4 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Тропический пояс на поверхности океана получает мак­симальное на Земле количество солнечной радиации — около 160 ккал/см2 в год. Часть тепла расходуется на ис­парение воды, другая — на нагревание поверхностного слоя. Длинноволновая радиация полностью поглощается в верхних сантиметрах воды. В условиях ясного неба и спокойного моря такой приток тепла вызывает повыше­ние температуры поверхностного слоя до 28—30°. От теп­лой поверхности океана и суши путем длинноволнового лучеиспускания и конвекции прогревается нижний слой атмосферы.

У экватора количество приходящего тепла и темпера­тура воды и воздуха мало меняются на протяжении года и за ряд лет. Близ тропиков количество радиации не­сколько варьирует в течение года. Оно велико летом, но зимой из-за меньшей высоты солнца над горизонтом и меньшей продолжительности дня несколько сокращается. В результате температура воздуха и поверхностного слоя воды зимой понижается на 4—5°.

Главный ветер тропической зоны — пассат (северо-восточный в северном полушарии, юго-восточный в юж­ном). В тропических широтах над океаном он всегда дует из восточной части горизонта под углом к экватору. В течение года северная и южная границы пассата сдви­гаются; зимой — к экватору, летом — в более высокие широты. При этом пассаты южного полушария в Атлан­тическом и Тихом океанах распространяются несколько севернее экватора.

Там, где встречаются и затихают пассаты северного и южного полушарий, находится экваториальная зона за­тишья и штилей. Здесь максимально нагревается поверх­ность океана. От нее теплеет воздух. Он поднимается, увлекая за собой пары воды, охлаждается на высоте, а атмосферное давление у океана падает. Это вызывает компенсационный приток воздуха извне, каковым и яв­ляются пассаты. Влага воздуха превращается в мощные облака. Нагрев и подъем воздуха особенно интенсивны днем, в послеполуденные часы. Именно в это время над штилевым океаном вырастают облака. Струи восходя­щих потоков воздуха прослеживаются в виде быстро растущих кучевых облаков вертикального развития. Иногда плотные серые слоистые облака покрывают все экваториальное небо, и по многу дней идет несильный дождь. Но более типичны яркие краски неба. Утром над тихим и светлым океаном восходит ясное оранжевое солнце. Оно отвесно и быстро поднимается над горизон­том и начинает свой путь к зениту. Поэтому зори на экваторе короткие. Над водой — лишь рваные облака, оставшиеся после ночного ливня. К полудню воздух становится жарким, он уже насыщен влагой и неподви­жен. От обилия влаги в воздухе даль становится туман­ной, небо — белесым. Океан тоже становится светло-голу­бым. Над ним растут высокие белые массы кучевых обла­ков — гигантские колонны, замки, башни. Достигнув на высоте нескольких километров зоны обледенения, вер­шины их закругляются, превращаются в «наковальни». Температура воздуха и воды 28—30° тепла, влажность воздуха 90% и больше.

По вечерам заходящее солнце рассеивает свои лучи в насыщенной водяными парами атмосфере и создает яркие и сочные закатные краски — красную, вишневую. Небо покрыто розовыми полупрозрачными облаками верхнего яруса, ярко освещены нагромождения высоких кучевых облаков, а нижние, разорванные, плывут тем­ными фиолетовыми тенями над потемневшим океаном.

Вечером и ночью часты сильные ливни с грозой. Становится прохладно, хотя температура падает лишь до 25—24°. Иногда в пределах видимости наблюдается несколько дождевых очагов.

Поднявшийся воздух, отдав океану избыток влаги в виде дождей, растекается в верхних слоях атмосферы от экватора к северу и югу. Постепенно под влиянием вращения Земли он поворачивает к востоку и около 30° северной и южной широт на высоте нескольких кило­метров образует широтные воздушные потоки на восток.

В результате создается избыток воздуха и высокое давление. Воздух опускается к поверхности океана со скоростью нескольких сотен метров в сутки, нагре­вается и становится очень сухим. На суше в этих ши­ротах находятся великие пустыни — Юго-Западной Азии, Северной Америки, Австралии, Северной и Юго-Западной Африки и т. д.

Так над океаном в зоне высокого давления заро­ждаются пассаты. Они несут избыток воздуха над по­верхностью океана к экваториальной зоне низкого дав­ления. (Часть избыточного воздуха уходит в умеренные широты.) Вращение Земли отклоняет воздушные потоки, движущиеся к экватору, вследствие чего образуются се­веро-восточный и юго-восточный пассаты. Поток воздуха на высоте от экватора к тропикам получил название антипассата. Так замыкается тропический атмосферный круговорот: подъем у экватора, движение поверху к тро­пикам, опускание к поверхности близ 30° широты, дви­жение пассата над поверхностью океана к экватору и т. д. Получается своеобразная тепловая машина, описан­ная академиком В. В. Шулейкиным.

Поскольку интенсивный прогрев экваториальной по­лосы происходит весь год, то в течение этого времени поддерживается разность давления между экватором и тропиками и дуют пассаты. Недавно были выявлены но­вые детали процесса — колебания напряженности пассат­ной циркуляции, развитие западных ветров в эквато­риальной полосе затухания пассатов.

Сила пассата обычно колеблется. Несколько дней дует слабый ветер, 2—3 балла. Затем он постепенно усили­вается, и через несколько дней уже достигает 6—8 бал­лов (максимальную силу пассат имеет в низких широ­тах, недалеко от экватора, особенно зимой). Затем сила его вновь начинает уменьшаться.

Вместе с границами пассатов смещается в течение года зона экваториального затишья: в июне—августе — к северу, в декабре—феврале — к югу. Изменяется и ее ширина. То пассат северного полушария почти сопри­касается с пассатом южного, и зона затишья практиче­ски исчезает, то пассаты не доходят друг до друга, и между ними остается широкая, в 300 миль, штилевая полоса.

Пассаты в зонах их господства создают мощные и устойчивые поверхностные течения на запад — пассат­ные, или экваториальные. Осадки у экватора обильны, в год выпадает обычно 2—4 м. Особенно дождливы весна и осень, когда солнце проходит через зенит. Это так на­зываемыезенитальные дожди. По обе стороны от эква­тора количество осадков уменьшается, два дождливых сезона сближаются и близ тропиков сливаются в один дождливый летний сезон. Зима — относительно, а иногда и очень сухое время года. У тропиков выпадает обычно 500—1000 мм осадков в год.

Испарение максимально в сухом воздухе близ тропи­ков, в зоне зарождения пассатов. У экватора во влажном воздухе оно меньше. Соотношение количества осадков и величины испарения определяет соленость поверхност­ных слоев воды.

Таким образом, наблюдаются существенные климати­ческие различия между экватором и тропиками: у эква­тора преобладают маловетрие, постоянно высокая темпе­ратура воздуха, значительная влажность и облачность, обильные осадки. У тропиков господствуют устойчивые пассатные ветры, более сухой воздух, летние дожди, за­метные колебания температуры воздуха в течение года. Морской тропический воздух — теплый и сравнительно сухой — при движении в пассатном потоке к экватору прогревается, насыщается влагой и постепенно транс­формируется в экваториальный — очень теплый (27— 30°) и влажный.

Обычно атмосферные процессы в тропиках отли­чаются исключительной правильностью. Это определяет относительно малую изменчивость условий в океане. Лишь тропические ураганы нарушают регулярный ход событий.

Климат экваториальной зоны, фактически без засух, формирует на суше природный ландшафт густого и влажного вечнозеленого экваториального леса (в Цен­тральной Африке, Амазонии и Юго-Восточной Азии).

Собственно тропический климат с дождливым летом создает ландшафт саванны — тропической степи с ред­кими деревьями и небольшими рощами. Таковы ланд­шафты во многих районах Южной Азии, Южной Аме­рики, на Кубе, но самые классические саванны — в Аф­рике. В умеренном поясе два главных сезона года — холодная зима и более или менее теплое лето. Два основ­ных сезона и в тропиках. Они оба теплые, но зима сухая, а лето влажное. В сухое зимнее время года трава желтеет и выгорает, опадают листья с деревьев, сухой ветер несет горячий воздух из пустынь, высыхают реки, иссякают источники. Пыльная дымка висит над землей. Стада ан­тилоп и других животных преодолевают огромные рас­стояния в поисках воды и корма. В середине лета со сто­роны экватора приходят темные тучи, на землю обруши­ваются потоки воды. Ливни сопровождаются сильней­шими грозами. Русла рек превращаются в бурные потоки. На равнинах они разливаются на десятки километров в ширину. Животные ищут убежища на холмах. Самое прекрасное время в саванне — после сезона дождей, когда нет ни жары, ни сухости, ни чрезмерной влаж­ности.

Иной характер имеет муссонная циркуляция. Как из­вестно, муссоны развиваются в результате годовой (се­зонной) неравномерности нагрева суши и океана. Весной и летом суша нагревается быстрее. Осенью и зимой она быстрее охлаждается. Наоборот, океан из-за большей теп­лоемкости воды и проникновения значительных количеств тепла в глубину (до нескольких десятков метров) вслед­ствие ветрового перемешивания нагревается значительно медленнее и редко до температуры выше 30°, но сохра­няет тепло значительно дольше. В итоге создаются зна­чительные термические различия между сушей и океа­ном, а следовательно, и разность атмосферного давления. Особенно велика разность атмосферного давления над Азией, с одной стороны, и над Индийским и Тихим океа­нами — с другой. Поэтому муссонные явления наиболее развиты на южных и восточных окраинах Азии. В Юж­ной Азии весной и летом устанавливается очень высо­кая температура и необычайно низкое давление. Над Ин­дийским океаном давление сравнительно высокое. Поэтому с июня или июля возникает устойчивый поток воздуха с океана на сушу — летний муссон с юго-запада. Его обычная сила 4—7 баллов. Летний муссон приносит влажный воздух, большую облачность, обильные дожди. Он продолжается до сентября.

Зимой в результате выхолаживания суши над Азией устанавливается высокое давление (порядка 1035 мб). Над теплыми водами океана давление ниже. Разность давлений создает устойчивый, но несильный (2— 4 балла) поток воздуха с континента на океан с северо-востока на юго-запад. По некоторым свойствам он сходен с пассатом. Смена ветра определенным образом влияет на направление течений в северной части Индийского океана, а также на температуру, осадки, испарение, со­леность. Аналогичная циркуляция — между Юго-Восточ­ной Азией и Тихим океаном.

Муссонная циркуляция развивается (но слабее) и в некоторых других районах, например к юго-востоку от Северной Америки.

Таким образом, основной процесс в тропиках — ин­тенсивный прогрев поверхности океана и передача тепла в атмосферу. Океан отдает здесь атмосфере тепло, а по­лучает от нее количество движения, порождающее волны и течения.

Тропические циклоны. В тропических широтах воз­никают, развиваются и движутся чрезвычайно опасные метеорологические образования — тропические циклоны. Они распространены в основном в западных, теплых ча­стях океанов. В Атлантическом они называются вест-индскими ураганами, в западной части Тихого — тайфу­нами. В связи с особенностями циркуляции атмосферы и вод западные части океанов в низких широтах суще­ственно теплее восточных. Особенно сильно, до 30°, эти воды нагреты во второй половине лета и в начале осени. От теплой поверхности воды нагревается воздух. Нагрев вызывает мощные восходящие движения воздуха, проис­ходит сильное испарение, атмосферное давление резко падает. При конденсации влаги выделяется скрытая теп­ловая энергия, которая нагревает воздух и еще более усиливает восходящие потоки влажного воздуха. В обра­зовавшуюся область пониженного атмосферного давления с разных сторон устремляется, засасывается воздух. Из-за суточного вращения Земли потоки воздуха откло­няются (в северном полушарии против часовой стрелки). Создается воздушный вихрь диаметром в сотни километ­ров, с очень низким давлением в середине (рис. 2). На­правленные к его средней части (под некоторым углом) воздушные потоки имеют очень большую скорость и часто (но не всегда) достигают силы урагана, т. е. 12 бал­лов, или приблизительно 30 и даже 100 м/сек (для такой скорости ветра нет градаций в шкале Бофорта). С воз­растанием скорости ветра растет его разрушительная сила как на море, так и на суше. Одновременно с вра­щательным движением тропический циклон имеет посту­пательное — он перемещается над теплой водой обычно со скоростью 15—20 км/час и следует приблизительно вдоль оси теплых течений. Теплая поверхность вод под­держивает силу этого вихря, и вдоль течений он проходит большие расстояния, проникая до умеренных широт (Ньюфаундленд, Англия, Япония, Камчатка). Над хо­лодными водами циклон постепенно теряет силу. В се­верном полушарии ураганы особенно сильны с июля по октябрь. Они сопровождаются сильнейшими ветрами, мощ­ной облачностью, спускающейся до самой поверхности океана, ливневыми дождями. За 1—2 дня выпадают сотни миллионов и миллиарды тонн воды.

Схема циркуляции потоков воздуха в тропическом циклоне

Схема циркуляции потоков воздуха в тропическом циклоне

Циклоны Атлантического океана возникают в его тро­пическом поясе или над Карибским морем. Отсюда они движутся в Мексиканский залив, а затем — на сильно нагретую летом территорию США или Мексики либо идут восточнее, вдоль Гольфстрима. Иногда они меняют направление движения, задерживаются на 1—2 дня на одном месте. Живет циклон несколько дней. По традиции каждому присваивают женское имя. В последние годы одним из наиболее разрушительных был циклон «Флора». Его обнаружили с помощью искусственного спутника 26 сентября 1963 г. к западу от берегов Африки. Через несколько дней он приблизился к Малым Антильским островам, пересек их гряду и достиг острова Гаити. Число жертв на острове достигло 5000 человек. От Гаити «Флора» направилась к Восточной Кубе. Здесь ураган бушевал несколько дней, так как центр его описал слож­ную траекторию и несколько задержался южнее острова. Ветер и наводнение, вызванное небывалыми по интен­сивности дождями, произвели большие разрушения. За 4 дня выпало 2800 мм осадков, т. е. более двух годо­вых норм, твердый сток рек был в сотни раз больше обычного. Погибло много посевов, скота. Была смыта почва, вырвано с корнем и унесено в море множество деревьев. Число человеческих жертв на Кубе достигло 1200 человек. Циклон вышел в океан севернее Кубы и постепенно утратил разрушительную силу. Много дней спустя встречались в море странные, плывущие пальмо­вые рощи: деревья были вырваны с корнем, легкие стволы пальм удерживали их на плаву, а сохранившиеся между корнями грунт и камни обеспечивали вертикаль­ное положение деревьев.

Механику и термодинамику урагана изучили лишь в самое недавнее время (академик В. В. Шулейкин и другие исследователи). При анализе использовались фо­тографии, сделанные с искусственных спутников Земли, и другие материалы. Было определено количество пара, который поднимается до уровня конденсации, выделяю­щееся при этом тепло и энергия, получаемая ураганом в секунду при обычной летом температуре на поверх­ности воды +28°. Была вычислена мощность, поглощае­мая трением воздуха о поверхность воды.

Мощность атлантического урагана обычно составляет 200 млрд. квт, механическая — лишь 7 млрд. квт, а в ред­ких случаях, когда поверхность воды нагрета почти до 32°, достигает 12 млрд. квт. Величины такого порядка отмечались в августе 1969 г., когда над Карибским морем и Мексиканским заливом проходил циклон «Камилла». Общая энергия среднего циклона эквивалентна силе взрыва нескольких водородных бомб.

* * *

Таковы основные особенности климата и погоды в тропических и экваториальных широтах океана, кото­рые определяют все главные черты природы океана до глубины нескольких сотен метров — течения, темпера­туру и другие свойства вод, органический мир, особенно­сти геологии и гидрохимии.