат тепла. Зимой, в условиях низких температур наружного воздуха, резко возрастает роль турбулентной теплоотдачи. Последняя может составить до 50-60% общих затрат тепла. В этом случае на долю испарения останется менее половины затрат, а при сильных морозах – и того меньше: до 20-25%.
3.24. Как велика зона благоприятного для человека теплового режима в Европейской части нашей страны?
Летом эта зона, по данным М. И. Будыко, очень обширна – она простирается от южного побережья Белого моря до западных отрогов Кавказского хребта и южной оконечности Уральских гор на юго-востоке. Границами этой зоны являются изолинии 29°C и 34,5°C, представляющие средние температуры поверхности тела одетого человека в июле (жирные сплошные линии на рис. 9). Для неодетого человека северная граница зоны благоприятного термического режима проходит приблизительно вдоль 60-й параллели, от Ленинграда на восток, то есть на 400-500 км южнее, чем для легко одетого человека. На том же рисунке она показана пунктирной линией.
КАПРИЗЫ ПОГОДЫ
Хотя выражение «капризы погоды» существует едва ли не во всех языках мира и объяснять смысл этого устойчивого словосочетания нет особой необходимости, все же условимся, что будем понимать здесь под ним не совсем обычные сочетания метеорологических условий, складывающиеся время от времени в том или ином уголке планеты и своей неожиданностью или своеобразием вызывающие наше удивление, а иной раз и озабоченность…
Конечно, необычность погоды – вещь весьма относительная. Скажем, выпадение снега летом где-либо на Огненной Земле, на крайнем юге Америки или на мысе Нордкап, на крайнем севере Европы, – явление не такое уж привычное, но все же никого особенно не удивляющее, а вот снег в тропических районах Африки в разгар южноафриканского лета, выпавший в январе 1979 года в г. Мапуту, и удивил, и озадачил не только жителей страны Мозамбик, но и метеорологов обоих полушарий Земли. Накануне термометр показывал 42°C, стояла привычная тропическая жара – и вдруг горизонт заволокли темные облака, повалил снег и температура сразу упала на 27°C. Это ли не каприз погоды? Хотя снег тут же растаял и вскоре пошел обыкновенный тропический ливень, для жителей Мапуту этот снегопад явился событием исключительным, о котором будут вспоминать как о чуде.
В тот же январский день 1979 года, в разгар зимы северного полушария, в Нью-Йорке шел проливной дождь. Если дождь зимой в расположенном на берегу океана Нью-Йорке, пусть и редко, но все же бывает, то в центре континентальной Сибири, в г. Красноярске, дождь в разгар зимы, в первой декаде января 1975 года, явился не меньшей неожиданностью, чем снег летом в Мапуту…
Поистине погода способна удивлять нас своими капризами. Никого не удивляют летние грозы, особенно жителей южных районов нашей страны. Значительно реже случаются грозы на севере, а на берегу холодного Чукотского моря они вообще редкость. Обычны при грозах раскаты грома и сверкание молний, однако шаровую молнию при грозе видеть удается очень немногим – явление это кратковременное и случается нечасто. Тем удивительнее кажется гроза, разразившаяся в 1972 году над поселком Полярное на Чукотке. В дом семьи строителя Егорова влетела шаровая молния, которая затем пробила каменную стену и вышла на улицу. Сообщение об этом было опубликовано в газете «Правда» 17 июля 1972 года.
В масштабах земного шара капризам погоды нет числа, они бесконечно разнообразны, но имеют, как правило, одну общую черту – возникают неожиданно и их очень редко удается предсказать синоптикам, хотя иногда все же удается.
В чем же причины этих капризов? Какова их природа и как следует к ним относиться: как к явлениям случайным, сродни чудесам, или как к явлениям, хотя и редким, но закономерным, не таящим в себе ничего странного и непостижимого? Попробуем разобраться.
4.1. Как часто на Земле наблюдаются капризы погоды, не стало ли их больше в последнее время?
Случаи необычного хода погоды, ее отклонений от привычной «нормы» для какой-то местности наблюдаются, в масштабах земного шара практически каждый день. Так же ежедневно происходили такие случаи и в прошлом, но теперь благодаря современным средствам связи и лучше налаженному обмену информацией мы об этом узнаем чаще и регулярнее, чем это было, скажем, в прошлом веке. Поэтому может показаться, что сейчас погода стала более капризной, чем была раньше. На самом же деле климат Земли и все явления погоды за последние две тысячи лет существенно не менялись, во всяком случае в какую-либо одну сторону.
Секретариат Всемирной метеорологической организации (ВМО) в своем ежеквартальном бюллетене помещает из года в год обзор важнейших явлений погоды на Земле, повлекших за собой серьезные последствия – человеческие жертвы, массовую гибель скота, потери урожая, разрушения и опустошения городов и сел, многомиллионные убытки и т. п. Каждый год число стран, где наблюдаются такого рода явления, составляет несколько десятков. Средства массовой информации ежедневно сообщают о случаях сильных дождей, вызвавших наводнения, о засухах и связанных с ними лесных пожарах, о выпадении града, погубившего посевы и урожаи винограда или фруктов, о снежных заносах и лавинах в горах и т. п. Каждый такой случай происходит в каком-то определенном районе, сравнительно редко разные по характеру события повторяются в одном и том же месте. Земля велика, и на ее поверхности постоянно наблюдается самая разнообразная погода: и хорошая, и плохая, и такая, как обычно, и совсем не похожая на повседневную, отличная от той, к которой люди привыкли. В одном месте она теплее, чем обычно, в другом – холоднее, в одном – суше, в другом – дождливее и т. д. Однако привычные условия погоды остаются незамеченными, а каждое отклонение погоды от привычного хода вызывает интерес, становится заметным.
4.2. Можно ли предсказать капризы погоды?
В принципе можно, но не все. Прогноз капризов погоды связан с субъективными факторами – зависит от квалификации, опыта и даже личности синоптика: ведь трудно предусмотреть в прогнозе явление, до сих пор никогда в данной местности не наблюдавшееся (как, например, шаровая молния в Полярном или снег в Мапуту). У синоптиков недалекого прошлого было в ходу неписаное «железное» правило, которое внушали старшие коллеги своим младшим, начинающим товарищам по профессии: «Не предсказывай то, чего не бывает в природе». Иными словами, составляя прогноз погоды, надо учитывать пределы изменения прогнозируемых характеристик, известные в климатологии. Логически все верно. Но ведь случаются и исключения – и касаются они как раз редких или даже крайне редких явлений, не зафиксированных в климатических справочниках. Они-то и воспринимаются как капризы погоды! Внедрение расчетных методов в практику составления прогнозов погоды, основанное на использовании ЭВМ, внесло изменения в положение дела с прогнозом редких явлений, но далеко не всех, так как не все метеорологические элементы можно предвычислять. Атмосферное давление, например, можно. И самое высокое значение атмосферного давления, никогда раньше не фиксировавшееся на Земле, было правильно спрогнозировано ЭВМ: оно составило 1083,2 гПа и было отмечено на станции Агата (Советская Арктика) 31 декабря 1968 года. Предвычисление ливней, гроз, града, смерчей и других подобных явлений, к сожалению, пока невозможно с требуемой точностью. Отсюда и трудности предсказания капризов погоды.
