Облака

  • Облака́ — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе невооруженным глазом и с поверхности Земли, и из космического пространства. В широком смысле облако - это скопление отдельных частиц в определённом объёме.

    Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические.

    При укрупнении облачных элементов в результате конденсации скорость их падения возрастает. Если скорость падения облачных элементов превысит скорость восходящего потока, они устремляются к поверхности земли и могут выпасть в виде осадков, если не успеют испариться по пути. Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые). Слабые моросящие осадки (в виде мороси, снежных зёрен или слабого мелкого снега) могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) — слоистых, слоисто-кучевых.

    Облака играют ключевую роль в радиационном режиме Земли, формируя одновременно альбедный и парниковый эффекты и сглаживая суточные и сезонные колебания температуры на Земле.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Слоисто-дождевые облака (лат. Nimbostratus, Ns) — тёмно-серый слой облаков, обычно закрывающий всё небо без просветов. Порождают продолжительные, до нескольких часов, осадки, во время которых слой теряет очертания, выглядит однородным и бесформенным. В этом случае определить положение основания облаков трудно, однако оно отмечается в пределах от 0,1 до 1 км, причём ниже всего вблизи линии фронта.
Высококучевые облака (лат. Altocumulus, Ac) — белые, сероватые или синеватые облака в виде гряд, состоящих из пластин или хлопьев, которые могут сливаться в сплошной покров. Образуются на высоте от 2 до 6 километров. Состоят в основном из переохлажденных капелек воды радиусом 5—7 мкм с колебаниями от 3 до 24 мкм. Сквозь тонкие края высоко-кучевых облаков просвечивают Солнце и Луна, вокруг них часто наблюдаются венцы. Сквозь уплотнения просветов нет или они очень слабые. Из высоко-кучевых облаков...
Гроза́ — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаками и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.
Лентикуля́рные (линзови́дные) облака́ — довольно редкое природное явление. Такие облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Характерной особенностью этих облаков является то, что они не двигаются, сколь бы ни был силён ветер.

Подробнее: Лентикулярное облако
Тёплый фронт — атмосферный фронт, перемещающийся в сторону более холодного воздуха (наблюдается адвекция тепла). За тёплым фронтом в данный регион приходит тёплая воздушная масса.

Упоминания в литературе

Гроза – это атмосферное явление, то есть такое, которое происходит в воздушной оболочке, окружающей Землю. Помимо смеси различных газов, необходимых всему живому, ее важным компонентом является вода. Покрывающие Землю водные массивы постоянно испаряются под воздействием солнечных лучей. Теплые водяные пары вместе с нагретым воздухом устремляются вверх. Чем выше водяной пар поднимается, тем сильнее он остывает, ведь чем дальше от Земли, тем ниже температура атмосферы. Помимо воды и газов в деле образования грома участвует пыль. Мельчайшие частички пыли, содержащиеся в атмосфере, становятся центрами конденсации (оседания) остывшего пара – на них образуются капельки воды и льдинки. То есть в нижней части грозовой тучи всегда будет большая масса влажного, более теплого воздуха, а наверху – громадное количество водяных кристалликов. Интенсивно сталкиваясь между собой в грозовой туче, льдинки электризуются: более крупные заряжаются отрицательно и оседают в туче, а более мелкие, заряжаясь положительно, уносятся кверху восходящими массами влажного воздуха. Таким образом, между верхней и нижней кромками тучи-облака появляется электрическое напряжение, которое может достигать сотен миллионов вольт. При таких напряжениях атмосфера не выдерживает, облако пробивается («трескается»), а распавшиеся на ионы молекулы воздуха создают пути для возникновения самопроизвольных электрических разрядов – молний, то есть токов, долетающих и до Земли.
Межзвездные газ и пыль перемешаны. Отношение средних плотностей газа и пыли в межзвездном пространстве равно приблизительно 100:1. Наблюдения показывают, что пространственная плотность газопылевой межзвездной среды меняется весьма нерегулярно. Для этой среды характерно резко выраженное «клочковатое» распределение. Она существует в виде облаков (в которых плотность раз в 10 больше средней), разделенных областями, где плотность ничтожно мала. Эти газопылевые облака сосредоточены преимущественно в спиральных ветвях Галактики и участвуют в галактическом вращении. Отдельные облака имеют скорости в 6–8 км/с, о чем уже говорилось. Наиболее плотные из таких облаков наблюдаются как темные или светлые туманности.
8. Но какое отношение все это имеет к облакам, небу и дождю? Облака в небе часто образуются так же, как туман и снег в сифоне. И так же, как снежинки вырываются из перевернутого сифона, снег и дождь образуются в атмосфере. Когда лучи солнца падают на землю, воздух вблизи земной поверхности нагревается и поднимается вверх. При этом он расширяется, так как давление воздуха с увеличением высоты становится все меньше. Расширяясь, воздух охлаждается (одна из причин того, почему в горах холодно!). Когда он охлаждается до такой степени, что происходит конденсация водяного пара, образуется облако. Если он поднимается еще выше, вода замерзает. Идет град или снег. Там, где преобладают восходящие потоки воздуха, велика вероятность того, что небо затянет тучами и выпадут осадки. Так как в областях низкого давления, как правило, господствуют восходящие потоки воздуха, приближение циклона обычно предвещает дождь.
ВОСХОДЯ́ЩИЕ И НИСХОДЯ́ЩИЕ ДВИЖ?НИЯ, вертикальные движения воздуха, направленные соответственно вверх и вниз. Чаще встречаются в областях вблизи атм. фронтов, где преобладают восходящие движения, и вблизи центров циклонов и антициклонов, где преобладают соответственно восходящие и нисходящие движения. В областях, где интенсивно формируются кучевые облака, чередуются восходящие (в облаках) и нисходящие (вне их) движения. Обычно более интенсивны восходящие движения: в мощных кучево-дождевых облаках они могут превышать 20 м/с, а в смерчах – 50 м/с. Нисходящие потоки никогда не достигают такой скорости, но обычно занимают более значительную площадь. Кроме того, восходящие и нисходящие потоки могут возникать при обтекании ветром земного рельефа: холмов, гор, хребтов и т. п. Тогда их скорости примерно одинаковы. Восходящие движения воздуха часто приводят к формированию облаков различных форм, а нисходящие способствуют размыванию облаков и иссушению воздуха.
Этап третий. Он наступает, когда вещество протозвездного облака, норовящее упасть на центр его массы и «схлопнуться» в точку, достигает такой плотности, что становится непрозрачным к собственному инфракрасному излучению. Для этого оно должно сжаться раз в сто по сравнению с первоначальным состоянием. С этого момента времени процесс сжатия облака хоть и продолжится, но будет сопровождаться нагревом. При этом недра облака станут горячее его поверхности, и разовьется конвекция. Горячие «пузыри» газа будут всплывать из глубин к поверхности, отдавать избыток тепла межзвездной среде и снова «нырять» обратно. Всплывая и попадая в область пониженного давления, газ расширяется адиабатически. Адиабатическим же становится распределение температуры, плотности и давления в облаке. Облако теряет однородность, его центральные области становятся плотнее и горячее периферии.

Связанные понятия (продолжение)

Серебри́стые облака́ (также известны как мезосферные облака или ночные светящиеся облака) — сравнительно редкое атмосферное явление, крайне разреженные облака, возникающие в мезосфере под мезопаузой (на высоте 76—85 км над поверхностью Земли) и видимые в глубоких сумерках. Наблюдаются в летние месяцы в широтах между 43° и 65° (северной и южной широты). Удалось доказать, что аналогичные явления имеют место и на других планетах, в частности, на Марсе.
Ви́рга (лат. virga — «прут», «ветка») — дождь, который испаряется, не достигая земли. Наблюдается в виде заметной полосы осадков, выходящей из-под облака.
Смешанные облака — холодные облака включающие водяной пар, капли воды и кристаллы.
Ды́мка (также возду́шная или атмосфе́рная ды́мка) — равномерная световая вуаль, возрастающая по мере удаления от наблюдателя и заволакивающая части ландшафта.
Атмосфе́ра Юпи́тера — газовая оболочка, окружающая Юпитер. Является крупнейшей планетной атмосферой в Солнечной системе. Преимущественно состоит из водорода и гелия. Другие элементы присутствуют в небольших количествах в составе соединений, таких как метан, аммиак, сероводород и вода. Состав атмосферы подобен составу всей планеты в целом.
Перистые облака — раздельные, тонкие, нитеобразные облака в виде белых тонких волокон или чуть сероватых вытянутых гряд и клочьев, часто имеющие вид бородки пера, обыкновенно белого цвета; иногда располагаются полосами, пересекающими небесный свод подобно меридианам и, благодаря перспективе, кажутся тогда сходящимися в одной или двух диаметрально противоположных точках горизонта (чаще всего юго-запад и северо-восток). В рассветные и закатные часы перистые облака приобретают розовые и золотистые цвета...
Тума́н — атмосферное явление, скопление воды в воздухе, образованное мельчайшими частичками водяного пара (при температуре воздуха выше -10 °C — капельки воды, от -10 до -15 °C — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже -15 °C — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).
Большое белое пятно, также известное как Большой белый овал — атмосферное образование на Сатурне, названное по аналогии с Большим красным пятном Юпитера, появляется в атмосфере планеты с периодичностью примерно раз в 29,5 лет.
Термик (термический поток) — представляет собой массу поднимающегося воздуха, которая при этом может перемешиваться с окружающим воздухом. Планеристы назвали термиками потоки теплого воздуха от нагретого солнцем грунта, в которых они могли парить.
Алмазная пыль — атмосферное явление, твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду. В российской метеорологии данное явление носит название ледяные иглы. Алмазная пыль обычно образуется при ясном или почти ясном небе, поэтому его иногда называют также «осадками ясного неба». Наиболее часто это явление наблюдается в Антарктике и Арктике, но может иметь место в любом месте при температуре воздуха ниже −10...−15° C. В полярных регионах алмазная...
Смерч (или торна́до от исп. tornar «вертеть, крутить») — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Развитие смерча из облака отличает его от некоторых внешне подобных и также различных по природе явлений, например, смерче-вихрей и пыльных (песчаных) вихрей. Обычно поперечный диаметр воронки смерча в нижнем сечении составляет 300—400 м, хотя...
Перисто-кучевые облака (лат. Cirrocumulus, Cc) — тонкие облака, состоящие из мелких волн, хлопьев или ряби.
Микропорыв (микрошквал, англ. microburst — «микровзрыв») — частный случай шквала, сильное кратковременное нисходящее движение воздуха, связанное с грозовой деятельностью.
Левант (кат. Llevant, итал. Levante, мальт. Lvant, греч. Λεβάντες, исп. Levante) — это восточный ущельный ветер, дующий в западной части Средиземного моря и на юге Франции. В Руссильоне его называют льевант, на Корсике — леванте. В западном Средиземноморье носит имя леванте или левантер, если дует через Гибралтарский пролив, в южных регионах Испании больше известен как солано.
Пыль (обложная пыль; пыль, взвешенная в воздухе над обширной территорией или в обширном пространстве) — сплошное более-менее однородное помутнение атмосферы, обусловленное наличием в воздухе взвеси небольших частиц пыли и почвы, поднятых с земли ветром или образовавшихся в результате пыльной бури.
В настоящее время Марс — наиболее интересная для изучения планета Солнечной системы. Поскольку он обладает атмосферой, хотя и очень разреженной, по сравнению с земной, можно говорить о процессах в ней, формирующих погоду, а следовательно, и климат. Он не особо благоприятен для человека, однако наиболее близок к существующему на нашей планете. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.

Подробнее: Климат Марса
Климат Титана, крупнейшего спутника Сатурна, по многим параметрам напоминает климат Земли, несмотря на существенно более низкую температуру Титана. Толстая атмосфера, метановые дожди и возможное наличие криовулканической активности приводят к изменениям климата на протяжении года.
Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Относится к обложным осадкам, выпадающим на земную поверхность.
Слои́стые туманообра́зные облака́ (лат. Stratus nebulosus, St neb) — равномерный облачный слой желтовато-серого или серого цвета. Образуется при охлаждении нижнего слоя воздуха поверхностью во время ночи или при охлаждении тёплого воздуха, двигающегося над холодной поверхностью. Облака такого типа сходны с туманом, но их основание обычно находится на высоте от 0,1 до 0,7 км, хотя может и сливаться с туманом. Иногда из этих облаков выпадают осадки, чаще всего в виде мелкого снега или мороси.
Кучевые облака (лат. Cumulus) — плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием. Связаны с развитием конвекции в нижней и частично средней тропосфере.
Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения (см. атмосфера Земли). Важную роль в этом процессе играют и горно-долинные ветры.
Округло-горизонтальная или окологоризонтальная дуга («огненная радуга») — один из видов гало, относительно редкий оптический эффект в атмосфере, выражающийся в возникновении горизонтальной радуги, локализованной на фоне лёгких, высоко расположенных перистых облаков.
Слоистые облака — однообразные бледные низкие облака, которые можно наблюдать в пасмурную погоду. Слоистые облака образуют однородный слой, сходный с туманом, но расположенный на достаточно большой высоте (чаще всего от 100 до 400 м, иногда 30-90 м). Обычно они закрывают всё небо, но иногда могут наблюдаться в виде разорванных облачных масс. Нижний край этих облаков может опускаться очень низко; иногда они сливаются с наземным туманом. Толщина их невелика — десятки и сотни метров. Иногда из этих...
Ледяной туман — атмосферное явление, туман, состоящий из мельчайших кристаллов льда, взвешенных в воздухе, сверкающих в солнечных лучах или в свете луны и фонарей. Наблюдается при температуре воздуха ниже −10..−15° С. Ледяной туман следует отличать от осадков в виде ледяных игл (в англоязычных источниках — алмазной пыли), представляющих собой осадки в виде редких кристаллов льда, парящих в воздухе . Ледяные иглы незначительно ухудшают дальность видимости, тогда как при ледяном тумане она составляет...
Слоисто-кучевые облака (лат. Stratocumulus, Sc) — крупные серые гряды пластин или хлопьев, разделённые просветами, либо сливающиеся в сплошной покров. Образуются на высоте 0,6—1,5 км. Состоят в основном из мелких капелек воды радиусом 5—7 мкм с колебаниями от 1 до 60 мкм, зимой переохлаждённых. Из большинства разновидностей слоисто-кучевых облаков осадки, как правило, не выпадают. Из непросвечивающих слоисто-кучевых (Sc op.) может выпасть слабый дождь или редкий снег.
Атмосфера Венеры — газовая оболочка, окружающая Венеру. Состоит в основном из углекислого газа и азота; другие соединения присутствуют только в следовых количествах. Содержит облака из серной кислоты, которые делают невозможным наблюдение поверхности в видимом свете, и прозрачна лишь в радио- и микроволновом диапазонах, а также в отдельных участках ближней инфракрасной области. Атмосфера Венеры намного плотнее и горячее атмосферы Земли: её температура на среднем уровне поверхности составляет около...
Небо (производные небеса, небосвод) — всё видимое над Землёй пространство. Происходит от греч. Νέφος — облака (далее лат. Nebula — пар, туман, дым, облако; нем. Nebel — туман), в первоначальном значении «небо неясное или облачное».
Холо́дный фронт — поверхность, разделяющая тёплую и холодную воздушные массы, атмосферный фронт. Холодный фронт образуется при перемещении холодной воздушной массы в сторону тёплой воздушной массы. При этом происходит адвекция холода. Вслед за холодным фронтом приходит холодная воздушная масса. При стабильности тёплого воздуха формируются перисто-кучевые облака. Если тёплый воздух не стабилен, то холодная масса воздуха вытесняет тёплую, и появляются кучевые, и кучево-дождевые облака.
Глаз бури, также глаз урагана, або офо, бычий глаз — область прояснения и относительно тихой погоды в центре тропического циклона.
Световой (или солнечный) столб (англ. Light pillar) — визуальное атмосферное явление, оптический эффект, который представляет собой вертикальную полосу света, тянущуюся от Солнца во время его заката или восхода (ночью наблюдаются также столбы от Луны, ярких планет или от наземных источников света). Явление вызывается отражением света на почти горизонтальных плоских гранях шестиугольных плоских либо столбовидных ледяных кристаллов, взвешенных в воздухе. Плоские кристаллы вызывают солнечные столбы...
Атмосферная оптика — раздел физики атмосферы, в котором изучаются физические процессы взаимодействия оптического излучения распространяющегося в атмосфере. Атмосферная оптика занимается исследованием: физических и химических процессов, определяющих оптическое состояние атмосферы, технологии исследования окружающей среды, механизмов формирования и изменения климата, в том числе оптически значимые составляющие атмосферы и процессы, определяющие радиационный режим и климат Земли.
Град — вид ливневых осадков в виде частиц льда преимущественно округлой формы (градин).
Дожди — атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде капель жидкости со средним диаметром от 0,5 до 6—7 мм.

Подробнее: Дождь
И́о, или Иó (др.-греч. Ἰώ), — спутник Юпитера, самый близкий к планете из четырёх галилеевых спутников.
Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в стратосфере — атмосферном...
Мира́ж (фр. mirage — букв. видимость) — оптическое явление в атмосфере: преломление потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Для наблюдателя такое явление заключается в том, что вместе с реально видимым отдалённым объектом (или участком неба) также видно и его отражение в атмосфере...
Снегова́я ли́ния — в астрономии и планетологии характеристика протопланетной системы звезды, расстояние от светила, на котором температура становится достаточно низкой для того, чтобы простые летучие соединения (такие как вода, аммиак, метан, молекулярные азот и хлор) переходили в твёрдое состояние.
Грозовой воротник (или валовые облака) — общее название разновидностей кучево-дождевых облаков.
Гало́ (от др.-греч. ἅλως — круг, диск; также а́ура, нимб, орео́л) — оптический феномен, светящееся кольцо вокруг источника света.
Перламу́тровые облакá (полярные стратосферные облака) — это конденсационные образования, которые образуются в нижней стратосфере в зимне-весенний период, преимущественно в полярных широтах при аномально низких температурах (< 195 K) . Именно поэтому перламутровые облака, следуя современной терминологии, принято называть полярными стратосферными облаками (ПСО). ПСО наблюдаются на высотах от 15 до 27 км и являются достаточно редким явлением. Могут быть обнаружены в средних широтах . Лучшее время для...
Ве́тер — поток воздуха, который движется около земной поверхности. На Земле ветер представляет собой движущийся преимущественно в горизонтальном направлении поток воздуха, на других планетах — поток свойственных им атмосферных газов. В Солнечной системе сильнейшие ветры наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Солнечный ветер представляет собой поток разрежённых газов от звезды, а планетарный ветер — поток газов, отвечающий за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Ветры, как правило...
Земля́ — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет и крупнейшая среди планет земной группы, в которую входят также Меркурий, Венера и Марс.
Ледяные иглы — атмосферное явление, твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже −10...−15° C). Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью — в лучах луны или при свете фонарей. Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся «столбы», идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков. Из подобных ледяных...
Тита́н (др.-греч. Τιτάν) — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда), является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности, и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой.
Местное межзвёздное облако (ММО) (англ. Local Interstellar Cloud, LIC)) является межзвёздным облаком (размером примерно в 30 световых лет), через которое в настоящее время движется Солнечная система.

Упоминания в литературе (продолжение)

Хаотическая, или точнее – квазихаотическая, составляющая как обязательный атрибут любой упорядоченной системы, сказывается преимущественно на периферии, то есть ближе к границе или на ней самой, а также и на более поздних этапах развития [92]. Щупальцами ветвей и трещин, пеной турбулирующих вихрей окружает себя тело, чтобы встроиться, скоррелировать с окружением, которое, с одной стороны, питает, даёт, но с другой – тормозит, забирает. Мембранная оболочка вынужденно меандрирует (извивается) «локаторами» своих крючковатых выступов, создавая своеобразную размытость, «ауру» вокруг системы. Вспомним обширный реликтовый резервуар комет на далёкой периферии Солнечной системы, называемый Облаком Оорта (оно служит своеобразным рубежом всей системы, который соприкасается с зонами влияния соседних с нами звёзд [92]). Не забудем о растительном покрове планеты, волосяном-у животных, перьевом – у птиц и т. д. Любой рельеф возвышается не только своими неровностями, но и, ради более тесной связи с внешним миром, некими проникающими «нервами» – филами, часто ветвящимися, создающими промежуточную по плотности среду, более или менее тонким слоем обволакивающую форму объекта. Это всё та же своеобразная переходная зона, воспринимающая и предохраняющая. Уместны и другие примеры: атмосфера над планетой; гранулирующая фотосферная поверхность Солнца, опушённая выплесками протуберанцев и корональными лучами; ветвящиеся на концах звёздные спиральные рукава галактик; у дерева – ветви с листвой, у цветов – лепестки, у осьминога – щупальца, у млекопитающих, человека – конечности с их членением.
Повышение температуры воздуха внутри города по сравнению с температурой окружающей местности приводит к образованию так называемого «острова тепла» над городом – области повышенной температуры воздуха, которая имеет вид купола. Размер «острова тепла» и другие его показатели зависят от метеорологических условий и особенностей города. «Остров тепла» разрушается ветром и атмосферными осадками, но устойчив в безветрие. На высоте до нескольких сот метров по границам «острова» происходит циркуляция масс теплого и холодного воздуха. Вертикальная скорость воздушных потоков сравнительно небольшая. В «острове тепла» давление атмосферного воздуха понижено. Это способствует притягиванию облаков верхних слоев атмосферы. Поэтому облака над городом расположены значительно ниже, чем над открытой местностью. Восходящие потоки воздуха образуют кучевую облачность. Образование «острова тепла» вызывает уменьшение притока солнечной радиации на территорию крупного города, увеличение количества атмосферных осадков, увеличение повторяемости туманов;
Венера – вторая по счету планета Солнечной системы, по размерам близкая к Земле. Но по своим характеристикам она очень сильно отличается от нашей планеты. Условия на Венере экстремальные. Она даже горячее Меркурия, хотя находится дальше от Солнца, температура на ее поверхности достигает 464 °C! Причиной тому служит парниковый эффект: атмосфера, наполненная углекислым газом, работает как гигантская крыша, удерживающая и накапливающая тепло. На Венере не бывает солнечно, ее небо постоянно затянуто облаками серной кислоты, из которых периодически идет едкий кислотный дождь. Правда, поверхности он не достигает, испаряется раньше.
Астрономы полагают, что около 1 процента межзвездной материи составляет пыль, она является одним из двух основных компонентов диффузных туманностей (второй компонент – газ). Считается, что пыль образуется в верхних холодных слоях гигантских красных звезд, находящихся почти в конце своего существования: мельчайшие частички твердого вещества конденсируются из газа. В конце концов такие умирающие звезды отбрасывают свои верхние слои в межзвездное пространство, образуя пылевые туманности. Состав этой пыли точно не определен, нет также оснований предполагать его однородность по всей Вселенной. По современным представлениям, основными составляющими межзвездной пыли являются графит и различные виды силикатов. Мощные облака межзвездной пылевой материи между Солнцем и ядром Галактики не позволяют нам увидеть невооруженным глазом эту самую яркую часть нашей Галактики, содержащую почти 100 миллиардов звезд, в то время как к краю их имеется всего несколько миллионов. Галактическое ядро после Солнца и Луны было бы самым ярким «светилом» земного неба. Огромное, очень яркое «звездное пятно» в созвездии Стрельца, занимающее на небе площадь, в сотни раз больше площади диска полной Луны, обращало бы на себя всеобщее внимание. Земные предметы, освещенные галактическим ядром, отбрасывали бы четкие тени. Кстати, обусловленная наличием указанных пылевых облаков относительно одинаковая яркость полосы Млечного Пути на всем ее протяжении привела Уильяма Гершеля и многих других астрономов к ошибочному выводу, что Солнечная система расположена в центре Галактики.
АТМОСФ?РНЫЕ ФР?НТЫ, переходные зоны между двумя воздушными массами в атмосфере, отличающимися по температуре, влажности и другим свойствам. Фронты встречаются в широтных поясах от субтропических до полярных. Шир. зоны фронта по горизонтали составляет несколько десятков километров. Обычно зона фронта расположена наклонно под углом 0,01–0,001° к горизонту. Из-за контраста между воздушными массами метеорологические элементы в зоне фронта меняются скачкообразно. Фронты тесно связаны с циклонами: последние всегда образуются на фронтах, а затем способствуют их перемещению в пространстве. Вблизи центра циклона фронты перемещаются со скоростью 20–50 км/ч, а вдалеке от центра могут располагаться неподвижно в течение нескольких суток. Осн. типы фронтов – тёплый и холодный, называемые по той воздушной массе, которая приходит в данный р-н на смену уходящей. Для фронтов характерно образование мощных многослойных облаков и выпадение осадков. Это связано с интенсивной конденсацией водяного пара в более тёплом воздухе при подъёмеи адиабатическом охлаждении тёплого воздуха над клином более плотного холодного. В умеренных и высоких широтах фронты обеспечивают поступление большей части осадков, а также смену погоды благодаря вторжению новой воздушной массы на место прежней.
Внешнюю оболочку, которую мы только и видим на Солнце в обычных условиях, называют фотосферой. Эта оболочка имеет зернистое, гранулярное строение, особенно ясное, если снимать солнечный диск в монохроматическом свете отдельной спектральной линии, например водорода или кальция. Эти гранулы, разнообразных форм и размеров, очевидно соответствуют облакам и парам газов, плавающим в фотосфере. Если смотреть с вершины горы вниз на облака, то можно видеть такую же зернистость. Отдельные места фотосферы светятся особенно ярко; это так называемые факелы, в которых наиболее сильны линии кальция.
В соответствии с современными представлениями Земля сформировалась в результате аккреции (процесса падения различных фрагментов вещества в направлении центра тяжести образующейся планеты, ср. п. 6.3 Части 1) газово-пылевых частиц протопланетного облака (модель «холодного» происхождения Земли, первый вариант которой принадлежит Лапласу). В результате этого постепенно увеличивалась её масса и росла сила тяготения, а следовательно, и скорости частиц и космических тел, падавших на формировавшуюся планету. Кинетическая энергия частиц и тел превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. Чем крупнее были падавшие тела, тем сильнее они нагревали Землю в эпоху великой бомбардировки (около 4 млрд. лет назад), когда Земля, как и Луна, подвергалась ударам довольно многочисленных и очень крупных (сотни километров в поперечнике) метеоритов. На Луне и сегодня можно увидеть свидетельства метеоритной бомбардировки – многочисленные кратеры и моря (области, заполненные излившейся магмой). На нашей планете активные тектонические процессы и воздействие атмосферы и гидросферы практически стёрли следы этого. Энергия удара этих метеоритов освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела, т.е. эта энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Этот механизм образовал первый гравитационный источник нагревания Земли.
Таким образом, переходя к современному языку и представлению, при создании атмосферы (тверди) во второй день Творения некоторая часть земных водных запасов находилась с внешней ее стороны, то есть поверх воздушного слоя земной шар окружал слой водяного пара: Я облака сделал одеждою его и мглу пеленами его (Иов 38, 9). Специалист в области физики атмосферы доктор Джозеф Диллоу (США) произвел математическую оценку того, какое количество водяного пара могло бы стабильно находиться поверх земной воздушной оболочки. Оказалось, что подобный слой должен был иметь мощность, эквивалентную двенадцатиметровому слою жидкой воды на земной поверхности. При разрушении такой слой должен был вызвать непрекращающиеся обильные осадки на протяжении примерно сорока суток, что, собственно, и произошло впоследствии, согласно библейской хронологии Потопа. Для сравнения скажем, что в случае внезапного конденсирования всего водяного пара, находящегося в современной атмосфере, дождь будет идти всего несколько часов и суммарное количество осадков не превысит пяти сантиметров.
Планеты сгустились из облака газа и пыли, обогащенных рассеявшимися остатками взорвавшихся звезд, содержавших заметные количества разных химических элементов. Сжавшееся облако образует протопланету – плотный ком, который притягивает к себе все больше и больше материала и от этого разогревается. С крупными протопланетами происходят две вещи. Во-первых, ком имеет склонность принимать шарообразную форму. Во-вторых, из-за внутреннего жара протопланета остается в расплавленном состоянии так долго, что все тяжелое – прежде всего железо с добавлением никеля и капелькой других металлов, например золота, кобальта и урана, – успевает утонуть и скапливается у центра нарастающей массы. Тем временем все легкое – и гораздо более распространенное, – то есть водород, углерод, кислород и кремний – всплывает к поверхности. Геологи, для которых чем слово длиннее и мудренее, тем лучше, называют этот процесс дифференциацией. Вот так и получается, что ядро дифференцированной планеты вроде Земли, Марса и Венеры состоит из металла, а мантия и кора – в основном из скальных пород и по совокупному объему гораздо больше ядра.
Тропосфера характеризуется снижением температуры по высоте (примерно 6 °С на 1 км). Так как теплый воздух легче холодного, это приводит к вертикальному перемещению потоков воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. Очень часто тропосферу называют кухней погоды. В ней сосредоточено 80% массы атмосферного воздуха. На экваторе интенсивность, вертикальность потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности, выше, из-за этого тропосфера там простирается до самой большой высоты (до 16–18 км), в умеренных широтах – до 10–11 км, а на полюсах – до 8–9 км. Стратосфера располагается выше тропосферы – до высоты около 60 км. В ней температура с высотой не понижается, а возрастает, вертикального движения воздушных потоков не наблюдается. В стратосфере создаются условия для накопления такого химически активного вещества, как озон (О3), который является модификацией кислорода (О2). В тропосфере природный озон образуется из кислорода за счет электрических разрядов во время гроз и из-за своей активности очень недолговечен. В стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца в отсутствие вертикального перемешивания образуется слой повышенной концентрации озона, который называют озоновым слоем. Ионосфера лежит выше стратосферы. До высоты около 80 км здесь наблюдается резкое понижение температуры (до –75–90 °С), что нередко вызывает образование самых высоких облаков – слоистых, состоящих из ледяных кристалликов. На больших высотах характерно значительное повышение температуры (до 1000 °С и более). Газы атмосферы под действием интенсивного солнечного излучения находятся здесь в ионизированном состоянии. С этим состоянием связано возникновение полярного сияния как свечения газов. Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что позволяет обеспечивать дальнюю радиосвязь.
Такое газово-пылевое облако может существовать в космическом пространстве много миллионов лет, пока какой-нибудь импульс – например, ударная волна от взрыва ближайшей звезды – не запустит процесс образования в нем новой звездной системы. Именно такой пусковой механизм 4,6 млрд лет назад послужил началом формирования нашей Солнечной системы. Очень медленно, на протяжении миллиона лет, вихрь, состоявший из газа и пыли, втягивался внутрь к центру. Подобно вращающемуся фигуристу, гигантское облако крутилось все быстрее и быстрее, по мере того как гравитация притягивала его легкие края к центру. Сжимаясь и ускоряя вращение, облако постепенно уплотнялось и расплющивалось в форме диска, в центре которого росло новое небесное тело, – так рождалось Солнце. Этот центральный шар, вобравший в себя почти весь водород, становился все больше и больше, пока не поглотил 99,9 % всей массы облака. В процессе его роста давление и температура внутри шара поднялись до точки ядерного синтеза, и Солнце зажглось.
Они все очень разные, нет двух похожих облаков, и это зависит от того, на какой высоте и при какой температуре облака образовались. Когда человек поднимается высоко в небо на самолете, он может сам увидеть, как меняются облака. Над самой землей они могут быть серые и мрачные, и кажется, что все небо затянуто белесой пеленой, но стоит самолету набрать высоту – и картина меняется: открывается чистое, голубое небо с разбросанными по нему легкими, как перья, облаками. Эти облака так и называются – перистые. А есть еще кучевые облака. Они тоже соответствуют своему названию – плотные, похожие на кучи белой ваты. Такие же плотные, но темные и мрачные – дождевые облака. Они насыщены влагой, которая вот-вот прольется на Землю. Эти облака находятся ниже всех других – немногим более полукилометра над нами.
Следующее очень важное открытие было сделано в 1978 году на Восточно-Тихоокеанском поднятии, в районе 21° с. ш. Из иллюминаторов аппарата «Алвин» ученые увидели черный дым, струящийся из «труб» на глубинах 2500–2600 метров. Если температура изливающейся воды на Галапагосском рифте не превышала 20 °C, то здесь она достигала 300–350 °C в жерле «курильщика» – так ученые назвали эти постройки, образовавшиеся в результате осаждения сульфидов металлов, которые были вынесены гидротермальным флюидом в виде черного облака взвешенных частиц. Во флюидах было определено высокое содержание сероводорода, а большие площади дна оказались густо населены гидротермальной фауной, близкой по своему видовому составу к фауне Галапагосского рифта.
По современным представлениям, звезды рождаются внутри газово-пылевых облаков, которые начинают сжиматься под действием собственных гравитационных сил. Межзвездная среда только на первый взгляд кажется ничем не заполненным пустым пространством, а в действительности она содержит значительные количества газа и пыли, которые распределяются весьма неравномерно. Больше всего газа и пыли концентрируется в галактических спиральных рукавах, и здесь же обнаруживаются так называемые ассоциации молодых звезд, что является дополнительным аргументом в пользу их рождения из газово-пылевых облаков. Помимо молекулярного водорода и атомарного гелия, такие облака содержат мелкие частицы космической пыли, сложенные более тяжелыми элементами. И хотя никому еще не удалось от начала до конца проследить все фазы формирования звезды, в самом общем виде этот процесс можно представить следующим образом.
Кометные ядра – своего рода «ледяные астероиды» – образовались в районе планет-гигантов, по-видимому, вследствие гравитационной неустойчивости субдиска «грязной ледяной пыли» и так же, как первичные каменные сгущения, прошли через стадии коагуляции, уплотнения и дробления. С ростом массивных тел в зоне планет-гигантов относительные скорости тел возросли настолько, что эксцентриситеты и наклоны орбит тел достигли критических значений ? 1/3, что, наряду с прохождениями звезд вблизи формирующейся Солнечной системы, приводило к выбросу их на периферию системы и формированию облака Оорта (см. рис. 2.7 на вклейке).
Солнце и Солнечная система образовались из бесформенного облака межзвездного газа, медленно вращающегося в космосе со скоростью примерно один оборот за 10 млн лет. В ходе вращения оно начало сжиматься под влиянием своей собственной силы тяготения и вследствие этого стало вертеться быстрее. Силы, участвующие в этом процессе, сплющили газовое облако в диск, в котором вещество начало собираться в центре, формируя Солнце. Ближе к краям диска образовались завихрения, которые стали собирать вещество, формируя зачатки того, что позже окажется планетами. Частицы межзвездной пыли, состоящие главным образом из вкраплений железа и частиц соединений кремния, начали объединяться. Они слипались в сгустки и собирались вместе в завихрениях под действием гравитации. Железо – оно тяжелее – погружалось в середину, а окись кремния оставалась на поверхности, давая протопланетам железное ядро, окруженное каменной мантией. Так сформировались внутренние планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Остальные планеты образовывались из более легких материалов, таких как углекислый газ и аммиак, которые конденсировались из газа, когда температура продолжала снижаться. В это время сжатие материи в раннем Солнце запустило процесс слияния ядер, и Солнце начало излучать энергию – данный процесс продолжается последние 5000 млн лет и будет идти в следующие примерно 5000 млн лет.
Экологи уже давно изучают воздействие на состав и свойства атмосферы выбросов судовых двигателей в открытом море. С искусственных спутников Земли легко прослеживаются длинные полосы выбросов, оставляемых проходящими кораблями. Формирующиеся при этом искусственные облака сильно отличаются от природных прототипов и имеют разную отражающую способность. Исследователи установили, что поступающие в воздушное пространство продукты сгорания судовых двигателей заметно меняют характер облачности, которая становится намного мощнее и интенсивнее препятствует уходу тепла с поверхности океана во внешнее пространство, усиливая тем самым парниковый эффект. Это в серьезной мере меняет существующие представления, будто роль отражающей способности облаков, связанных с транспортно-промышленной деятельностью человека, незначительна.
Вокруг станции в пределах прямой видимости плавали небольшие космические тела, состоящие практически целиком из водяного льда с вкраплениями пыли и замёрзших газов, хотя в этом кольцевом рое планетоидов, окружавших Солнечную систему, встречались и более крупные объекты наподобие крайней планетки системы – Плутона. А чуть подальше – в облаке Оорта, скоплении планетезималей и пылевых струй, представлявших собой «строительный мусор» Солнечной системы, оставшийся после её формирования, имелись планеты, сравнимые по размерам с планетами внутренними. Их орбиты были очень вытянутыми, поэтому в системе они появлялись редко, исчезая на тысячи лет из поля зрения людей, уходя от Солнца на десятки и сотни тысяч астрономических единиц[1].
Вот как описывал начало катастрофы в Помпеях римский писатель Плиний Младший: «24 августа около часа пополудни над горой показалось облако необычайной величины. Облако поднималось и по форме своей напоминало дерево, именно сосну, ибо оно равномерно вытянулось очень высоким стволом и затем расширилось в несколько ветвей. Это облако поднималось вверх сильной струей воздуха, а в том месте, где струя ослабевала, оно медленно расширялось. Облако имело местами белый цвет, местами же грязный или пятнистый, вероятно, от примеси земли и пепла».
Поляризация света неба была открыта в 1871 году, однако объяснение этого явления появилось лишь в середине ХХ века. Тем не менее, еще в древних скандинавских сагах о плаваниях викингов имеются упоминания о том, как отважные мореплаватели тысячу лет назад использовали поляризацию неба для навигации. Обычно они плавали, ориентируясь по солнцу, однако в северных широтах солнце – редкость. Когда светило было скрыто облаками, викинги смотрели на небо через специальный «солнечный камень», который позволял им увидеть на небе темную полоску в 90° от направления на солнце. По этой полосе они и узнавали, где находится солнце. Солнечным камнем, по-видимому, называли один из прозрачных минералов, обладающих поляризационными свойствами. Возможно, викинги пользовались исландским шпатом, часто встречающимся в их широтах. А вот появление на небе более темной полосы объясняется тем, что свет неба поляризован даже в том случае, когда солнца не видно, и его свет проникает через облака. В конце ХХ века норвежский летчик выполнил экспериментальный полет из Норвегии в Гренландию. Вместо обычных навигационных приборов он пользовался кристаллом кордиерита, поляризующего свет. Полет прошел успешно.
В нашей Галактике, по предположениям астрономов, находится около миллиарда нейтронных звезд, которые при незначительных размерах – 5—10 километров и массой 0,01—2 солнечные массы – обладают сильным магнитным полем (порядка 1011—1012 Гс) и огромной скоростью вращения вокруг своей оси. Погасшие нейтронные звезды зафиксировать очень сложно, так как они почти не излучают в оптическом диапазоне электромагнитных волн, а у потухших нейтронных звезд отсутствует и радиоизлучение. Масса этого небесного тела больше, чем у Юпитера, но значительно меньше солнечной. Согласно многочисленным сведениям, содержащимся в древних легендах и преданиях, это массивное тело сопровождают 11 спутников, обширная темная туманность и газопылевой шлейф. Цвет объекта черно-коричневый. При аккреции (выпадении вещества на его поверхность) и выделении кинетической энергии его цвет изменяется на красный или ослепительно-белый. Обнаружить такой объект, который окружен обширным газопылевым облаком, на большом расстоянии достаточно сложно.
Поляризация света неба была открыта в 1871 году, однако объяснение этому явлению было дано лишь в середине XX века. Тем не менее, еще в древних скандинавских сагах о плаваниях викингов имеются упоминания о том, как отважные мореплаватели тысячу лет назад использовали поляризацию неба для навигации. Обычно они плавали, ориентируясь по солнцу, однако в северных широтах солнце – редкость. Когда светило было скрыто за облаками, викинги смотрели на небо через специальный «солнечный камень», который позволял им увидеть на небе темную полоску в 90° от направления на солнце. По этой полосе они и ориентировались, где находится солнце. Солнечным камнем, по-видимому, был назван один из прозрачных минералов, обладающих поляризационными свойствами. Можно предположить, что викинги пользовались исландским шпатом, часто встречающимся в их широтах. А вот появление на небе более темной полосы объясняется тем, что свет неба поляризован даже в том случае, когда солнца не видно, и его свет проникает через облака. В конце XX века норвежский летчик выполнил экспериментальный полет из Норвегии в Гренландию. Вместо обычных навигационных приборов он пользовался кристаллом минерала кордиерита, поляризующего свет. Полет прошел успешно.
Пока этими изобретениями никто не заинтересовался, хотя о том, как охладить планету, ученые думают давно. Существует даже целая наука – геоинжиниринг. Проектов масса – от высадки лесов до отклонения солнечного тепла с помощью установки космических зеркал. Предлагается также распылять в верхних слоях атмосферы частицы, отражающие свет, или поднимать в небо воду для создания дополнительных облаков на низких высотах. Это более сложный, зато быстрый путь к снижению температуры Земли, хотя шансов его применить мало.
Как полагают американские астрономы Арлин Кроттс из Колумбийского университета и Питер Шульц из университета Брауна, между этими выбросами газа и таинственными вспышками есть прямая связь. Просачиваясь сквозь трещины в горных породах, струи газа достигают поверхности Луны, покрытой слоем реголита. Какое-то время газ скапливается под толщей пыли, но потом, когда его собирается слишком много, происходит своего рода взрыв, и весь скопившийся газ улетучивается. Поднятая взрывом пыль несколько минут держится над поверхностью Луны, прежде чем снова осесть. Солнечные лучи освещают это облако, оно мерцает и переливается. Этот феномен, считают Кроттс и Шульц, и принимают за «таинственные вспышки». По их оценке, взметнувшееся на Луне облако пыли площадью несколько квадратных километров можно наблюдать с Земли в течение 10 минут.
Этот район космоса был окружён вихрем слабо светящейся пыли и газа. Земные учёные сразу признали бы наличие в данной точке пространства чёрной дыры – при полном отсутствии звёзд, вокруг которой и вращалось реденькое газо-пылевое сгущение. Дыра там и в самом деле была, но иного характера, опиравшаяся на иные физические законы и созданная не на базе сконцентрированных в сверхмалом объёме тяготеющих масс. Диаметр этой «дыры» был намного больше тех, какими оперировали люди при расчётах «настоящих» чёрных дыр, он достигал одного светового года. И в неё проваливался не только окружавший «дыру» газ, но и все массивные объекты в радиусе тысяч световых лет, что и привело к исчезновению ближайших звёзд, планет и пылевых облаков. «Дыра» буквально вымела пространство как гигантская метла или скорее гигантский пылесос и постепенно росла, засасывая дальние звёздные образования, в том числе – струю галактик, известную под названием «тёмный поток».
ОС?ДКИ, вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность. Осадки приносят на поверхность суши всю воду, участвующую в процессах водообмена (за исключением отдельных участков, куда вода поступает из подземных источников или по водотокам, – но и она ранее была принесена на сушу осадками). Подавляющая часть осадков (дождь, морось, снег, снежная и ледяная крупа, град, ледяной дождь и др.) выпадает из облаков. Непосредственно из воздуха выделяются роса, иней, твёрдый налёт, изморозь и др. Осадки измеряются в толщине слоя воды (обычно выраженной в миллиметрах), выпавшей в единицу времени. Для различных целей используются данные об осадках за час, сутки, месяц, год и т. д. Обычно сумму осадков за небольшой промежуток времени (с, мин, ч) называют также интенсивностью осадков. В ср. за год на Земле выпадает ок. 1000 мм, минимум в тропических пустынях (Атакама в Чили, некоторые р-ны Сахары и т. д.) – не более 10 мм в год (нередко в течение нескольких лет подряд осадков там не выпадает совсем) и максимум в муссонной области в предгорьях Гималаев (Черрапунджи) – в ср. ок. 11 тыс. мм в год (максимум осадков за год, выпавших там, составляет более 20 тыс. мм). Наибольшая зарегистрированная сумма осадков за сутки (1870 мм) выпала в виде дождя на о. Реюньон в Индийском океане в марте 1952 г. при прохождении тропического циклона. Избыток осадков за несколько часов или дней приводит к наводнениям, оползням, селям и другим бедствиям, а недостаток в течение нескольких недель или первых месяцев – к засухе.
Эти вихри создаются встречей теплого и влажного воздуха с холодным и сухим. Из-за взаимодействия двух сред происходит выделение тепла. В результате этого образуется характерная воронка, которая двигается, причудливо изгибаясь, касаясь поверхности земли. Внутри воронки воздух опускается, а снаружи поднимается, быстро вращаясь, в результате создается область сильно разреженного воздуха. В эту зону разряжения втягивается близлежащий теплый влажный воздух облака и нижележащий под ним холодный воздух, что приводит к лавинообразному развитию процесса и выделению значительной энергии.
Порой небеса низвергают невероятные скопления неживой материи. Например, в 2003 г. в Дагестане выпали осадки в виде обильных солевых отложений. Автомашины, стоявшие под открытым небом, покрылись трудно смываемым слоем соли. По данным метеорологов, причиной этого стал циклон, пришедший из районов Турции и Ирана. Поднятые сильным ветром мелкие частицы песка и пыли из разрабатываемых карьеров на территории Дагестана смешались с водяной пылью, подхваченной с поверхности Каспийского моря. Смесь сконцентрировалась в облаках, переместившихся в приморские районы Дагестана, где и выпадал необычный дождь.
Отправимся на 65 млн лет назад. Небо ясное. На горизонте светит солнце. Внезапно космическое пространство пронзает астероид, движущийся со скоростью 16 км в секунду. Огненный шар озаряет небо над Голубой планетой. Шар приближается. По мере прохождения слоев стратосферы скорость его увеличивается. Его точка прицела находится в Мексиканском заливе, на полуострове Юкатан. Это астероид диаметром 12 км. Он с размаху врезается в полуостров. Угол его падения равен 30°. Он взрывается. Сила взрыва ужасающая. Образуется кратер диаметром 300 км. Происходит чудовищный, не имеющий прецедентов на нашей планете катаклизм. В атмосферу выбрасывается гигантское облако из дыма, пыли и каменистых обломков. За несколько часов, несколько дней Северная Америка, а затем и вся планета окутались пылевым облаком. В момент столкновения вспыхнули и распространились пожары. На многие сотни километров выгорело все живое. Ударная волна уничтожила животный и растительный мир на многих тысячах километров вокруг кратера. Резкое потепление атмосферы оказалось настолько мощным, что повлекло за собой высвобождение атомарного азота в воздух. Произошла химическая реакция. Следствием ее стал губительный кислотный дождь. Поверхность Земли превратилась в безжизненную пустыню. К смертельным дождевым потокам прибавилась высвободившаяся после столкновения тепловая энергия, создавшая парниковый эффект.
Круговорот воды в природе имеет прямое отношение к теме данной книги, то есть к питьевой воде. Под действием солнечных лучей вода из открытых водоемов постоянно испаряется, а пар поднимается в воздух, формируя облака и тучи, которые очень подвижны: быстро распространяются воздушными массами. В тропических широтах Земли они затем проливаются дождями, а в областях умеренного климата, в зависимости от сезона, выпадают в виде дождя или снега. Нужно заметить, что эти процессы имеют поистине титанический масштаб: за год испаряется 450 тыс. км? океанической воды, а с поверхности континентов – 70 тыс. км?. Эта влага затем выпадает с осадками: на поверхность мирового океана – 420 тыс. км?, а на сушу – 100 тыс. км?, но избыток континентальных вод переносится в океан реками. Если перейти к меньшему, чем год, временному периоду, то окажется, что за одну минуту испаряется 1 км?, или 1 млрд. т, воды, причем каждый грамм пара уносит в атмосферу 537 калорий солнечной энергии.
Источником света является «голова», или ядро кометы. С приближением к Солнцу у кометы появляется хвост. Он состоит из очень разреженного газа и мельчайших частиц, которые срываются с ядра кометы под воздействием Солнца. Ядро кометы окружает ее третья часть, называемая «оболочкой». Это светящееся облако твердого вещества, которое может достигать в диаметре 250 000 километров и более.
Формирование звезд, наблюдаемое и в настоящее время, происходит в газово-пылевых облаках. Такие облака под собственной тяжестью сжимаются и распадаются на фрагменты. По мере сжатия отдельных фрагментов небольшое случайное вращение, которое имело облако до сжатия, усиливается – по закону сохранения момента импульса если вращающиеся тела приближаются к центру вращения, то скорость вращения должна возрасти (так фигуристы на льду прижимают руки к телу, чтобы ускорить свое вращение). В случае газового облака взаимодействие вращения и силы тяжести приводит к тому, что облако принимает форму диска. Вдоль оси вращения сжатие происходит беспрепятственно, а в плоскости диска газ и пыль могут падать к центру, только потеряв по какой-либо причине скорость вращения. Центральное сгущение сжимающегося фрагмента облака – протозвезда – образуется еще до того, как фрагмент сожмется в диск. Гравитационная энергия падающего в протозвезду газа разогревает ее, и еще до начала термоядерных реакций светимость протозвезды может в сотни раз превышать ее будущую светимость в качестве обычной звезды. Примерно через миллион лет газ из диска в основном попадает в звезду, и светимость ее поддерживается уже только термоядерными реакциями. Известным примером звезды на этой стадии эволюции является T Тельца. Остаток диска, имеющий массу порядка 10 масс Юпитера, постепенно образует планеты (рис. 2.1).
Так как облака находятся на относительно большом расстоянии от поверхности земли, облачное вымывание эффективно при метеорологических условиях, способствующих активному вертикальному перемещению воздушных масс в нижнем слое атмосферы, включением их в облачную массу. Из этого следует, что облачное вымывание наиболее эффективно при дальнем переносе загрязняющих веществ.
Метанобразующие археи вполне могли поддержать концентрацию метана в атмосфере, достаточную для создания парникового эффекта, – на уровне 0,1 % (ныне < 0,0002 %) или его смесь с СО2. Поскольку в отсутствие главного окислителя – кислорода – продолжительность существования молекул метана могла быть на три порядка больше, чем нынешний 10-летний срок, по достижении соотношения СН4/СО2, близкого к 1, молекулы метана полимеризовались до этана (С2Н6). И легкая дымка превратилась в туман, в котором содержание метана могло в 600 раз превышать современный уровень. (Похожая по составу атмосфера с метановыми облаками и дождями существует на Титане, спутнике Сатурна.) При определенной размерности частиц и наличии в нем паров воды туман мог оставаться проницаемым и не препятствовал нагреву поверхности Земли. Под защитой метано-этанового тумана могла повыситься и концентрация NН3, OСS и серных соединений, включая аэрозоли полиатомной серы (S8).
Такой объект наблюдался во время испытательного полета французского самолета «Конкорд» на высоте 17 000 м над Республикой Чад в период солнечного затмения 30 июня 1973 года. Экипаж и группа ученых, находившихся в самолете, сняли кинофильм и сделали ряд цветных снимков светящегося объекта в форме шляпки гриба диаметром 200 м и высотой 80 м, который следовал пересекающимся курсом. При этом контуры объекта были нечеткими, так как он, видимо, был окружен ионизированным плазменным облаком. 2 февраля 1974 года фильм был показан по французскому телевидению. Результаты исследования объекта опубликованы не были.
Смеркалось. Суета постепенно затихла, а все человеческие фигурки скрылись под массивным белым куполом, который уфологи сразу же определили как «командный пункт». Неожиданно раздался сильный треск, и тороидальное навершие главной башни окутал венец разрядов. Финнеган стал поспешно настраивать фотоаппараты и измерительные инструменты, а Глендур взялся за датчики радиации, как вдруг уфологи заметили высоко в небе череду светящихся образований, напоминавших подсвеченные розовым светом столовые облака. Эти «облака», которые они тут же окрестили плазменными тарелками, явно располагались в авроральной зоне ионосферы. Было довольно трудно определить их проективную скорость перемещения, но, судя по всему, она была очень высока. Макколлу сразу же вспомнились наблюдения за протяженными разноцветными сгустками, которые стремительно перемещаются в верхней атмосфере Земли и известны как призрачные молнии: в зависимости от излучаемого ими цвета их разделяют на джины, эльфы, джеты, тайгеры и красные призраки.
Таким образом, наука не в состоянии объяснить этот атмосферный феномен. А ведь из неожиданно сформировавшегося облака выпадает далеко не только рыба. Часто после дождя по поверхности земли расползается «десант» из ящериц, жаб, змей, пауков. После чего тучка быстро рассеивается. За несколько минут выпадают тонны живых существ.
Галактическая радиация. Галактическая радиация поступает из межзвездного пространства, из глубин космоса. Астронавты, наблюдавшие галактическую радиацию, описывали ее в виде светящихся облаков, звезд, мельчайших полосок. Видеть ее можно было даже в полной темноте с закрытыми глазами вследствие прохождения частиц сквозь веко и непосредственного воздействия на сетчатку. Такие частицы проходят сквозь корабль и тело. Они обладают очень высокой энергией, большой массой и крупными размерами.
Солнце и сила тяжести служат для круговорота основным двигателем. Под действием солнца вода нагревается и испаряется, приобретая газообразное состояние. С увеличением удаления от земли, температура пара падает. Он собирается в облака, превращается в воду или снег и выпадает в виде осадков. Процесс в среднем длится 8–9 дней.
Общий объем воды на земном шаре составляет около 1338 млн. км3. Основной ее запас (96,5 %) находится в Мировом океане. В жизни человека наибольшую ценность представляют пресные воды. Ледники и постоянный снежный покров содержат 24,1 млн. км3 пресной воды, т. е. около 69 % общих ее запасов. Свыше 50 % (10,5 млн. км3) пресной воды сосредоточено в почвогрунтах (подземные воды). Пресные озера России содержат около 28 тыс. км3 воды, из них 25 тыс. км3 – в озере Байкал. Вода в болотах составляет около 12 тыс. км3, или 0,03 % запаса пресных вод. Годовой сток рек нашей страны составляет 4720 км3 в год. В руслах рек России единовременно находится около 500 км3 воды. Вода в природе под влиянием солнечной радиации, вызывающей испарение, и силы земного притяжения совершает непрерывный круговорот (влагооборот) между гидросферой, почвой и атмосферой. Водяной пар поступает в атмосферу в результате испарения с водной поверхности и поверхности почвы, растительности, снежного и ледяного покрова, а также вследствие транспирации. В атмосфере непрерывно протекают процессы конденсации и сублимации водяного пара, образование облаков и перенос их воздушными массами. Из облаков при определенных условиях выпадает на поверхность земли вода в виде жидких (дождь) или твердых (снег) осадков.
Солнце – молодая звезда, оно относится к звездам третьего поколения, то есть образовалось из останков звезд первого и второго поколений. Это произошло примерно 4,59 млрд лет назад при быстром сжатии облака молекулярного водорода под действием сил гравитации. По сравнению с другими звездами такого возраста в нашем районе галактики, Солнце отличается высоким содержанием тяжелых элементов, в частности, железа, никеля, магния, алюминия, натрия, кальция, хрома и ряда других, вращается по более циркулярной орбите, совершая полный оборот за 200 млн лет.
Представьте себе, что вы строите дом на огромном куске железа. Он состоит из атомов железа, выстроенных в очень жесткую структуру, подобную той, которая получилась бы, если бы мы плотно подгоняли сотни мраморных шариков один к одному в коробке. Каждый атом похож на шарик. Внутри него обычно заключено пустое пространство, но, как в большинстве сладостей, самое интересное начинается ближе к центру. На границах атомов есть «мягкие» облака электронов с отрицательным электрическим зарядом (как нижний конец батарейки). В центре атома расположено ядро, состоящее из очень плотно взаимосвязанных протонов и нейтронов и имеющее положительный заряд (как верх батарейки). Отрицательно и положительно заряженные части атомов не дают им слишком близко подойти друг к другу. Вы не можете сколь-нибудь заметно сжать кусок железа, потому что отрицательно заряженное электронное облако одного атома не может существовать вблизи такого же облака другого атома. Атомы взаимно отталкиваются друг от друга, как одноименно заряженные полюса магнита. Чем ближе вы придвигаете атомы друг к другу, тем труднее их сжать.
После удара о скалу Гирс взял управление на себя. Он повел аппарат по касательной к склону. Как ни старался Михаил Игоревич, все же «Тинро-2» время от времени клевал носом – садился «хвостом» на дно и наклонялся вниз. Меня прижимало к иллюминатору. В этот момент я мог видеть, что происходит на склоне. А там происходили любопытные вещи. Вниз по склону сползал мутьевой поток! Ударившись хвостом о грунт, «Тинро-2» нарушил устойчивость осадочного чехла, и вся толща осадков поползла вниз по склону. Впереди струился поток черного ила, над ним клубилось серое облако мути. Это был настоящий мутьевой поток, созданный подводным аппаратом. Но он не был похож на те, что описывались в учебниках по морской геологии, таких как книга известного американского геолога Фрэнсиса Шепарда «Морская геология». Самым знаменитым и изученным считался мутьевой поток, случившийся на склоне Большой Ньюфаундлендской банки в 1929 году и оборвавший несколько телеграфных кабелей, проложенных между Европой и Америкой по дну океана. Американские геологи сумели подсчитать скорость того мутьевого потока. У них получилось, что мутьевой поток мчался по склону Большой Ньюфаундлендской банки со скоростью курьерского поезда, сметая все на своем пути, как лавина или сель.
а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ э ю я