Воздушная оболочка Земли

Невидимая и, казалось бы, невесомая, прозрачная воздушная оболочка Земли — атмосфера — защищает поверхность от значительной части опасного ультрафиолетового и другого высокоэнергетического излучения. Большинство небольших космических тел, входящих в атмосферу, разрушается и сгорает; метеоритом называют уже тот фрагмент, который достиг поверхности Земли

Как устроена атмосфера?

Воздушный океан, на дне которого мы живём, состоит из смеси разных газов. В сухом воздухе примерно 78% азота, 21% кислорода, а оставшуюся долю составляют прежде всего аргон, углекислый газ и другие газы. Для дыхания большинства животных и человека особенно важен кислород. В воздухе также содержатся пыль, пыльца растений… Примеси, поставляемые в атмосферу автомобилями и самолётами, заводами и рудниками, очень вредны и для природы, и для здоровья человека. Толщина тропосферы, нижнего слоя атмосферы, составляет 8—10 км в полярных широтах, но она увеличивается до 16—18 км в тропиках. Она содержит более 80% всей массы атмосферного воздуха и около 90% всего имеющегося в атмосфере водяного пара. Именно в тропосфере формируются облака, развиваются циклоны и антициклоны. Выше, до высоты 50—55 км, распространяется стратосфера, в которой находится озоновый слой, защищающий Землю от губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Плотность верхних слоёв атмосферы (мезосфера, термосфера, экзосфера) ничтожна, но там под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха и возникают «полярные сияния».

Слои атмосферы

Вода постоянно испаряется с поверхности рек, озёр, морей и океанов, из почвы, листьев растений. Пар поднимается вверх, из него образуются облака. Кучевые облака предвещают хорошую погоду. Высокие кучево-дождевые, или грозовые, облака чреваты грозой, ливнем или градом. Слоистые облака обычно приносят моросящие дожди. Высокие перистые облака осадков не приносят, но часто предвещают изменение погоды.

Самое дождливое и влажное место на Земле находится в небольшом г. Черрапунджи в индийском штате Мегхалая, там иногда за год выпадает до 22 м осадков! Зато во многих пустынях дождей не бывает годами.

Иногда, когда земля быстро остывает, облако образуется прямо на поверхности земли — это туман. Облака состоят из скопления капелек воды или кристалликов льда. Эти капельки сталкиваются, объединяются и становятся всё больше, до тех пор, пока они не станут такими тяжёлыми, что больше не смогут удержаться в воздухе. Зимой из облаков идёт снег, летом — дождь. Если усреднить годовое количество осадков по всей поверхности Земли, получится слой воды порядка одного метра, а не многих метров.

Кучевые облака

Ветер и его свойства

Для тропических широт характерны ветры, пассаты, постоянно направленные с северо-востока к экватору в Северном полушарии и с юго-востока к экватору — в Южном. Объяснил их происхождение английский астроном Джон Гадлей.

Воздушная оболочка нашей планеты находится в постоянном движении. Солнце нагревает поверхность земли, а от неё нагревается и воздух. Он расширяется и поднимается вверх, а на «освободившееся место» устремляется новая порция воздуха, и образуется ветер. Двести лет назад была придумана шкала силы ветра, шкала Бофорта. Ноль баллов означает штиль (полное безветрие). От лёгкого ветра в 2 балла шелестят листья на деревьях. Крепкий ветер в 8 баллов выворачивает наизнанку зонтики. Скорость штормового ветра в 9 баллов более 20 м/с. А ветер в 12 баллов называется ураганом. А на берегу моря или большого озера днём, когда суша нагрета сильнее, чем вода, с моря дует прохладный бриз. Ночью суша обычно остывает быстрее воды, поэтому направление бриза меняется: воздух движется с более холодной суши в сторону более тёплой водной поверхности.

В ряде районов Земли существуют устойчивые сезонные ветры, направление которых заметно меняется между тёплым и холодным сезонами. Такие ветры называют муссонами. Их формирование связано прежде всего с сезонными различиями нагрева суши и океана и возникающими из-за этого особенностями атмосферного давления и циркуляции.

Схема муссона

Зимой суша остывает, атмосферное давление над ней повышается, сухие и холодные муссоны дуют в сторону моря. В это время наступает засушливый сезон. Летом суша нагревается сильнее, чем море, и воздух над ней поднимается вверх, а на его место устремляется тёплый и влажный морской воздух. Наступает влажный сезон. В разных районах Земли существуют местные ветры: на юге Франции — мистраль, в Сибири — хиус, на Байкале — баргузин. В Альпах дует горячий фён, на некоторых побережьях — ледяная бора, которую также называют тамонтана или сарма.

Бора, от греческого слова «борей», обозначающего северный ветер, — это ледяной порывистый ветер. Он возникает, когда поток холодного воздуха встречает на своём пути препятствие, преодолев его, бора с силой обрушивается вниз. Распространена бора там, где невысокие горы граничат с морем. В России это Новороссийская и Геленджикская бухты. Ветер при боре достигает огромной скорости: в 1928 г. был зарегистрирован порыв ветра в 80 м/с. В результате боры в Новороссийской бухте в 1848 г. потерпели крушение шесть парусных судов. Во время боры в 1997 г. максимальная сила ветра достигала 62 м/с, а температура воздуха опускалась до –20 °C. В городе ветром вырывало деревья, обрывало линии электропередач. Эти ветры более или менее постоянны, то есть предсказуемы, они редко наносят такой большой ущерб, как внезапные стихийные бедствия.

Последствия боры

Стихийные бедствия

Вы уже прочитали о таких опасных природных явлениях, как землетрясения и извержения вулканов, которые иногда уносили тысячи человеческих жизней. Их нередко называют стихийными бедствиями. Некоторые атмосферные явления тоже довольно часто попадают в эту категорию, поэтому, чтобы не подвергать себя опасности, надо помнить об элементарных мерах предосторожности. «Люблю грозу в начале мая…» Но большинство людей всё-таки инстинктивно побаиваются этого природного явления. Раньше верили, что опасен сам гром. Не зря главные боги во многих религиях считались громовержцами. Поэтому устройство, отводящее во время грозы электрические разряды в землю, назвали громоотводом.

Молния

Однако на самом деле опасаться следует не грома, а мощного электрического разряда — молнии. Высокие и отдельно стоящие объекты действительно чаще подвергаются ударам молнии, однако разряд может попасть и в открытый участок земли или воды. Поэтому во время грозы нельзя укрываться под одиночным высоким деревом и опасно находиться в воде. Существуют многочисленные сообщения о шаровой молнии — редком светящемся явлении, природа которого до конца не объяснена. Надёжно предсказать её движение или дать универсальный сценарий поведения при таком наблюдении современная наука не позволяет.

  А вот град может за несколько минут не только полностью уничтожить урожай, но и нанести увечья людям и животным, ведь ледяные градины иногда достигают размера 13 см в диаметре и массы около килограмма. Обычная метель иногда коварно перерастает в многочасовой, если не многодневный снежный буран, подобный тому, который погубил антарктическую экспедицию Роберта Скотта.

Самые опасные убийцы, собирающие свою страшную дань и сегодня, — это засуха и наводнение. Они приводят к гибели миллионов людей, наносят такой урон сельскому хозяйству, что за ними следует массовый голод.

В низких широтах над океанами часто зарождаются тропические циклоны с ветрами страшной разрушительной силы — ураганы, как их называют в Атлантическом океане и на востоке Тихого океана. У побережья Евразии чаще используют китайское слово «тайфун», что означает «большой ветер». При урагане ветер движется по кругу, а сила его так велика, что он с лёгкостью срывает крыши с домов и вырывает с корнем деревья. Иногда при столкновении двух воздушных масс, температура и влажность которых резко отличается, возникает воронка — смерч, похожий на изогнутый извивающийся хобот слона, спускающийся из грозового облака и шарящий по земле. Смерч, как гигантский пылесос, всасывает всё, что попадается на пути. Сто лет назад смерч, проходя над районом Сокольники на окраине Москвы, перенёс на несколько сотен метров корову, которая совсем не пострадала и продолжила пастись. Особенно часты смерчи, или торнадо, как их называют на равнинах, расположенных между Скалистыми горами и Аппалачами в Северной Америке. Вспомните историю девочки Элли, чей домик торнадо перенёс в Волшебную страну Оз.

Смерч

Погода и ее прогноз

Наблюдать за погодой и пытаться её предсказать начали ещё первобытные племена. От наших прапрадедов дошло множество «верных» примет погоды. Надёжность таких примет, как «на Ефимия метель — вся Масленая неделя метельная» или «на Ефимия в полдень солнце — будет ранняя весна» весьма сомнительна. А вот когда говорят «солнце всходит красное — на метель» или «яркие звёзды — к морозу, тусклые — к оттепели», это почти всегда сбывается. Не все уверены, что «всякая погода благодать».

Барометр

Найдутся любители и холода, и дождя, но вот неожиданных перемен погоды не любит никто. Чтобы не попасть под дождь или не задыхаться от жары в тёплом свитере, надо лишь обращать внимание на прогноз погоды. Знать, какой погода будет в ближайшие дни, полезно всем. Но есть люди, для работы которых прогноз погоды очень важен: лётчики и моряки, альпинисты и спасатели. Прогнозы погоды предупреждают людей о приближении гроз и ливней, о перемещениях ураганов и о смерчах.

  Составляют прогнозы погоды синоптики, обработав огромное количество данных, полученных с размещённых по всему земному шару метеостанций и с метеорологических спутников, следящих за состоянием атмосферы Земли из космоса. Спутниковую информацию в составлении прогнозов погоды стали использовать с 1960 г.

Всемирная метеорологическая организация запустила программу Всемирной службы погоды (World Weather Watch) в 1963 г. Сегодня глобальные наблюдения собираются наземными станциями, судами, буями, самолётами и спутниками, а данные и прогнозы быстро обмениваются между национальными и международными метеорологическими центрами. А какая сегодня погода? Разные люди ответят на этот простой вопрос по-разному. Один из важнейших показателей погоды — температура воздуха.

Систематические наблюдения за погодой начались в России 10 апреля 1722 г. по указу Петра I. Через два года была создана первая метеорологическая станция. В XIX в. метеорологическая сеть России стала лучшей в мире.

  В прогнозе погоды важны все данные: температура воздуха и его влажность, давление, сила ветра и его направление: северный ветер обычно приносит похолодание, западный — осадки. Но даже самая холодная погода не так страшна, если нет ветра. А не самая сильная жара невыносима при высокой влажности. Ещё один важнейший показатель погоды — атмосферное давление. Вашим бабушкам и дедушкам приходится следить за ним и принимать лекарства при резких изменениях давления. И в заключение несколько интересных цифр.

Самая высокая температура на Земле (+59 °C) была отмечена в пустыне Сахаре, а самая низкая в Антарктиде (–89,2 °C). В нашей столице Москве зимой 1940 г. столбик термометра опустился ниже 42 °C, а самый жаркий день (+38,2 °C) был летом 2010 г.

Работники метеостанции работают и днём и ночью