Приливы... Человек испокон веков знаком с морскими приливами. Сравнительно недавно ученые обнаружили приливные волны и в твердом теле нашей планеты. Измеряют их наклономерами. Каждый участок на поверхности Земли, оказываясь на приливной волне, наклоняется в одну сторону, потом в другую, как буй на поверхности моря. Наклономеры — необычайно чувствительные приборы — улавливают эти колебания земной поверхности.
Воздушный океан — «пятый океан» нашей планеты — тоже должен подчиняться закону тяготения.
Но как измерить приливы в небе, где нет ни поверхности, ни уровня, ни берегов?
Ведь в обычном океане, не будь у него берегов, тоже трудно было бы заметить прилив. Даже цунами, огромные океанские волны, смывающие с берегов целые поселения, остаются незамеченными с судов, которые совершают плавание вдали от суши. Если океанолог хочет измерить колебание уровня моря, он помещает на дне или на любой фиксированной глубине манометр — измеритель давления. Показания передаются на поверхность. Вот давление упало, поднялось выше обычного, снова упало ниже среднего уровня, и, наконец, поколебавшись, стрелка манометра установилась на прежнем делении. Значит, в этом месте прошла волна.
А нельзя ли «уловить» подобным способом атмосферные приливы? Эта мысль пришла еще Лапласу, знаменитому французскому ученому начала прошлого века. Он проанализировал измерения атмосферного давления, накопленные Парижской обсерваторией за восемь лет, и... никаких данных, указывающих на существование воздушных приливов, не получил.
Дело в том, что ничтожные волны приливного происхождения буквально тонут в изобилии метеорологических бурь в воздушном океане. Лаплас с научной строгостью исследовал причины своей неудачи и предсказал, что выявить лунные приливы в атмосфере можно в том случае, если тщательно сопоставить 40 тысяч измерений барометрического давления.
Примерно так оно и вышло. Каверзные приливы были обнаружены в 1842 году британской метеостанцией на острове Святой Елены после семнадцати месяцев специальных наблюдений. Оказалось, что в тропиках, где приливы самые сильные, приливный перепад атмосферного давления составляет всего 0,1 миллиметра ртутного столба. В средних широтах он еще меньше.
Все сказанное относится к лунным приливам. Солнечные приливы — и океанские и земные — меньше лунных в два с половиной раза — далековато все же Солнце от нашей планеты. Логично предположить, что в атмосфере солнечный прилив почти неуловим — ведь он, наверное, подчиняется общей для приливов закономерности.
Однако ученые установили, что солнечный прилив в атмосфере больше лунного, и намного — а 16 раз!
Чем же объяснить такое явление? Эта загадка долго не давала покоя ученым.
Здесь уместно сказать несколько слов о резонансе. Всякое упругое тело обладает собственной частотой колебаний и в пределах этой частоты может колебаться в резонанс с каким-либо другим телом.
По улице проходит грузовик, и мы поморщились от дребезжания стекол. Обратите внимание: вот грузовик взревел — водитель готовится переключить скорость, — и стекло перестает дребезжать, хотя мощность звука, казалось бы, увеличилась. Стекло «вышло» из резонанса, его собственная частота колебаний перестала совпадать с частотой колебаний мотора.
То же происходит и с атмосферой. Она упруга и имеет собственную частоту колебаний. Период солнечных приливных колебаний, как известно, равен 12 часам. Дважды в сутки обегает Землю воздушная волна, вызванная притяжением светила. Расчеты показали, что если собственная частота колебаний воздуха отличается от периода солнечно-приливных колебаний атмосферы не больше чем на 4 минуты, возникает резонанс, который и увеличит размах приливных колебаний в 100 раз.
Перед учеными встала задача — определить собственную частоту колебаний атмосферы. Для этого много лет тщательно изучались все сильные сотрясения атмосферы, вызванные крупными природными катастрофами — взрывом Тунгусского метеорита, извержением вулкана Кракатау и сопки Безымянной на Камчатке и т. д.
Сначала результаты этих наблюдений озадачили. Период собственных колебаний атмосферы получался что-то около 10,5 часа.
Новый парадокс?
Нет. Оказалось, что земная газовая оболочка имеет два периода собственных колебаний: 10,5 и 12 часов. Ученые объяснили это тем, что атмосфера неоднородна — состоит из слоев разной плотности и температуры.
Отыскивая путь к разгадке всех этих «казусов» воздушного океана, геофизики стали лучше представлять себе и то, как распределяется в атмосфере температура по высоте. Так, ученые предположили существование холодного слоя на высоте 80—85 километров. Независимо друг от друга к такому выводу пришли советские ученые В.В. Федынский и К.П. Станюкович, а также американец К. Пекерис. Первые — наблюдая след сгорающего на этой высоте метеора, второй — исходя из теории приливного резонанса.
Использовав теорию приливного резонанса и данные о движении двух спутников (американского и советского), американец Д. Паркин определил температуру в высоких слоях атмосферы. На высоте 210 километров она оказалась равной +187 градусам по Цельсию, на высоте 360 километров — около + 307 градусов.
Так, перестав быть парадоксом, солнечно-атмосферный прилив помог человеку овладеть тайнами «пятого океана».
А. Гангнус
