СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОГОДОЙ. Люди во все времена мечтают управлять погодой. То есть мы хотим, чтобы дождь заданной интенсивности лил в нужное нам время и на нужном месте. Мы хотим также, чтобы летом тёплая солнечная погода была в нужное нам время и в нужных местах, чтобы не было засухи, а зимой, чтобы не свирествовали метели и морозы. Мы хотим, чтобы ураганы и бури, смерчи и торнадо, тайфуны и циклоны, если от них нельзя избавиться, то, чтобы все эти явления атмосферы, по меньшей мере, обходили стороной наши города и поселения. Фантасты в своих произведениях давно уже в этом преуспели. А возможно ли управление погодой в действительности? С точки зрения человека погода может комфортной и не комфортной. Но это, конечно, субъективная оценка. Комфортная погода для жителя, например, Африки - европейцу из-за повышенной температуры атмосферы, может показаться невыносимой. Белому же медведю, привыкшему к суровому климату Арктики, невыносимым кажется уже европейское лето. В целом погода на нашей планете Земля зависит от поступающего на неё солнечного тепла. Поступление этого тепла на поверхность планеты в первую очередь зависит от геграфической широты. Но погода на каждом конкретном участке земной поверхности - это не только его температура, но и температура прилегающей атмосферы. Атмосфера же - дама капризная. Она получает свою долю тепла не от Солнца, а от земной поверхности и редко стоит на одном месте. Именно атмосфера своими ветрами, ураганами, Циклонами, Антициклонами, тайфунами, смерчами и торнадо и создаёт везде то, что мы называем погодой. Можно коротко сказать, что погоду делают вертикальные вихри атмосферы у поверхности Земли. Управлять погодой - это значит в первую очередь научиться управлять атмосферными вихрями. А возможно ли управление этими вихрями? В некоторых странах юговосточной Азии нанимают колдунов и экстрасенсов, чтобы те для безопасности полётов разгоняли тучи над крупными аэропортами. Вряд ли бы им платили деньги за безделье. У нас в России колдунов и экстрасенсов, не нанимают, но тучи разгонять над аэродромами и городами мы уже умеем. Это, конечно, еще нельзя называть "управлением погодой", но, по сути, является первым шагом в данном направлении. Реальные действия для разгона туч у нас уже проводятся в Москве в дни майских праздников и в дни проведения воинских парадов. Мероприятия эти обходятся государству недёшево. Тратятся сотни тонн авиационного бензина и десятки тонн дорогих химикатов для их распыления в тучах. При этом все эти химикаты и продукты сожжённого бензина оседают в итоге на территорию города и его окрестности. Немало достаётся и нашим дыхательным путям. А ведь разогнать тучи или, наоборот, вызвать дождь на каком-то определённом месте можно при гораздо меньших затратах и практически без ущерба для окружающей среды. Речь, конечно, идёт не колдунах и экстрасенсах, а о возможностях при помощи современной техники создавать в атмосфере вихри с нужным направлением вращательного движения. В конце 70-х годов прошлого века мы с приятелем (С Волковым Дмитрием Викторовичем) на свои средства проводили эксперименты по созданию возможного имульсного реактивного двигателя. Главным отличием предполагаемого изобретения от уже известных решений подобного двигателя было применение ударных волн и их закрутка в специальной вихревой камере. (Смотри в подробнее этом же разделе "Самиздата" статью: "Импульсный реактивный двигатель"). Экспериментальная установка состояла из вихревой камеры и зарядной трубки, которая одним своим концом ввёртывалась тангенциально в цилиндрическую стенку вихревой камеры. Всё это крепилось на специальном приспособлении для замера тяги импульса. Так как нашей целью был двигатель, то, естественно, что мы стремились получить максимальную тягу импульса, а на погоду смотрели только,как на возможную помеху. С этой целью была произведена серия взрывов пороха в зарядной трубке. При этом подбиралась оптимальная длина зарядной трубки, толщина её стенок (чтобы не разорвало) и другие параметры. Уделили мы внимание и на то, как влияет на тягу направление закрутки пороховых газов в вихревой камере. Оказалось, что при закрутке по часовой стрелке (как в антициклоне) тяга чуть-чуть больше. Поэтому в дальнейших экспериментах мы применяли уже только антициклонную закрутку. От закрутки против часовой стрелки (как в циклоне) нас заставила отказаться и одна маленькая неприятность - пороховые газы выхлопа прижимались к земле в окружности от экспериметальной установки. Дышать пороховыми газами нам, конечно, не хотелось. Мы занимались своими опытами почти неделю в начале декабря 1979 года. Стояла мягкая зимняя погода. Внезапно нагрянули 20-ти градусные морозы, и наши зимние эксперименты пришлось прекратить. Больше мы к ним не возвращались. Забвению наших опытов способствовал и ВНИИГПЭ своими отказными решениями после почти годовой переписки. С тех пор прошло уже больше 30 лет. Теперь при анализе результатов тех опытов возникли вопросы и предположения: 1. А не напрасно ли мы прекратили исследования закрученных пороховых газов при помощи взрывных ударных волн? 2. А не наша ли антициклонная закрутка вызвала те морозы? 3. А не вызвала ли бы циклонная закрутка осадки? Ответы, на заданные выше вопросы, для меня очевидны. Конечно, эти исследования надо было продолжать, но государство нашими экспериментами не заинтересовалось, а проводить такие опыты в частном порядке нам, как говорится, было не по карману. Конечно, те морозы вызваны не нашими экспериментами. Несколько грамм пороха в зарядной трубке не могли раскрутить зимний антициклон и тогда природа обошлась без нашей помощи. Но с другой стороны известно, что любые возмущения в атмосфере Земли распространяются на большие расстояния, как волны на поверхности воды. Также известно, что при некоторых условиях вертикальные вихри атмосферы способны к суперротации, то есть к саморазгону. Ведь, если не гнаться за тягой импульса и внести в нашу установку небольшое конструктивное изменение, увеличив при этом её параметры на порядок, и при этом вызывать закрутку не отдельными взрывными импульсами от нескольких грамм пороха, а очередями холостых зарядов, например, из автоматической скорострельной пушки, то отвечать отрицательно на второй вопрос, без экспериментальной проверки, просто неразумно. Ответ на третий заданный выше вопрос аналогичен предыдущему ответу. Николай Матвеев.
Атмосфера нашей планеты не бывает спокойной, ее воздушные массы находятся в постоянном движении. Наивысшей силы воздушная стихия достигает в циклонах круговых вращениях ветра по направлению к центру. Штормы, ураганы это бешено вращающиеся гигантские вихри. Чаще всего они зарождаются над прогретыми участками тропических зон океанов, но могут возникнуть и в высоких широтах. Самые же скоростные вихри торнадо до сих пор во многом загадочны.
Атмосфера Земли похожа на океан, где вместо воды плещется воздух. Под воздействием солнечной радиации, рельефа и суточного вращения планеты в воздушном океане возникают неоднородности. Области пониженного давления называют циклонами, повышенного антициклонами. Именно в циклонах зарождаются сильные ветры. Самые крупные из них достигают тысяч километров в диаметре и хорошо видны из космоса благодаря наполняющим их облакам. По своей сути это вихри, где воздух движется по спирали от краев к центру, в область с низким давлением. Такие вихри, постоянно существующие в атмосфере, но рожденные именно в тропиках в Атлантике и восточной части Тихого океана и достигшие скорости ветра свыше 30 м/с, называют ураганами. («Ураган» от имени индейского злого бога Хуракана). Для того чтобы воздух перемещался с такой скоростью, необходима большая разность атмосферного давления на малом расстоянии.
Аналогичные явления в западной части Тихого океана, к северу от экватора, именуют тайфунами (от китайского «тайфэн», что означает «большой ветер»), а в Бенгальском заливе просто циклонами.
Ураганы появляются над теплыми водами океанов между пятым и двадцатым градусами северной и южной широты. Обязательное условие для их образования огромная масса прогретой воды. Установлено, что температура воды должна быть не ниже 26,5°C, глубина прогрева по крайней мере пятьдесят метров. Более теплая, чем воздух, океанская вода начинает испаряться. Массы нагретого пара поднимаются вверх, образуя область пониженного давления и вовлекая в движение окружающий воздух. На определенной высоте нагретый пар достигает точки росы и конденсируется. Выделяющаяся при этом тепловая энергия подогревает воздух, побуждая его стремиться вверх, и таким образом питает новорожденный циклон. Вращательная составляющая скорости ветра закручивает его в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном по часовой. Вращение вовлекает в вихрь все большие массы воздуха извне. В итоге силуэт циклона обретает форму гигантской воронки, обращенной горлышком книзу. Ее края иногда поднимаются до верхних границ тропосферы. Внутри воронки образуется зона ясной тихой погоды с низким атмосферным давлением в окружении грозовых облаков. Это глаз урагана. Его обычный размер 3060 километров. Он бывает только у мощных тропических циклонов и хорошо виден из космоса. Движется тропический циклон к северу или к югу от экватора, в зависимости от места рождения. Над сушей быстро слабеет, разрушаясь из-за шероховатости земной поверхности и недостатка влаги. Но стоит ему выбраться к океану, и маховик может завертеться с новой силой. Мощный ураган способен стирать с лица Земли целые острова и менять береговую линию. Обрушившись на густонаселенные районы, он совершает колоссальные разрушения, а сопутствующие ливни и наводнения наносят еще один, не менее опасный удар. Так, от последствий циклона, обрушившегося на государство Бангладеш в 1970 году, погибли более трехсот тысяч человек. Ураган «Катрина», возникший в Мексиканском заливе в 2005 году, убил почти две тысячи человек и нанес ущерб на сумму более 80 миллиардов долларов.В тропической зоне образуются сотни циклонов ежегодно, но не все они набирают ураганную силу. Национальный центр по ураганам во Флориде прогнозирует 11 сильных вихрей на грядущий сезон. Для них уже припасены собственные имена. Традицию именования ураганов заложили еще в XVI веке испанцы, владевшие Латинской Америкой. Они называли их именами святых. Потом в моду вошли женские имена, с 1970-х годов мужские. Идею подхватили метеослужбы по всему миру, кроме Южной Азии.
Атлантику сильно штормит
В высоких и полярных широтах существуют сходные вихревые явления, только механизм их образования другой. Внетропический циклон получает энергию от мощного атмосферного фронта, где холодный полярный воздух сходится с теплым. Раскручивание такой системы также происходит из-за вращения Земли. Диаметр внетропических циклонов больше, чем тропических, но энергия меньше.
Когда скорость ветра во внетропическом циклоне достигает 20 24 м/с (девять баллов по шкале Бофорта), ему присваивают категорию шторма. Более сильные ветры редки. Если все-таки ураган образуется, например, над Северной Атлантикой, то он бушует в океане, иногда захватывая побережье Европы. В последние годы, однако, стали случаться исключения. В декабре 1999 года сильнейший ураган «Лотар», произошедший именно от североатлантического циклона, продвинулся в центр материка, до Швейцарии . «Кирилл», на несколько дней парализовавший жизнь европейцев в январе 2007 года, охватил еще большую территорию. Скорость ветра в нем порой доходила до 62 м/с.
В последнее десятилетие внетропические циклоны чаще переходят в категорию штормов и ураганов, а еще у них изменились траектории. Если раньше атмосферные депрессии, зародившиеся над Северной Атлантикой, устремлялись через Великобританию и Скандинавский полуостров к Северному Ледовитому океану, то сейчас они стали уходить на восток и юг, принося мощные ветры и обильные осадки в центр Европы и даже Россию. Эти факты говорят о том, что вероятность возникновения сильных штормов повышается и нам следует быть готовыми к стихиям, подобным «Кириллу».
Смерч разрушил жилой квартал в местечке Квирла в Восточной Германии ночью 2 октября 2006 года
Люди и ураганы: война миров
Кинетическая энергия одного мощного урагана огромна 1,5 х 10 12 ватт, это половина генерирующей мощности всех электростанций в мире. Некоторые разработчики давно мечтают направить ее в полезное русло, но информация об этом на уровне слухов. Якобы существуют секретные лаборатории, разрабатывающие метеорологическое оружие и даже испытывающие его. Одно из немногих официальных подтверждений того, что в этом направлении ведется работа, доклад Weather as a Force Multiplier: Owning the Weather in 2025, размещенный некоторое время назад на сайте ВВС США . В нем есть глава об управлении погодой в военных целях. В числе основных ударных возможностей метеорологического оружия направленные штормы. Американские военные знают их «боевую мощь» не понаслышке: в 1992 году ураган «Эндрю» уничтожил базу Homestead на полуострове Флорида. Впрочем, идею направленных штормов следует рассматривать, скорее, как фантастику, нежели как проект. Пока ураганы не поддаются управлению со стороны людей.
Для противостояния природной стихии предлагали массу способов, в том числе экзотических отгонять их от берега с помощью гигантских вентиляторов или разрывать водородной бомбой. В эксперименте Stormfury, проводимом американскими учеными в 19601980 годах, в районе урагана распыляли иодид серебра. Предполагалось, что это вещество способствует замораживанию переохлажденной воды, в результате чего выделяется тепло, и в районе глаза урагана усиливаются дожди и ветры, разрушая структуру всего вихря. На деле же оказалось, что в тропических циклонах слишком мало переохлажденной воды, и эффект от распыления минимален. Скорее всего, помогут превентивные меры, такие как изменение параметров конкретной атмосферной депрессии, из которой рождается ураган. Например, охлаждение поверхности океана криогенными материалами или айсбергами, распыление сажи над водой для поглощения солнечной радиации (чтобы вода не нагревалась). Ведь должен же быть некий пусковой механизм, внезапно закручивающий ветер в бешеную спираль. Именно в нем кроется ключ к управлению стихией и возможность точно предсказывать место и время рождения урагана. Только специалисты никак не могут его обнаружить, а потому попытки предотвратить усиление вихря не приводят к успеху.
Из Канзаса в страну ОзВ атмосфере существуют небольшие вихри смерчи. Они возникают в грозовых облаках и тянутся по направлению к воде или суше. Смерчи возникают почти везде на Земле, но чаще всего, около 75% случаев, их появление отмечают в США. Американцы называют их «торнадо» или «твистерами», имея в виду бешеное вращение и сложную траекторию. В Европе то же явление известно под именем «тромб».
Фактов о торнадо предостаточно изучать их начали в конце XIX века. (Мини-торнадо можно организовать даже у себя дома, поместив вентилятор над горячей ванной). Тем не менее стройной теории их происхождения до сих пор нет. Согласно наиболее распространенному представлению, смерчи зарождаются на высоте первых километров при встрече идущего снизу теплого воздуха с холодным горизонтальным ветром. Это объясняет, к примеру, почему смерчей нет в очень холодных местах, таких как Антарктида, где воздух у поверхности не бывает теплым. Для разгона вихря до высокой скорости необходимо также, чтобы внутри него резко упало атмосферное давление. Смерчи часто сопровождают тропические циклоны. Такая пара ураган с торнадо производит особенно сильные разрушения. Случается несколько торнадо подряд. Так, в апреле 1974 года в США и Канаде появились 148 торнадо в течение 18 часов. Погибли более трехсот человек.
Обычно смерч по форме напоминает хобот слона, свисающий из грозового облака. Иногда он похож на воронку или столб. Захватив с поверхности воду, песок или другие материалы, смерч становится видимым. Ширина среднего по величине смерча составляет несколько сот метров, скорость движения 1020 м/с. Он живет несколько часов и проходит путь в десятки километров. Сильный вихрь засасывает, подобно гигантскому пылесосу, все, что попадается на пути, и разбрасывает на десятки километров по округе. Сохранилось множество забавных историй о выпадении чудесных дождей, к примеру, из фруктов или медуз. В 1940 году в деревне Мещеры Горьковской области с неба падали серебряные монеты, которые смерч «одолжил» из неглубокого клада. Однажды в Швеции вихрь, внезапно налетевший на стадион прямо в разгар матча по хоккею с мячом, поднял вратаря одной из команд вместе с воротами и аккуратно переставил их на несколько метров, не причинив никакого вреда. Хотя за мгновения до этого он переломал, как спички, телеграфные столбы и разнес в щепки несколько деревянных построек.
Энергия торнадо меньше энергии ураганов, но скорость ветра в нем гораздо выше и может достигать 140 м/c. Для сравнения: тропические циклоны наивысшей, пятой, категории по принятой в США шкале ураганов СаффираСимпсона начинаются со скорости ветра 70 м/c. Палка, порядочно раскрученная смерчем, может пронзить ствол дерева, а бревно протаранить дом. Разрушительной силы достигают лишь 2% смерчей, и все же их среднегодовой ущерб для экономики пострадавших стран очень велик.
А что же глобальное потепление?
Исследователи отмечают, что в Атлантике периоды активности ураганов и смерчей чередуются с относительным затишьем. Количество атмосферных вихрей, в частности мощных ураганов (в среднем по 3,5 в год), увеличивалось в 19401960 годы и с 1995 года по настоящее время. Сила нынешних ветров и океанских штормов изумляет даже бывалых моряков. Одни ученые считают последнюю вспышку атмосферной активности долговременной и увязывают с глобальным потеплением. Другие отстаивают ее связь с циклами солнечной активности. Обе версии не находят пока подтверждения, напротив, в масштабе планеты увеличение числа тропических циклонов не замечено.
Однако вопрос о том, как изменится активность ураганов по мере роста среднегодовой температуры планеты, остается открытым. Поэтому точные прогнозы тропических циклонов актуальны, как никогда. Для них задействованы самые современные средства: космические спутники, самолеты, начиненные электроникой буи, радиолокаторы, суперкомпьютеры. Информации много: все ураганы регистрируют, отслеживают и оповещают людей о возможной опасности. Своевременные оповещение и эвакуация это единственные на сегодня действенные способы борьбы со стихией.
Иннокентий Сенин
Охарактеризовать атмосферные опасные явления (циклоны, тайфуны, ураганы, бури, штормы, шквалы, смерчи сильные осадки, засухи, туманы, гололед, метели, заморозки, морозы, буровей, гроза).
Мы живем на дне большого воздушного океана, который расположен вокруг Земного шара. Глубина этого океана 1000 км и называется атмосферой.
Ветры – это так называемые «приборы смешивания», они обеспечивают:
Обмен между загрязненным и чистым воздухом;
Насыщением кислородом полей и лесов, теплых и холодных арктических областей:
Разгоняют тучи и приносят дождевые тучи на поля, которые дают урожаи, таким образом, ветер является наиважнейшим компонентом жизни.
Газовая среда вокруг Земли, которая вращается вместе с ней, называется атмосферой. Не равномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли.
Атмосферное давление распределяется неравномерно, что приводит к движению воздуха относительно Земли от высокого к низкому. Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого.
Сила ветра зависит от барического градиента: чем больше разность атмосферного давления и чем ближе находятся взаимодействующие области, тем быстрее происходит выравнивание перепада давления и тем выше скорость ветра.
Направление ветра зависит от:
Взаиморасположения области высокого и низкого давления;
Вращения Земли;
В 1806 году, английский адмирал Бафарт разработал шкалу для определения силы ветра в баллах. Этой шкалой пользуются до сих пор.
Ветер начинает вызывать повреждения при скорости около 20 м/с. Скорость ветра исчисляют как в метрах в секунду, так и в километрах в секунду. Умножив первое значение на коэффициент 3.6, получим второе значение (при обратном действии этот же коэффициент выступает в роли делителя).
Человек удерживается на ногах при скорости ветра до 36 м/с. При скорости ветра 44 м/с никто не отважится покинуть помещение. Как только давление ветра, которое ровняется квадрату скорости, превысит массу человека, силы ему изменят, ветер его подхватывает и несет.
Для человека наиболее благоприятной скоростью ветра в жаркие дни, когда он легко одет, является 1-2 м/с. При скорости ветра 3-7 м/с появляется раздражение. Сильный ветер более 20 м/с вызывает нарушение жизнедеятельности.
Шкала Бофорта для определения силы ветра
| Сила ветра (баллы) | Словесное обозначение | Скорость м/с | Средняя округленная, м/с | Средняя округленная, км/ч | Средняя округленная, узлы | Округленное среднее давление, кг/м | Влияние ветра на предметы |
| Тихий ветер | 0,3-1,5 | 2,5 | 0,1 | Ощущается легкое дуновение. По дыму можно определить направление ветра. Листья и флаги неподвижны. | |||
| Легкий ветер | 1,6-3,3 | 0,5 | Слегка колеблется вымпел, временами флаги и листья на деревьях. | ||||
| Слабый ветер | 3,4-5,4 | Флаги полощутся, колеблются небольшие покрытые листьями ветки деревьев. | |||||
| Умеренный ветер | 5,5-7,9 | Вытягиваются небольшие флаги и вымпелы, колеблются ветки деревьев без листвы. Ветер поднимает пыль и клочки бумаги | |||||
| Свежий ветер | 8,0-10,7 | Вытягиваются большие флаги, колеблются большие голые ветки деревьев. | |||||
| Сильный ветер | 10,8-13,8 | Колеблются большие сучья, свистит в снастях, между домами и неподвижными предметами. | |||||
| Крепкий ветер | 13,9-17,1 | Колеблются стволы небольших деревьев без листвы. Гудят телефонные провода. | |||||
| Очень крепкий ветер | 17,2-24,4 | Качает большие деревья, ломает ветки и сучья. Заметно задерживает движение против ветра. | |||||
| Шторм | 20,7-24,4 | Ломает большие голые сучья деревьев, сдвигает легкие предметы, повреждает крыши. | |||||
| Сильный шторм | 24,5-28,4 | Ломает деревья, повреждает строения. | |||||
| Жестокий шторм | 28,5-32,6 | Производит большие разрушения. | |||||
| Ураган | 32 и более | Более 32 | Более 105 | Более 57 | Более 74 | Производит катастрофические разрушения, вырывает деревья с корнями |
Погодные условия играют роль кондиционера воздуха, благодаря чему наша планета остается обитаемой. Они являются движущей силой, перемещающей тепло и влагу из одних мест в другие и способных создавать сильнейшие всплески энергии.
Погодные системы – это круговые области вихревых потоков воздуха ширина от 150 до 400 км . Их толщина сильно колеблется, достигая 12-15 км и располагаясь фактически по всей высоте тропосферы (самого близкого к Земле атмосферного слоя). Толщина других, более мелких и быстро перемещающихся систем не превышает 1-3 км.
Погодные системы характеризуются изменениями давления воздуха, а также различными обувающими ветрами.
Основными погонными (барическими) системами являются циклоны и антициклоны. Антициклон – это область повышенного атмосферного давления с нисходящим воздушным потоком с максимумом в центре. Циклон представляет собой область пониженного давления с восходящими потоками воздуха с минимумом в центре. Поэтому для циклонов характерна облачная погода.
Антициклоны, как область повышенного атмосферного давления, обычно характеризуется устойчивой погодой, которая чаще всего существенно не меняется в течении нескольких дней. Ветер дует по часовой стрелке вокруг центра в северном полушарии и против – в южном. На синоптических картах антициклоны изображаются в виде концентрических изобар (линий. соединяющих области с одинаковым давлением), вокруг центра с наибольшим давлением.
Для антициклонов обычно характерны легкие ветра и чистое небо. Отсутствие облачности означает, что тепло, излучаемое поверхностью днем, улетучивается в космическое пространство. В результате почва и поверхностный слой воздуха быстро охлаждаются ночью. Зимой охлаждение является причиной морозов при влажности в воздухе, изморози или тумана. Легкие ветра области антициклонов способствуют эволюции этих погодных явлений. Если бы сильный, он мог бы перемешать воздушные массы, и поверхностное охлаждение распространилось бы на гораздо более глубокие слои воздуха.
Теплый и холодный воздух перемешиваются с трудом. Поэтому теплый воздух, текущий волнами в полярном фронте перетекает через поток холодного плотного воздуха, а не смешивается с ним. Холодный же воздух следует за теплым и таким образом образуется циклон. Обычно внутри циклона есть 2 фронта: теплый фронт отделяет приближающийся поток теплого воздуха от холодного. При этом теплый воздух поднимается над слоем находящегося впереди холодного плотного воздуха. В восходящем охлаждаемом воздухе водяные пары конденсируются и образуются облака. За теплым фронтом следует холодный фронт. Вдоль этого фронта, холодный воздух пробивается под слоем теплого воздуха, заставляя его подниматься вверх. Поэтому холодный фронт несет также облачную, дождливую погоду. Холодный фронт движется быстрее теплого, вследствие чего они, в конце концов, сталкиваются, и теплый воздух вытесняется вверх.
Метеорологи тщательно изучают последовательность погодных условий, связаны с циклонами. Эти знания крайне важны для прогноза погоды. Например, тонкие перистые облака верхнего яруса, за которым следуют серые дождевые облака нижнего яруса. Эти облака обычно несут дожди, льющиеся в течение нескольких часов, прежде чем теплый фронт.
За теплым фронтом находится область теплого воздуха с присущей ей облачностью и влажностью.
Затем следует холодный фронт, где вследствие восходящих потоков воздуха возникают грозы. Часто вдоль границы холодного фронта выпадает сильный дождь, продолжительность которого обычно меньше, чем в условиях теплого фронта. После прохождения холодного фронта, как правило, наступает ясная холодная погода.
В результате естественных процессов, происходящих в атмосфере, на Земле наблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность и затрудняют функционирование систем человека. К атмосферным опасностям относим циклоны (ураганы, тайфуны), бури (штормы), смерчи (торнадо), град, метели, ливни, гололед, туманы, молнии.
Циклоны могут быть:
1. Обычными (нетропическими), которые возникают в результате взаимодействия друг с другом холодного и теплого воздушных фронтов.
2. Тропическими, которые имеют различные названия:
- «ураган» - название связано с именем бога бурь у древнего народа майя, называют жители США. Центральной и Южной Америки.
- «тайфун» в переводе с китайского «очень большой ветер», называют жители России (Дальний Восток), Австралии, Кореи, Китая, Индии, Японии. По странной иронии тайфунам и ураганам дают женские имена.
Тропические циклоны
На родине ураганов, в тропиках, массы воздуха сильно нагреты и насыщены водяными парами – температура поверхности океана на этих широтах достигает двадцати семи – двадцати восьми градусов Цельсия. Вследствие этого возникают мощные восходящие токи воздуха и выделением запасенного им солнечного тепла и конденсацией содержащихся в нем паров. Процесс развивается и нарастает, получается своеобразный гигантский насос – в воронку, образовавшуюся в месте зарождения этого насоса, засасываются соседние массы такого же теплого и насыщенного парами воздуха, и таким образом процесс распространяется еще и вширь, захватывая все новые и новые площади на поверхности океана.
Когда вы выливаете воду из ванны через сливное отверстие, образуется водоворот. Примерно то же самое происходит и с воздухом, поднимающимся кверху в месте зарождения циклона, – он начинает вращаться.
Гигантский воздушный насос продолжает работать, все больше влаги конденсируется на его воронкообразной вершине, все больше тепла при этом высвобождается. (Американские метеорологи подсчитали: в течение одного дня кверху может быть поднято свыше миллиона тонн воды – в виде пара, которым непрерывно насыщается приповерхностный слой атмосферы; энергии, высвободившейся при конденсации за какие-нибудь десять дней, хватило бы такому высокоразвитому в промышленном отношении государству, как США, на шесть лет!). Считается, что циклон средней силы выделяет приблизительно такое же количество энергии, сколько 500000 атомных бомб с мощностью сброшенной над Хиросимой. Атмосферное давление в центре зародившегося циклона и на его окраинах становится неодинаковым: там, в центре циклона, оно гораздо ниже, а резкий перепад давления – это причина сильных ветров, перерастающих вскоре в ураганные. На пространстве диаметром от трехсот до пятисот километров начинают свою бешеную круговерть сильнейшие ветры.
Возникнув, циклоны начинают перемещаться со средней скоростью 10-30 км/ч, иногда они могут на некоторое время зависать над местностью.
Циклоны (обычные и тропические) представляют собой крупномасштабные вихри диаметром: обычные от 1000 до 2000 км; тропические от 200 до 500 км и высотой от 2 до 20 км.
Воздушные массы двигаются в области циклона по спирали, закручивающейся к его центру (против часовой стрелки в северном полушарии, в южном наоборот) со скоростью:
Обычные не более 50-70 км/ч;
Тропические 400-500 км/ч
В центре циклона давление воздуха ниже чем на периферии, именно поэтому, двигаясь по спирали, воздушные массы стремятся к центру, где они затем подымаются вверх, порождая сильную облачность.
Если в центре:
Обычного циклона давление воздуха по сравнению с атмосферным (760 мм р.с.) составляет 713-720 мм р.с.;
То в центре тропического циклона давление падает до 675 мм р.с.
В центре тропического циклона есть область низкого давления с высокой температурой, диаметром 10-40 км, где царит затишье – глаз тайфуна.
Ежегодно на Земном шаре возникают и полностью развиваются не менее 70 тропических циклонов.
Когда тропический циклон (тайфун, ураган) приближается к побережью он несет перед собой громадные массы воды. Штормовой вал сопровождается сильными дождями и смерчами . Он налетает на прибрежные районы, уничтожая все на своем пути.
Пример
В 1970 году тайфун. который прорвал устье реки Ганг (в Индии) затопил 800 000 км 2 побережья. Имел скорость ветра 200-250 м/с. Морская волна достигала высоты 10 м. Погибло около 400 000 человек.
Сегодня существуют современные методы прогнозирования тропических циклонов (тайфунов, ураганов). Каждое подозрительное скопление облаков, где оно не возникло, фотографируется метеорологическими спутниками из космоса, самолеты метеослужбы летают к «глазу тайфуна» чтобы получить точные данные. Эта информация закладывается в компьютеры, чтобы рассчитать путь и продолжительность тропического циклона (тайфуна, урагана) и заранее оповестить население о опасности.
Ураган
Ураганом называется ветер силой в 12 баллов (до 17 баллов) по шкале Бофорта, т.е. со скоростью 32,7 м/с (более 105 км/ч) и достигает до 300 м/с (1194 км/ч)
Ураган – сильный маломасштабный атмосферный вихрь, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с. Он имеет форму столба (иногда с вогнутой осью вращения) с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух вращается против часовой стрелки и одновременно поднимается по спирали, втягивая пыль, воду, различные предметы. Ураган на суше называется бурей , а на море штормом . Основными характеристиками ураганов являются:
Скорость ветра;
Пути движения;
Размеры и построение;
Средняя продолжительность действий.
Самой важной характеристикой ураганов является скорость ветра. Из нижеприведенной таблицы (по шкале Бофорта) видна зависимость скорости ветра и наименования режимов. Средняя скорость передвижения урагана на Украине 50-60 км/ч.
Размеры ураганов весьма различные. Обычно за его ширину принимают ширину зоны катастрофических разрушений, которая может измеряться сотнями километров. Фронт урагана достигает длины до 500 км. Ураганы возникают в любое время года, но более часто с июля по октябрь. В остальные 8 месяцев они редки, пути их коротки.
Средняя продолжительность урагана – 9-12 дней. На Украине ураганы длятся недолго от нескольких секунд до нескольких часов.
Ураган практически всегда хорошо виден, при его приближении слышно сильное гудение.
Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии. По своему пагубному воздействию не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется тем, что они несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течении одного часа, равно энергии ядерного взрыва в 36 Мгт.
Ураган несет тройную угрозу людям, которые оказываются на его пути. Наиболее разрушительными являются ветер, волны и дождь.
Часто ливни, сопровождающиеся ураганом, гораздо опаснее самого ураганного ветра, особенно для тех людей, которые живут на побережье или вблизи от него. Ураган создает на побережье волны высотой до 30 м, может быть причиной ливней, а позднее обусловить появление эпидемии, например ураганный штормовой прилив, совпавший с обычным, вызвал в 1876 году гигантское наводнение на побережье Индии, во время которого волна поднималась на 12-13 м. Утонуло около 100 000 человек и почти столько же погибло от последствий свирепой эпидемии.
Ураган при распространении над морем вызывают огромные волны высотой 10-12 метров и более, повреждают или даже приводят к гибели суда.
Наибольшую опасность во время урагана представляют предметы, поднятые с земли и раскрученные до огромной скорости. В отличие от бурь, ураган идет узкой полосой, поэтому его можно избежать. Нужно только определить направление его движения и двигаться в противоположную сторону.
Ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на комунально-энергетических сетях в производстве. Бывали случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опор мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли.
Очень часто непогода вмешивается в наши планы, заставляя проводить выходные, сидя в квартире. Но что делать, если намечается большой праздник с участием огромного количества жителей мегаполиса? Тут на помощь приходит разгон облаков, который осуществляют власти для создания благоприятной погоды. Что же представляет собой эта процедура и как она влияет на окружающую среду?
Первые попытки разгона облаков
Впервые облака начали разгонять еще в 1970-х годах в Советском Союзе с помощью специальных Ту-16 «Циклон». В 1990 году специалисты Госкомгидромета разработали целую методику, позволяющую создавать благоприятные
В 1995 году во время празднования 50-й годовщины Победы методика была опробована на Красной площади. Результаты оправдали все ожидания. С тех пор разгон облаков стали использовать во время значимых событий. В 1998 году удалось создать хорошую погоду на Всемирных юношеских играх. Не обошлось без участия новой методики и празднование 850-летия Москвы.
В настоящее время российская служба, занимающаяся разгоном облаков, считается одной из лучших во всем мире. Она продолжает работать и развиваться.
Принцип разгона облаков
У метеорологов процесс разгона облаков называется «засеиванием». Он подразумевает распыление специального реагента, на ядрах которого концентрируется влага, находящаяся в атмосфере. После этого осадки достигают и выпадают на землю. Делается это на участках, предшествующих территории города. Таким образом, дождь проходит раньше.
Такая технология разгона облаков позволяет обеспечить хорошую погоду в радиусе от 50 до 150 км от центра проводимого торжества, что положительно сказывается на праздновании и настроении людей.
Какие реагенты используются при разгоне облаков
Хорошую погоду устанавливают с помощью йодистого серебра, кристаллов парения жидкого азота и других веществ. Выбор компонента зависит от вида облаков.
Сухой лед распыляют на слоистые формы облачного слоя, находящегося снизу. Данный реагент представляет собой гранулы углекислоты. Их длина - всего 2 см, а диаметр - около 1,5 см. Сухой лед распыляют с самолета с большой высоты. Когда углекислота попадает на облако, происходит кристаллизация содержащейся в нем влаги. После этого туча рассеивается.
Жидким азотом борются со слоисто-дождевой облачной массой. Реагент также рассеивается над облаками, приводя к их охлаждению. Йодистое серебро используется против мощных дождевых облаков.
Разгон облаков цементом, гипсом или тальком позволяет избежать появления кучевых облаков, находящихся высоко над поверхностью земли. Рассеивая порошок этих веществ, удается добиться утяжеления воздуха, что препятствует образованию тучи.
Техника для разгона облаков
Операции по установлению хорошей погоды осуществляются с использованием специальной техники. В нашей стране разгон облаков проводят на транспортных самолетах Ил-18, Ан-12 и Ан-26, которые имеют необходимое оснащение.
Грузовые отсеки имеют системы, позволяющие распылять жидкий азот. Некоторые самолеты оборудованы устройствами для стрельбы патронами с соединениями серебра. Такие пушки устанавливаются в хвостовой части.
Управляют техникой пилоты, прошедшие специальное обучение. Они осуществляют полеты на высоте 7-8 тыс. метров, где температуры воздуха не поднимается выше -40 °C. Чтобы избежать отравления азотом, летчики весь полет находятся в защитных костюмах и кислородных масках.
Как разгоняют облака
Перед тем как приступить к разгону облачных масс, специалисты исследуют атмосферу. За несколько дней перед торжественным событием воздушной разведкой уточняется обстановка, после чего начинается сама операция по установлению хорошей погоды.
Зачастую самолеты с реагентами взлетают с находящегося в Московской области. Поднявшись на достаточную высоту, они распыляют на облака частицы препарата, которые концентрируют возле себя влагу. Это приводит к тому, что над районом распыления сразу же выпадают обильные осадки. К тому времени, как тучи оказываются над столицей, запас влаги заканчивается.
Разгон облаков, установление хорошей погоды приносит ощутимую пользу жителям столицы. Пока на практике эта технология применяется только в России. Занимается проведением операции Росгидромет, согласовывая все действия с властями.
Эффективность разгона облаков
Выше было сказано, что разгонять облака начали еще при советской власти. Тогда такая методика широко использовалась в сельскохозяйственных нуждах. Но оказалось, что она может послужить и на пользу обществу. Стоит только вспомнить Олимпийские игры, прошедшие в Москве в 1980 году. Именно благодаря вмешательству специалистов удалось избежать непогоды.
Несколько лет назад москвичи смогли вновь убедиться в эффективности разгона облаков на праздновании Дня города. Метеорологам удалось вывести столицу из-под мощного удара циклона и снизить интенсивность осадков в 3 раза. Специалисты Гидромета рассказали, что справиться с мощной облачностью практически невозможно. Однако синоптикам вместе с пилотами удалось это сделать.
Разгон облаков над Москвой уже никого не удивляет. Нередко хорошая погода во время парада в честь Дня Победы устанавливается благодаря действиям метеорологов. Жителей столицы такая ситуация радует, но есть люди, которые задаются вопросом о том, чем может грозить такое вмешательство в атмосферу. Что же говорят по этому поводу специалисты Гидромета?
Последствия разгона облаков
Метеорологи считают, что разговоры о вреде разгона облаков не имеют под собой никаких оснований. Специалисты, занимающиеся мониторингом окружающей среды, заявляют, что реагенты, которые распыляют над облаками, экологически чистые, они не могут нанести вреда атмосфере.
Мигмар Пинигин, являющийся руководителем лаборатории НИИ, утверждает, что жидкий азот не представляет опасности как для здоровья человека, так и для окружающей среды. То же самое касается и гранулированной углекислоты. И азот, и углекислый газ содержатся в атмосфере в больших количествах.
Распыление порошка цемента также не грозит никакими последствиями. В разгоне облаков используется минимальная доля вещества, которая не способна загрязнить земную поверхность.
Метеорологи уверяют, что реагент находится в атмосфере менее суток. После того как он попадает в облачную массу, осадки полностью вымывают его.
Противники разгона облаков
Несмотря на заверения метеорологов, что реагенты абсолютно безопасны, существуют и противники такой методики. Экологи из «Экозащиты» заявляют о том, что принудительное установление хорошей погоды приводит к обильным проливным дождям, которые начинаются после разгона облаков.
Экологи считают, что власти должны прекратить вмешиваться в законы природы, иначе это может привести к непредсказуемым последствиям. По их словам, пока рано делать выводы, чем чреваты действия по разгону облаков, но они однозначно не принесут ничего хорошего.
Метеорологи успокаивают, что негативные последствия разгона облаков являются всего лишь предположениями. Чтобы делать такие заявления, нужно провести тщательные измерения концентрации аэрозоля в атмосфере и установить его тип. Пока этого не сделано, утверждения экологов можно считать голословными.
Несомненно, разгон облаков положительно влияет на проведение масштабных мероприятий под открытым небом. Однако радуются этому только жители столицы. Население близлежащих территорий вынуждено брать удар стихии на себя. Споры о пользе и вреде технологии установления хорошей погоды продолжаются по сей день, но пока ученые не пришли к какому-либо обоснованному выводу.