ПОЛЯРНАЯ ШАПКА ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА

Выше мы изложили теорию образований циклонов, как следствие встречи двух воздушных течений, одного теплого, идущего из южных тропических областей, и другого — холодного — из приполярных северных стран. Эта теория, высказанная впервые норвежским ученым Бьеркнесом и ныне разработанная Бержероном — представителями Бергенской школы в синоптической метеорологии, все более и более находит себе сторонников, и на основе ее принципов теперь составляются у нас в СССР ежедневные карты Центрального бюро погоды в Москве и Областного — в Ленинграде.

По воззрениям Бергенской школы, массы воздуха как в циклонах, так и в антициклонах не однородны. Они состоят из частей разнородных потоков. Они не смешиваются между собою, а движутся рядом, отграничиваясь один от другого линиями раздела, носящими название теплого и холодного фронтов, как это мы видели выше. Теплый воздух, притекающий с юга в верхнем слое тропосферы к полюсу и опускающихся там от охлаждения, образует над полюсом постоянную шапку холодного или арктического воздуха, края которой, в среднем, на широте 60–65° (в северном полушарии) имеют наклон к земной поверхности, по которому проходит "поверхность раздела". Но эта "средняя" граница полярной воздушной шапки никогда не сохраняет своих правильных очертаний, части ее иногда отделяются в виде "капли" к югу — и опускаются в тылу теплых циклонических секторов или "языков" тропического воздуха, стремящихся, наоборот, прорваться к северу. На рис. 86 мы видим как раз, что такой теплый "язык" вдается в Скандинавии и Баренцовом море до Новой Земли— следовательно, здесь имеет место большой циклон, тогда как вдоль Карелии происходит натиск полярного фронта к югу, — в тылу циклона, прорывающего полярный фронт в Сибири. Эта схема лучше всего помогает усвоить идеи Бергенской школы, хотя в действительности дело бывает сложнее, и полярная воздушная шапка сильно наклоняется иногда набекрень и полярная капля спускается до Северной Африки.

Рис. 86. Полярная шапка воздуха и натиск холодного фронта на юг.

На прилагаемой карте погоды 19 февраля 1932 г. (рис. 87) видно, как "капля" арктического воздуха (АВ), спустившись вдоль Урала, охладила воздух Южной Европы до 10°—15° мороза; она заполняет имеющий здесь место антициклон с 1040 мб в центральной его части, В то же время обширная область низкого давления над Феноскандией, Баренцовым и Карским морями и над всем нашим севером заполнена тремя циклоническими центрами до 980 мб, с языками теплого воздуха, поднявшими здесь температуру до 3°—40 выше нуля. Область низкого давления заполнена морским воздухом, пришедшим сюда из Атлантического океана и согретым теплым течением Гольфстрима. Вот почему в Ленинграде и даже на Мурмане зимой иногда бывает теплее чем на юге, а на Новой Земле теплее чем в Архангельске.

Рис. 87. Карта погоды, составленная по новому методу.

АТМОСФЕРНАЯ МАШИНА

Атмосферная циркуляция с ее циклонами и антициклонами и прорывом полярного и тропического фронтов может быть представлена так. Вокруг каждого полушария существуют четыре широтных кольца или зоны воздуха — экваториальная, тропическая, полярная или переходная и арктическая. В первой зоне господствуют пассаты. Из тропической зоны, прорывая фронт, выделяются теплые "языки" воздуха, а из арктической шапки — холодные "капли". Промежуточная же между ними зона полярного или "переходного" воздуха, между 45° и 70° широты (рис. 88) является той ареной, на которой возникают, растут и распадаются циклоны; в тылу циклонов происходит обвал арктических масс воздуха.

Рис. 88. Схема взаимоотношения холодного и теплого фронтов.

Формы "языка" и "капли" не случайны. Острый язык или клин теплого воздуха, имея в общем стремление с юга на север, прокладывает себе путь с большим трудом среди "нейтральных" частиц "переходного" воздуха, обладающих меньшей скоростью вращения, и своей формой как бы следует суживающимся к полюсам меридианам. Наоборот, "капля" холодного воздуха, устремляясь с севера на юг, легко прокладывает себе путь, внедряясь под теплый воздух. Растекаясь на восток и запад, вследствие ускоренного вращения частиц тропосферы, она следует форме расходящихся меридианов.

Таким образом, "переходный" воздух пассивен, а зоны арктического и тропического воздуха динамичны. Циклоны в атмосферной машине играют роль как бы трансмиссионных колес между двумя зонами — арктической и тропиками.

Циклон никогда почти не бывает одиночным, а наблюдается целая семья их, следующих друг за другом — отца, сына и внука (терминология Бьеркнеса), причем отец идет несколько впереди, сын же и внук отстают; в тылу каждого из них наблюдается прорыв арктического воздуха к югу (рис. 89).

Рис. 89. Схемы циклонов.

Вдоль линии всех членов семьи этот прорыв бывает иногда столь значителен, что превращается в самостоятельное образование — в полярный антициклон, иногда далеко проникающий на юг. В среднем, семья циклонов проходит через данное место наблюдения с запада на восток в 5¹/₂. Днем затем следует антициклон, т. е. как бы опускается завеса полярного фронта над циклоническим процессом. Далее идет новая семья циклонов, заключающаяся новым антициклоном, и, таким образом, весь процесс циркуляции атмосферы в средних широтах можно себе представить, при идеальном его течении, в виде четырех полярных воздушных потоков, которые, прорываясь между каждыми двумя семействами циклонов, разделяют их и несут холодный воздух в более южные широты. Вся система при этом вращается вокруг полюса в направлении с запада на восток и через каждые 22 (5¹/₂х4) дня приходит в свое исходное положение (рис. 90). В чистом виде эта схема наблюдается в южном полушарии, где материков мало и они не искажают процесса. Наоборот, в северном полушарии обилие суши и горных хребтов никогда почти не позволяет проследить процесс в чистом виде.

Рис. 90. Циркуляция течений в тропосфере.

КАК В ОБСЕРВАТОРИИ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ ПОГОДУ

В погоде заинтересованы все, и потому все жаждут достоверных предсказаний. Когда предсказание не сбывается, обрушиваются на обсерваторию, высмеивают метеорологов и метеорологию. Мало кто задумывается над тем, насколько трудно давать такие предсказания. Курьезно, что многие воображают, будто предсказания погоды в Ленинграде дает Пулковская обсерватория. В канцелярии этой астрономической обсерватории часто получаются письма с упреками по поводу несбывшихся предсказаний. На самом же деле погоду изучают у нас и делают попытки предсказаний (т. е. несут государственную службу погоды) особые Бюро погоды в составе Единой гидрометеорологической службы в Москве и Ленинграде.

Как же современные метеорологи пытаются предсказать ход погоды? Говорим: "пытаются потому что метеорология далеко еще не достигла той высоты, которая, как в астрономии, дает возможность за тысячи лет вперед предсказать солнечные затмения с точностью до минуты времени. Метеорология находится еще на первых ступенях своего развития. Число причин и воздействий, влияющих на погоду, очень велико, и далеко не все они ясны, — поэтому и предвидение погоды нелегко. На предсказания погоды пока нужно смотреть, как на искусство, а на предсказателя — как на искусного стратега, разбирающегося в карте военных действий.