Павел Астапенко - Вопросы о погоде
20.2. Почему при морозе из выхлопных труб автомобилей вылетают клубы пара, похожие на облака, а при другой погоде – только дым?
В морозную погоду за автомобилями действительно возникают небольшие облака, но не пара, а мелких капелек воды и ледяных кристалликов. Водяной пар – это невидимый человеческому глазу газ, он прозрачен, как и другие газы, входящие в состав воздуха. Называются эти облака конденсационными, они возникают из водяного пара, который образуется при сгорании в двигателе автомобиля жидкого топлива. При морозе вылетающий из выхлопной трубы автомобиля пар мгновенно охлаждается, переходит в капельки воды или в ледяные кристаллики – образуется конденсационный след или облако. При более теплой погоде охлаждение пара оказывается недостаточным и он остается невидимым. Дым за автомобилем является результатом неполного сгорания топлива, он может быть при любой погоде, его возникновение зависит не от погоды, а от качества регулировки зажигания двигателя.
20.3. Почему иногда на море, когда Солнце скрывается за горизонтом, над местом, где оно только что скрылось, вдруг вспыхивает и тут же гаснет яркий изумрудно-зеленый свет?
Это так называемый зеленый луч. Его можно иной раз наблюдать в тихую ясную погоду при большой прозрачности воздуха не только в момент захода, но и при восходе солнца. Чаще всего это удается при ровном открытом горизонте, на берегу моря или озера.
Возникновение зеленого луча объясняется рефракцией и дисперсией солнечного света, то есть искривлением его лучей и их разложением на цвета спектра от красного до фиолетового. Угол преломления солнечных лучей наибольший у горизонта, и при низком положении солнца его свет мог бы представляться радужно-многоцветным, если бы не рассеивающее и ослабляющее влияние толщи атмосферного воздуха (максимальной для солнечного луча при восходе и заходе солнца). Но так как рассеяние световых лучей тем сильнее, чем короче длина волны, то меньше других ослабляются красные тона, в какие обычно и окрашивается небосклон при восходе и закате солнца. В тех же случаях, когда воздух особенно прозрачный при спокойном состоянии атмосферы, сохраняются не полностью рассеянными и лучи синей части спектра: бывает виден (хотя и очень редко) даже голубой цвет, а несколько чаще – зеленый, давший название всему явлению.
Длится это явление всего 1-2 секунды, но на впервые увидевшего его производит очень сильное впечатление, особенно если выпадает случай увидеть в момент его возникновения не только небо на горизонте, но и стеклянные шары фонарей уличного освещения или обращенные к источнику этого необычного света окна зданий, на мгновение меняющие свою окраску и приобретающие яркий, очень чистый изумрудно-зеленый цвет.
20.4. 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 еще и вращение Земли, которое отклоняет все частицы вправо от их первоначального направления движения. Но движение воды ограничено берегами ручьев 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, приближенно 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.
20.5. Почему в сырую погоду при тумане шум электрички слышен в лесу дальше, чем в сухую погоду?
Скорость звука в воде в несколько раз больше, чем в воздухе. При тумане в воздухе находится бесчисленное множество мелких капелек воды, улучшающих звукопроницаемость туманного воздуха, отчего шум электропоезда, как и любой другой звук, слышен лучше, чем когда воздух чист, не содержит водяных капелек. Этот эффект можно наблюдать не только в лесу, но и в поле, над озером или над другими поверхностями. Скорость звука зависит от того, в какой среде распространяются звуковые волны: в воздухе она равна 330 м/с, в воде 1500 м/с, а в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. Таким образом, при дожде и тумане или при снегопаде, то есть в смеси воздуха с каплями воды или кристалликами льда, она будет несколько больше, чем при сухой погоде (следует учитывать еще и то, что капли и снежинки рассеивают звук). Будет ошибочным упрощать дело, связывая скорость звука с плотностью воздуха. Тем более, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого. Скорость прохождения звуковых волн в воздухе определяется не количеством содержащегося в нем водяного пара, а количеством и размерами капелек воды и кристалликов льда.
20.6. 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 пленку воды, выплескиваемой 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 сами должны быть 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 над собой вполне понятную логическую основу.
20.7. Правда ли, что при грозе скисает молоко?
Да, правда. Это связано, скорее всего, с тем, что тепловым грозам предшествует влажная теплая погода, благоприятствующая развитию молочнокислых бактерий. Само атмосферное электричество, разряды которого происходят при грозе, прямого отношения к скисанию молока, по-видимому, не имеет – ведь молоко не скисает при грозе, когда оно стоит в погребе или в холодильнике, где сохраняется низкая температура, не способствующая развитию молочнокислых бактерий.
20.8. Почему ранней весной в лесу деревья иногда «стреляют»?
Это лопается кора на стволах деревьев, нагреваемых с одной стороны солнечными лучами и остающихся холодными с другой – теневой – стороны. Разность температур в коре дерева создает большие напряжения, в результате чего кора местами разрывается с сильным и резким звуком, напоминающим выстрел.
20.9. Правда ли, что некоторые растения способны выделять вредные вещества?
В местностях, где почва сильно загрязнена промышленными отходами, некоторые растения действительно могут выделять в воздух пары ядовитых веществ. В частности, тростник способен через поры (устьица) выделять пары ртути, в большом количестве содержащиеся в почве, загрязненной промышленными отходами (как это имело место в штате Нью-Йорк в пойме ручья у оз. Онондага, что было установлено исследованиями ученых местного университета Кожуховским и Джонсоном).
20.10. Почему море бывает разного цвета – то веселое, голубое, то грустное, серое?
Цвет поверхности моря, как и воды в озере или реке, зависит главным образом от состояния неба, цвет которого отражается в воде. При ясной солнечной погоде небо – голубое, и такого же «веселого» цвета бывает вода в море; при пасмурном, хмуром небе, которое заволокли облака, и море кажется темным, «грустным».
Но зависимость цвета моря от состояния неба не только в этом. Состояние неба определяет еще и освещенность самой воды, а следовательно, и состав спектра лучей, отражаемых и испускаемых водной поверхностью. Определенную, хотя и не основную, роль играет также то, насколько спокойна водная поверхность и, кроме того, насколько чиста вода, сколько содержится в ней примесей, какие растворены соли и т. п.
20.11. Как снег может согревать землю и растения, ведь он холодный?
Снег, покрывающий землю, подобен одеялу: сам по себе он тепла не дает, но препятствует потере тепла земной поверхностью, уменьшает промерзание почвы и способствует лучшему сохранению корневой системы растений. Благодаря пористости, то есть наличию между снежинками свободного пространства, в котором находится воздух, снег обладает теплоизоляционными свойствами, особенно когда он рыхлый и сухой, или, как говорят, пушистый. В ясные морозные ночи поверхность снега выхолаживается лучеиспусканием в атмосферу и в космическое пространство, но на некоторой глубине в снегу и под снегом температура сохраняется значительно более высокая, чем на его поверхности, и, кроме того, снежный покров препятствует лучеиспусканию прикрываемой им поверхности.
