Архив номеров НиТ

Метеорология и природные явления

  • Метеорологическая машина Прокова Дивиша


    Впервые идея о существовании атмосферного электричества появилась, когда было высказано предположение о том, что молния представляет собой не что иное, как гигантскую электрическую искру. Первым, кто сделал такое предположение в 1710 году, был, по-видимому, английский физик Вильям Уолл. Он наблюдал вспышку и потрескивание, когда близко подносил палец к наэлектризованному куску янтаря, и пришел к выводу, что «вероятно, это в какой-то мере напоминает молнию и гром». Потребовалось около полувека исканий и черновой работы ученых в разных странах (И. Винклера в Германии, В. Франклина в Америке, Т. Ф. Далибара во Франции, М. В. Ломоносова и Г. В. Рихмана в России), чтобы версия об электрической природе молнии превратилась в неопровержимый научный факт и привела к нахождению принципа грозозащиты.

  • Смертоносные лучи из облаков


    В 1991 г., вскоре после того как с космического челнока Atlantis была запущена на орбиту новая космическая обсерватория, Джеральд Фишман (Gerald Fishman) из Центра управления космическими полетами NASA им. Маршалла увидел, что происходит нечто странное. Гамма-обсерватория им. Комптона, измеряющая мощность излучения космических источников гамма-лучей, таких как нейтронные звезды и остатки сверхновых, начала регистрировать яркие миллисекундные всплески гамма-излучения, идущего не из космического пространства, а со стороны Земли.

  • Погода и космос. Часть 2. Земные причины вариаций атмосферной и космической погоды


    Обсудим кратко земные причины вариаций атмосферной и космической погоды, вызванные источниками сейсмического, вулканического и атмосферного (атмосферно-океанического) происхождения.
    Сейсмические процессы сопровождаются генерацией квазистатических электрических и магнитных полей, электромагнитного излучения, выходом газов (в том числе и радиоактивного радона), нагревом приземной атмосферы, генерацией инфразвука и низкочастотных волн плотности атмосферы, называемых внутренними гравитационными волнами.

  • Погода и космос. Часть 1


    Еще на заре цивилизации первобытные люди догадались, что Солнце — источник жизни на Земле. Солнце давало им пищу, тепло, регулировало их жизнь. Солнце обожествляли, ему поклонялись, ему приносили жертвы. У всех народов Солнце было главным богом.
    Потребовалось около 1 млн лет, чтобы на смену обожествления Солнца пришли научные представления об истинной роли Солнца, о механизмах воздействия светила на биосферу и организм человека.

  • Тайфун Хайян. Самый сильный метеорологический удар по планете. Часть 2


    ТЦ — сложный для моделирования объект. До настоящего времени неоднократно предпринимались попытки построить его эмпирические, аналитические и компьютерные модели. Простейшей и в то же время достаточно адекватной является аналитическая модель ТЦ известного советского геофизика В.В. Шулейкина. Модель предполагает, что траектории частиц воздуха представляют собой логарифмические спирали.
    Каждый циклон имеет внутреннюю границу с радиусом 10…20 км. Внутри ТЦ расположен глаз, в пределах которого скорость ветра близка к нулю. На расстоянии 10…20 км от центра глаза скорость достигает максимального значения, далее к периферии она убывает и стремится к нулю на внешней границе ТЦ радиусом 420…750 км. В пределах ТЦ имеет смысл выделить ядро циклона с радиусом, изменяющимся от 10…20 до 150…280 км. В пределах ядра вертикальная составляющая скорости частиц воздуха направлена вверх, за ядром, напротив, — вниз. Ядро может выделяться и по другим признакам, описывающим тот или иной физический процесс.

  • Тайфун Хайян. Самый сильный метеорологический удар по планете. Часть 1


    Тайфун Хайян (в переводе с китайского — буревестник) относится к самым мощным за всю историю наблюдений. Зародился он в Тихоокеанском регионе 4 ноября 2013 г. и просуществовал около недели. Скорость ветра достигала 315 км/ч (87.5 м/с), а в порывах ветра — 380 км/ч (106 м/с). Давление в центре тайфуна составляло 895 гПа, что примерно на 125 гПа (или 12%) меньше нормального атмосферного давления.
    По оценкам автора, энергия тайфуна приближалась к 1020 Дж, а максимальная мощность — к 1015 Вт. Для сравнения укажем, что энергия тайфуна превышала в 10…100 раз энергию сильнейшего землетрясения или извержения вулкана. Энергия тайфуна примерно равнялась 1 миллиону «хиросим» (энерговыделение бомбы, сброшенной на Хиросиму, было около 1014 Дж). Все человечество потребляет мощность примерно в 500 раз меньшую указанной мощности тайфуна. Диаметр тайфуна был около 500 км, по высоте он простирался более чем на 10 км.

  • Искусственные осадки. Средство повышения урожайности сельхозкультур или эффективное оружие


    Человек может создать собственными руками на Земле такой ад, который не способен описать никакой фантаст. Человечество пока не научилось изменять погоду по собственному желанию. Даже предсказывая погоду, синоптики часто ошибаются. Но кое-что ученые все же умеют...
    В 69 году н.э. римский император Веспасиан, известный своим крылатым изречением: «деньги не пахнут», как-то сказал, что все возможное оружие уже было изобретено — но в данном случае оказался крайне не прав.
    Войны, которые велись до начала XX в., не отличались существенным воздействием на природу. Поэтому долгое время эти аспекты не исследовались, хотя «фрагментарные» экскурсы в данную проблему наблюдались, особенно у военных историков. Например, у отца истории Геродота упоминается первый случай нанесения серьезного урона природе во время войны между персами и скифами в 512 г. до н.э. Скифы под предводительством царя Колоксая для предотвращения нашествия войск персидского царя Дария впервые применили тактику «выжженной земли», уничтожая при своем отступлении растительность, жилища, засыпая (а зачастую и заражая) источники воды.

  • Пыльный котел


    то был один из самых кошмарных эпизодов американской истории XX века. В тридцатых годах в США развернулся тяжелый экономический кризис. И вдруг к нему добавилось другое несчастье: страну атаковали страшные пылевые бури, из-за которых пришлось совсем худо. Откуда взялась эта напасть? И что вообще это было такое? Над этими вопросами специалисты бьются и поныне…
    Этот период, начавшийся в 1930 году и затянувшийся до 1936-го (а кое-где — до 1940-го), называют по-разному. Самое «хитрое» название — «Пыльный котел» (Dust Bowl), хотя это тяжелое время порой называют проще и эмоциональнее —«грязные тридцатые»…
    Все эти годы в американских и канадских прериях на Великих равнинах творилось нечто невообразимое. На территорию обрушилось сразу два бедствия: страшная засуха и мощные пылевые бури, гонявшие над землей целые тучи из частичек почвы. Естественно, в таких условиях не только сельское хозяйство, но и любая жизнедеятельность просто невозможна.

  • Ураганы - вечная проблема?


    Тропики — самое горячее место на Земле. Здесь Солнце, находящееся в зените, наиболее сильно нагревает сушу и океан, поверхностная температура которых оказывается самой высокой. Средним и полярным широтам достается намного меньше солнечного тепла. Чтобы избежать тропического перегрева и равномерно распределить тепло по планете, природа привела в действие воздушные и морские течения (муссоны, пассаты, Гольфстрим), которые из-за своей медлительности не справляются полностью с задачей глобального переноса тепла. На помощь приходят тропические циклоны, вихревые потоки в атмосфере, дающие более быстрый и эффективный отвод солнечной энергии из экваториальной зоны. Тропические циклоны возникают в результате трения воздушных потоков о поверхность суши (океана) и действия силы Кориолиса, связанной с вращением Земли. Самые мощные и разрушительные циклоны — тропические штормы и ураганы. Они — неизбежные и весьма полезные проявления земной погоды, осуществляющие быстрый перенос тепла. Без них Земле грозил бы «тепловой удар», наверное, еще более страшный, чем сами ураганы. Отсюда, однако, не следует, что на их разрушительную силу нельзя повлиять. Молнии — тоже неизбежный и полезный этап развития грозы, но их угрозу успешно устранил молниеотвод Б. Франклина, неудачно названный «громоотводом».

  • Кто возьмет смерч за хобот?


    Может показаться, что о молнии мы знаем все. Виднейшие ученые, например, Ю. Райзер и Э. Базелян в России, В. Раков и М.А. Юман в США, и многие другие построили десятки моделей, которые должны дать детальное описание явления на уровне современного знания. Однако основа лежащих в этих моделях научных представлений появилась четыре века назад, когда были сделаны электрофорные машины. В них заряд создается в результате трения друг о друга вращающихся дисков, и по мере его накопления в конденсаторах — лейденских банках — между электродами с сильным треском пробивает искра, точь-в-точь похожая на молнию. Тогда-то, за 150—200 лет до Максвелла и Фарадея, Гальвани и Вольта, возникла мысль, что атмосферное электричество появляется как и в электрофорной машине в результате трения друг о друга составляющих облака частиц. И заряд равномерно распределяется по облаку. На самом деле что именно происходит на небе, как образуются заряды электричества и как они распределяются, достоверно неизвестно и доныне. Это обстоятельство, впрочем, не мешает кочевать из монографии в монографию древних умозрительных представлений, выдаваемых за истину. В то же время экспериментальные попытки зарядить искусственно созданные в лабораториях облака до нужного заряда успехом не увенчались.

  • Климатическая бомба замедленного действия


    Парадоксальность утверждения, что глобальное потепление — это дело рук человека, показалась мне особенно очевидной летним днем 1976 г., когда я с семьей отдыхал на пляже в Лонг-Айленде. Было очень жарко, и, чтобы не обжечься о раскаленный песок, мы расположились поближе к воде. После полудня жара спала, подул свежий ветер.
    Как раз тем летом я и мои коллеги из Института космических исследований Годдарда оценивали влияние парниковых газов на климат Земли. Мы уже знали, что образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека газы, в первую очередь углекислый газ и хлорфторуглероды, окутывают Землю, подобно одеялу, и задерживают идущее от нее тепловое излучение, которое в противном случае рассеивалось бы в космосе. По нашим оценкам, газовый экран создает тепловой эффект, равный двум ваттам на квадратный метр. Такой же результат мы бы получили, если бы опутали всю Землю сетью елочных гирлянд — по две круглосуточно горящих лампочки мощностью 1 Вт на каждый квадратный метр.

  • Атмосферное оружие


    Метеорологическое оружие наиболее изучено и опробовано на практике. Применение его, в отличие от климатического, локально и краткосрочно. Провоцирование ливней, образование наводнений и затоплений территорий для затруднения передвижения войск и тяжелой техники, рассеивание облаков в районе бомбометания для обеспечения прицеливания по точечным целям — вот типичное применение метеорологического оружия. Для того, чтобы рассеять облачность, вызвав обильные осадки и наводнения, на площади несколько тысяч квадратных километров достаточно рассеять око-до сотни килограмм йодистого серебра и йодистого свинца. Для кучевого облака в неустойчивом состоянии — несколько килограмм йодистого серебра.

  • Серебристые облака


    Серебристые облака — самые высокие облачные образования в земной атмосфере, образующиеся на высотах 70-95 км. Их называют также полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Именно последнее название, наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.

  • Молния - карающая рука богов?


    Сначала – определим некоторые понятия, которые мы будем употреблять в этой статье:
    Линейная молния – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере между облаками или между облаками и земной поверхностью, напряжением миллионы вольт, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды.
    Шаровая молния (ШМ) - светящийся сгусток горячего газа, изредка появляющийся в грозовых погодных условиях.
    Гроза – это электрические разряды в мощных кучево-дождевых облаках, сопровождаемые вспышкой света (молнией) и резкими звуковыми раскатами (громом).

  • Загадка песков


    Дюны Большого Песчаного Моря стоят подобно горам под яростным напором могучего горячего ветра Хамсина, продувающего Египетскую Сахару. Они окутаны легендами: здесь под песками погребены древние армии, а баснословные сокровища потерянных городов еще ждут своих открывателей. Но в 1930 г. эти мифы оказались под угрозой. Пришли исследователи со своими верблюдами, машинами, непрочными бипланами и исколесили пузырящиеся пески вдоль и поперек в поисках легендарного оазиса с названием Зерзура. Они так и не нашли Зерзуру, зато Патрик Клейтон, инспектор Египетского Геологического Обозрения, натолкнулся на нечто почти столь же фантастическое.

  • Зимнее и летнее время


    Разделить всю Землю на часовые пояса по 15 градусов в каждом, а за нулевую линию взять Гринвичский меридиан – середину нулевого пояса – предложил Канадский инженер-связист С. Флеминг. Внутри пояса время принимается всюду одинаковым, а на границе переводят стрелки на час вперед или назад. В 1883 г. идею Флеминга приняло правительство США. А в 1884 году на международной конференции в Вашингтоне 26 стран подписали соглашение о часовых поясах и поясном времени. На конференции были и представители России. Новый счет времени не понравился по той же причине, по какой Россия упрямо держалась за версту и пуд: любое изменение представлялось «потрясением основ» и толчком к «народному брожению».

  • Смертельная волна


    Землетрясение, случившееся 26 декабря 2004 года у берегов Индонезии, стало причиной гигантской волны - цунами, которое обрушилось на остров Суматра, Шри-Ланку, острова у берегов Таиланда, восточное побережье Индии, Мальдивские острова и даже на береговую зону в Сомали в Восточной Африке. Цунами унесло жизни около 300 тысяч человек и причинило огромный материальный ущерб. По оценкам ООН, это крупнейшая природная катастрофа, постигшая человечество за последние 100 лет. Что же такое цунами, как и где возникает это явление и можно ли его предсказать!
    Термин "цунами" пришел из японского языка и дословна означает "большая волна в заливе". Цунами возникает во время землетрясения в море или в океане, когда создаются условия для образования в толще воды мощных волн. Эти волны расходятся во все стороны от эпицентра, который представляет собой проекцию гипоцентра - условного центра очага землетрясения - на поверхность морского дна. Очаг располагается в толще Земли на некоторой глубине, чаще всего в пределах нескольких десятков километров. Именно там, в области очага, возникают напряжения и деформации горных пород, которые приводят к разрывам и высвобождению накопившейся энергии.