Целый ряд суеверий, связанных с погодой, и до настоящего времени сохранился у всех народов; некоторые из народных примет имеют под собой, впрочем, известные здравые основания. Во всяком случае, начало научной метеорологии было положено только тогда, когда были изобретены важнейшие приборы и стало возможно правильное наблюдение погоды.

Глава 1

ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА

СКОЛЬКО ВЕСИТ ВОЗДУХ?

За нормальное давление условно принимается давление воздуха на уровне моря и при температуре 0°. Тогда оно уравновешивается столбом ртути в барометрической трубке высотой в 760 мм. Может быть, кто-нибудь спросит: "Причем тут температура?" Надо вспомнить, что все тела от теплоты расширяются; стало быть, расширяется и ртуть в трубке; значит, при одном и том же давлении атмосферы столбик ртути будет выше, чем при 0°, если температура выше 0°, и ниже, чем при 0°,— если температура ниже 0°. Строго говоря, так как вес всякого тела зависит от его расстояния до центра Земли, Земля же, как известно, не шар, а сплюснута у полюсов, то нужно еще присоединить и поправку на широту места; но она очень незначительна и необходима лишь для самых точных измерений.

Сколько же, однако, весит столб воздуха, давление которого уравновешивается столбом ртути в 760 мм длиной? Это, конечно, зависит от площади основания столба. Положим, что нас интересует давление на площадку в квадратный метр. Если бы мы имели не ртуть, а воду, столб ее в барометрической трубке был бы не 760 мм, а в 13¹/₂ раз больше, т. е. примерно 10¹/₂ м, и объем такого столба при основании 1 кв. м был бы 10¹/₂ куб. м; вес его был бы 10¹/₂ т, т. е. 10 500 кг, или более 650 пудов.

Наш организм вполне приспособлен только к тем давлениям, которые нам постоянно приходится переносить. Резкие повышения или понижения давления обычно сказываются на человеке, особенно если он не вполне здоров. Подъемы в высокие, разреженные слои воздуха при полетах на шарах или аэропланах или восхождениях на горы сказываются и у здоровых людей различными болезненными явлениями. Отчасти здесь играет роль недостаток кислорода, но в значительной степени — и самое понижение давления.

Привычка, играющая такую большую роль в жизни человека, проявляется однако и в этой области. Во время длительных экспедиций на высокие горы, когда людям приходилось сравнительно долго оставаться на больших высотах, они вначале чувствовали себя очень скверно: страдали заметной слабостью, не могли спать и т. п. Но с течением времени наступало приспособление к разреженному воздуху, и уже через 4–5 дней путешественники чувствовали себя довольно сносно. Последняя экспедиция на Эверест летом 1924 года, когда была достигнута наивысшая точка около 8 580 м (высота Эвереста около 8 845 м), показала, что и на этих грандиозных высотах можно существовать и даже совершать переходы без искусственного дыхания кислородом, при условии предварительной тренировки. А ведь давление там — примерно 260 мм, почти втрое меньше нормального! Значительно ниже этих головокружительных высот, но все же на весьма почтенной высоте около 5200 м (всего на 400 м ниже вершины нашего Эльбруса), там же на Эвересте постоянно живет отшельник-индус и, по-видимому, чувствует себя хорошо, хотя давление не превышает 400 мм.

Если же каким-нибудь образом выкачать внутренний воздух из полых предметов, внешнее давление, сразу проявит себя. В учебниках физики описывается знаменитый опыт с "Магдебургскими полушариями", которые, когда из них выкачали воздух, так плотно прижались друг к другу под действием атмосферного давления, что их не могли разнять 16 лошадей. А вот любопытный пример из другой области. На побережьи океана в С. Америке часто проносятся бури колоссальной силы, так называемые "торнадо". Давление при этих бурях падает иногда в короткий срок до 700 мм и даже ниже. Оказывается, что давление внутри зданий при таких резких падениях, наружного давления не успевает следовать за последним; разности давления могут получиться настолько большие, что дом как бы взрывается изнутри!

Рис. 1. Ниагарский водопад, замерзший во время сильных морозов в феврале 1926 г.

Рис. 2. Дом во Флоренции, где работал Галилей.

Рис. 3. Наружный вид дома Галилея во Флоренции.

ГДЕ ГРАНИЦА АТМОСФЕРЫ?

По мере поднятия над Землей давление и плотность воздуха уменьшаются; при этом давление убывает не пропорционально высоте, а гораздо быстрее. Если бы вся атмосфера имела температуру 0°, то у земли было бы давление 760 мм, на высоте 18,4 км — 76 мм, на высоте 36,8 км — 7,6 мм, на высоте 55,2 км — 0,76 мм и т. д. Так как в верхних слоях температура ниже 0°, то в действительности давление убывает еще быстрее, и на 40 км составляет уже около 1 мм, а на высоте 500 км — около 0,001 мм. Это величины уже исчезающие малые, и практически атмосфера для нас не существует выше 10–15 км. Определенную границу между такими "следами" воздуха и безвоздушным пространством провести вряд ли можно: переход совершается постепенно уловить его нельзя. Можно решить другую задачу: как высоко простиралась бы атмосфера, если бы плотность воздуха была всюду одинакова, а не менялась бы с высотой? Это определить не трудно. Мы знаем, что столб воздуха, простирающийся до самых пределов атмосферы, весит 10 500 кг при основании в 1 кв. м. С другой стороны, известно, что 1 куб. м сухого воздуха весит 1,29 кг. Стало быть, такая "однородная атмосфера" простиралась бы на высоту во столько раз большую 1 м, во сколько раз 10500 больше 1,29. Расчет дает 8140, т. е. искомая высота равна приблизительно 8 км. Таким образом, уже вершина Эвереста лежала бы за пределами однородной атмосферы.

БАРОМЕТР И ПОГОДА

Даже из образованных людей многие убеждены, что барометр "показывает погоду", настоящую или будущую. В этом заблуждении поддерживает публику обыкновение мастеров, изготовляющих барометры-анероиды, писать на их циферблате: "ясно", "переменно", "дождь", "буря" и т. п. Барометры-анероиды основаны на том, что металлическая коробка, из которой выкачан воздух, немного сплющивается под влиянием внешнего атмосферного давления, и эти изменения коробки передаются при посредстве рычагов стрелке, движущейся по циферблату. Циферблат обычно разделен на деления, отвечающие миллиметрам ртутного столба (в старых приборах — на дюймы). Анероид, даже выверенный и точный, должен постоянно сравниваться с ртутным барометром, так как показывает, строго говоря, лишь изменения давления, а не абсолютную его величину. Правда, в хороших и правильно установленных анероидах ошибка сравнительно невелика. В публике же чаще всего распространены дешевые анероиды, установленные без сравнения с ртутным барометром и, конечно, не принимая в расчет высоты того места, для которого предназначен анероид. Публика этим, впрочем, не интересуется. Она смотрит прежде всего на надписи, которыми украшен циферблат, и когда стрелка стоит на "великой суши", а моросит дождь, или если стрелка показывает "дождь" в солнечную погоду, владелец барометра бранит и его и метеорологов. Виноват между тем он сам, потому что не потрудился узнать, что не только анероид, — который прежде всего может быть неправильно установлен, — а и самый совершенный ртутный барометр вовсе не обязан предсказывать погоду.