Ауст Зигфрид - Погода

• Название: Погода
• Автор: Ауст Зигфрид
• Издательство: Слово
• Жанр: Природа и животные
• Год: 1994

Погода играет огромную роль в жизни каждого человека. Эта книга отвечает на многие вопросы из той области знания, в которой до сих пор остается немало загадок. Здесь рассказывается, как солнце, воздух и вода, взаимодействуя тысячами различных способов, создают погоду, которая никогда в точности не повторяется; как метеорологи составляют прогноз; как классифицируют облака и многое другое. Если искать ответы на все эти вопросы, то загадки погоды предстанут увлекательнейшей задачей, которую юный читатель может решить путем собственных наблюдений.

Художник Вольфганг Фрайтаг Перевод с немецкого Б. И. Запесской.

---

Что такое тропосфера?

Воздух, являющийся столь важной причиной образования погоды, окружает нашу планету сравнительно тонким слоем. Вся воздушная оболочка Земли называется атмосферой, но при этом она делится на несколько различных по толщине ярусов.

За погоду на нашей планете отвечает только нижний слой атмосферы — тропосфера. Ее средняя высота всего 11 километров (на экваторе она достигает 17 километров, над полюсами — от 7 до 8 километров), в то время как толщина всей воздушной шубы планеты доходит до 1000 километров. Если представить себе Землю как шар диаметром полтора метра, то вся пелена атмосферы будет составлять не более 10 сантиметров, а тропосферы соответственно — едва 1 миллиметр.

Изменчивые погодообразующие процессы, такие, как формирование облаков и выпадение осадков, происходят в нижнем ярусе атмосферы-в тропосфере. Ее высота составляет от 8 до 17 км.

Теплые дни — прохладные ночи

Почему бывает тепло и холодно?

Зимой мы надеваем теплые вещи, обычно темных цветов.

Летом наша одежда легче и, как правило, светлых тонов. Почему? Найти этому объяснение поможет простой опыт. Если положить на солнцепеке два бумажных листа — белый и черный, то через несколько минут черный станет ощутимо теплее белого. Оказывается, темные предметы лучше поглощают солнечное тепло, чем светлые. Поэтому в одежде темного цвета теплее, а в светлой прохладнее.

Если снова положить черный лист бумаги под лучи солнца и через две, пять, наконец, через десять минут пощупать его, то мы почувствуем, что он нагревается все сильнее. Чем лист светлее, тем дольше остается он прохладным.

Белый лист бумаги отражает солнечные лучи, черный поглощает их и потому скорее нагревается.

Нагрев можно измерить еще точнее, если воспользоваться двумя бумажными стаканчиками и двумя термометрами. Один из стаканчиков окрасим в черный цвет, другой пусть останется белым. Затем оба наполним водой и примерно на час оставим на солнце. Через некоторое время столбик ртути термометра в черном стаканчике поднимется выше, чем в белом.

Чем светлее предмет, тем медленнее солнце нагревает его. Это подтверждает опыт: вода в черном стаканчике будет теплее, чем в белам.

То же самое происходит и с землей. Солнце в течение дня освещает ее и нагревает сушу и море. При этом темные поверхности, например вспаханное поле, поглощают больше тепла, чем светлые, к примеру снежный покров, отражающий солнечные лучи. Чем дольше солнце освещает землю, тем больше она нагревается; ночью, когда солнце заходит, земля постепенно остывает.

Теплее значит легче

Теплый воздух поднимается вверх

Если в безветренную погоду развести костер, то видно, как дым от него поднимается вертикально вверх. Нагретый огнем воздух легче, чем холодный, окружающий его. Вот дым и устремляется вверх, как наполненный гелием воздушный шар.

Теплый воздух расширяется

Когда воздух нагревается, происходит еще кое — что. Его молекулы начинают двигаться быстрее; чем сильнее и чаще они при этом сталкиваются, тем больше удаляются друг от друга и занимают все больший объем. В этом нетрудно убедиться. Измерьте ниткой воздушный шарик и оставьте его на несколько минут под горячими лучами солнца. Спустя некоторое время вновь измерьте шарик, и вы увидите, что он раздулся. Воздух в шаре сохранил свой вес, но занимает теперь больший объем. Таким образом, нагретый воздух не только поднимается вверх, но и расширяется.

Движется ли холодный воздух?

Когда отопительные батареи нагреваются, то и нагретый ими воздух поднимается вверх. Если открыть форточку, то холодный воздух как бы вольется в комнату. Но вскоре и он нагреется и начнет подниматься вверх. Когда теплый и холодный потоки встречаются, возникает циркуляция воздуха.

Это легко проверить, прикрепив над батареями тонкие полоски бумаги. Вы убедитесь, что при циркуляции воздуха они устремятся вверх.

Когда теплый воздух поднимается вверх, его замещает холодный, устремляющийся следом за ним. Опыт с полосками бумаги делает этот процесс наглядным.

Как возникают ветры

Равномерно ли нагревается Земля?

Движение воздуха в комнате возникает тогда, когда температура в помещении не везде одинакова. В природе ветры возникают по той же причине.

Солнечные лучи в течение дня пронизывают воздушную оболочку Земли. Часть из них достигает поверхности — они нагревают почву, камни и скалы, воду морей и океанов. А те отдают это тепло окружающему воздуху, и воздушная оболочка — атмосфера — нагревается. Из опытов, о которых мы рассказывали на предыдущих страницах, уже известно, что за одно и то же время сильнее нагреваются темные предметы. Они как бы больше впитывают тепло. Точно так же неравномерно нагреваются вода и суша, отражающая меньше солнечных лучей.

Где воздух перемещается быстрее?

Светлые поверхности на Земле поглощают меньше тепла, чем темные. Асфальт, например, темный, поэтому заасфальтированная улица раскаляется собой. А так как горячий воздух поднимается вверх, с затененных мест, скажем из леса, на городские улицы начинают перемещаться более прохладные воздушные потоки. На своем пути холодный воздух подхватывает сухую листву, обрывки бумаги и другой мусор, кружит и увлекает за собой. Возникают маленькие вихри. Примерно таким же путем образуются и большие тропические вихри — ураганы и смерчи. Чем больше разница температур, тем быстрее движутся воздушные массы, тем сильнее ветер.

Как возникает ветер?

В течение дня суша нагревается быстрее и сильнее, чем море. С помощью простого опыта можно проследить за этим процессом. Положим в одну тарелку немного охлажденной земли, а в другую нальем немного воды. Потом выставим их на солнце. Спустя полчаса земля нагреется, а вода все еще останется довольно прохладной. Это подтвердит нам и термометр.

Так же и суша, как земля в тарелке, нагревается быстрее воды. Нагретый сушей воздух, как мы уже знаем, устремляется вверх, более прохладный с ближайшего водоема или с моря спешит занять его место, возникает движение воздуха: с воды на сушу дует ветер. В таком случае говорят о морском ветре.

В течение дня теплый воздух поднимается над сушей, холодный же с поверхности воды устремляется на его место. Так возникает морской ветер.

Почему ветер меняет направление?

Почва и горные породы нагреваются быстрее воды, они и остывают быстрее. Это тоже нетрудно доказать. Удалите в тарелке верхний слой земли, и вы убедитесь, что нижний слой все еще прохладен. Вода тоже прохладна, но разница температур между ее поверхностным слоем и слоями, лежащими глубже, не столь ощутима.

Когда солнце заходит, суша охлаждается быстрее воды, и возникает ветер, который дует уже с берега на море. Он так и называется — береговой.

Ночью суша охлаждается быстрее, чем поверхность воды. Более теплый воздух поднимается над водой, и более прохладный устремляется на его место: дует береговой ветер.

Горные скалы нагреваются солнцем сильнее, чем покрытые травами луга и долины. Воздух над горами устремляется вверх, его замещает воздух долин. Это низинный ветер. Ночью горные породы охлаждаются быстрее, теперь уже воздух с долин поднимается к небу, а на его место стекает воздух с гор. Дует горный ветер.

Воздух, нагревающийся днем на горных склонах, поднимается вверх, а внизу его замещает прохладный воздух: дует низинный ветер.

Ночью, напротив, воздух на склонах гор охлаждается вследствие охлаждения скальных пород и стекает в долину; так возникает горный ветер.

Круговорот воды в природе

Куда исчезает вода?

В сильную жару пруды и озера могут высохнуть. Что же происходит с их водой? Молекулы воздуха подхватывают молекулы воды и поднимают их. Вода испаряется. Из жидкого состояния она переходит в газообразное: превращается в невидимый пар.

Содержание паров воды в воздухе называется влажностью воздуха. Она не всегда одинакова и зависит от температуры. Так, воздух при температуре 20° содержит в четыре раза больше воды, чем при 0°.

Почему вода испаряется?

Тепло — вот причина этого явления. В течение дня вода луж, прудов, озер, рек и морей, влага, содержащаяся в растениях и животных, нагревается солнцем и испаряется. Она испаряется тем скорее, чем сильнее нагрета. Мы можем заметить это, если две одинаковых тарелки наполним равным количеством воды и одну из них выставим на солнцепек, а другую поместим в тень. Там, где воду согревают солнечные лучи, она испаряется быстрее, чем в той, что стоит в прохладном месте.