Водовороты воздушного океана

01 мая 2007 года, 00:00

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.

  
Метеорологи наблюдают за суперъячейковым облаком, чреватым ливнями, градом и торнадо. Центр штата Канзас, США, июнь 2004 года
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 — 30—60 километров. Он бывает только у мощных тропических циклонов и хорошо виден из космоса.

  
В центре урагана «Катрина». Новый Орлеан, 29 августа 2005 года. Этот мощнейший вихрь зародился над юго-восточным районом Багамских островов, пересек Флориду и достиг наивысшей силы в Мексиканском заливе. Причиненный ураганом ущерб экономике США оценивают в 81,2 миллиарда долларов 
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 1012 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 1960—1980 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.

  
На снимке со спутника видно, как тропический шторм «Эрнесто» над Атлантическим океаном набирает ураганную силу и движется к побережью США. Август 2006 года 
Из Канзаса в страну Оз

В 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 — 10–20 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 Саффира—Симпсона 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 1940—1960 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

Рубрика: Феномен
Просмотров: 19457