Нечто похожее происходит и в воздушной оболочке Земли. Когда холодная и теплая воздушные массы сближаются друг с другом, холодный воздух как бы ложится клином под теплый, вытесняя его вверх. Граница между воздушными массами представляет собой слой воздуха шириной 10–15, а иногда 50 и более километров. Пространство между двумя воздушными массами называется фронтальной зоной, или фронтом, а место пересечения фронта с поверхностью Земли — линией фронта. Именно здесь наблюдается скачок температуры, влажности, направления и скорости ветра и других метеорологических элементов.

Так, например, 23 сентября 1979 г. из северных районов Атлантики через Скандинавию вышел глубокий циклон. (О циклонах и антициклонах будет рассказано ниже.) Центр его располагался вблизи полуострова Канин, а перемещался циклон к востоку. Атмосферный холодный фронт, связанный с этим циклоном, пересекал территорию Советского Союза от восточных районов Архангельской области до Карпат и обуславливал пасмурную дождливую погоду в Архангельской, Вологодской, Калининской, Смоленской областях, Белоруссии и на северо-западе Украины. В центральных и центральночерноземных областях, Нижнем Поволжье, на Кавказе, а также на Украине стояла теплая погода с температурой воздуха 24…29° C.

Москва и Московская область 23 сентября 1979 г. находилась во фронтальной зоне атмосферного фронта. Были кратковременные дожди, грозы. Температура в северной половине области 14… 18, в южной 20…23° C, ветер южный.

Научиться отличать одну воздушную массу от другой очень важно. Это значит найти верный путь к предвидению погоды. Проследить полностью движение воздушных масс по наблюдению в одном месте невозможно. Но общее представление о воздушных массах и разделах между ними надо иметь. Так как воздушные массы все время находятся в движении, перемещается и граница между ними. Если холодный воздух отступает, а вместо него приходит теплый, — значит идет теплый фронт.

Так как холодный воздух более плотный и тяжелый, он отходит медленно, как бы цепляясь за землю. Теплый воздух скользит, поднимается по поверхности холодного, поэтому он раньше обнаруживается на некоторой высоте, а потом уже у земли.

Прохождение теплого фронта обычно сопровождается мощной слоисто-дождевой, затягивающей все небо, облачностью с обложным дождем. Первый вестник теплого фронта — перистые облака. Постепенно они превращаются в сплошную белую вуаль — в перистослоистые облака. В верхних слоях атмосферы уже движется теплый воздух. Падает давление. Чем ближе к нам линия фронта, тем плотнее становятся облака. Солнце просвечивает тусклым пятном. Затем облака опускаются ниже, солнце скрывается совсем. Ветер усиливается и меняет свое направление по часовой стрелке (например, сначала был восточный, потом юго-восточный и даже юго-западный). Приблизительно за 300–400 км до фронта облака сгущаются. Начинается мелкий обложной дождь или снег.

Но вот теплый фронт миновал. Дождь или снег прекратился, тучи рассеиваются, наступает потепление — пришла более теплая воздушная масса.

Если же теплый воздух отступает, а холодный растекается вслед за ним — значит, приближается холодный фронт. Его приход всегда вызывает похолодание. Но при движении не все слои воздуха имеют одинаковую скорость. Самый нижний слой в результате трения о земную поверхность немного задерживается, а более высокие вытягиваются вперед. Таким образом, холодный воздух обрушивается на теплый в виде вала. Теплый воздух быстро вытесняется вверх, и создаются мощные нагромождения кучевых и кучево-дождевых облаков.

Облака холодного фронта несут ливни, грозы, сопровождающиеся сильным порывистым ветром. Они могут достигать очень большой высоты, но в горизонтальном направлении простираются всего на 20…30 км. А так как холодный фронт движется обычно быстро, то бурная погода продолжается недолго — от 15…20 мин до 2…3 ч. В результате взаимодействия холодного воздуха с теплой подстилающей поверхностью образуются отдельные кучевые облака с просветами. Затем наступает полное прояснение.

Основная сила, заставляющая двигаться воздушные массы, — это разность давления. В холодной воздушной массе воздух более плотный, и поэтому атмосферное давление после прохождения холодного фронта повышается.

Воздух перемещается из области высокого давления в область более низкого. Движение это мы ощущаем в виде ветра. Ветер — это могучее всеобъемлющее явление природы. Воздушные потоки, как правило, почти параллельны земной поверхности. Вертикальные потоки встречаются гораздо реже, они слабее горизонтальных и возникают лишь в облаках или горных местностях при сильно развитой конвекции, то есть когда более теплые массы воздуха, а значит, и менее плотные, чем окружающая среда, перемещаются вверх, а более холодные и плотные — вниз. С конвекцией связано и образование кучево-дождевых облаков. На ветер действуют силы вращения и трения.

О значении ветра в изменении погоды можно судить из следующего: подует ветер из Арктики — сразу становится холодно даже в теплых южных районах нашей Родины, подует с юга — становится жарко, а зимой в северных районах начинается оттепель.

Как было сказано, ветер возникает в результате разности атмосферного давления. Из этого можно сделать практический вывод, если стать спиной к ветру (рис. 3), центр низкого давления всегда будет находиться слева и несколько впереди, а высокого — справа и несколько позади. Это правило очень важно для тех, кто хочет разобраться в наблюдаемых явлениях погоды и иметь представление об изменениях ее в дальнейшем. Смена погоды часто происходит в результате поступления той или иной воздушной массы. Движутся воздушные массы обычно в виде вихрей различной величины — от мелких, наблюдающихся перед грозой, до крупных, занимающих пространства в сотни тысяч и даже миллионы квадратных километров.

К огромным воздушным вихрям относятся циклоны и антициклоны (рис. 4, 5). Циклон представляет собой вихрь в диаметре до 2000 км и более, высотой от 6…8 км до 10… 12 км. В центре его — пониженное атмосферное давление. Воздух в циклонах у поверхности земли стекается к середине, образуя систему круговых ветров против движения часовой стрелки в северном полушарии и по часовой — в южном. На направление движения воздуха в циклоне оказывает влияние отклоняющая сила вращения Земли вокруг своей оси. В центре этого огромного вихря воздух поднимается и охлаждаясь, растекается на высоте. Водяные пары при этом конденсируются. Поэтому для циклонов характерна ненастная погода: зимой — большая облачность, снегопады, метели, некоторое потепление; летом — дожди, грозы, понижение температуры и усиление ветра.

В синоптической практике при анализе карт погоды территория распространения циклона (антициклона) очерчивается замкнутыми кривыми линиями одинакового атмосферного давления — изобарами. Нередки случаи, когда погода на огромной территории европейской и азиатской частей СССР определяется одним циклоном. Например, в сводке Гидрометцентра СССР сообщалось («Известия» от 21 января 1979 г.): «…на Западную Сибирь вышел глубокий циклон с Баренцева моря. Центр его над Томской областью. Этот циклон определяет погоду на обширной территории от крайних северных районов Архангельской области до Байкала. Снег, метели будут наблюдаться на Урале, в северных и восточных областях Казахстана, в Красноярском крае, на Алтае, в Кемеровской, Новосибирской, Томской и Тюменской областях…» (рис. 6).

Как правило, циклоны перемещаются с запада на восток. Движение это вызвано резкими изменениями не только атмосферного давления и ветра, но и температуры, влажности воздуха. Отмечаются обильные осадки. Малые циклоны, объединяясь, могут образовать обширные глубокие циклоны, состоящие из масс холодного воздуха по всей своей толщине. Постепенно циклоны затухают. Такой процесс продолжается в течение нескольких дней. Обычно циклон длится от 1…2 до 5…7 суток. Скорость движения его от 20…30 до 70…90 ^км/_ч.