Саймон Кинг – Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде (страница 7)
Вернемся к облаку. Как мы уже выяснили, облака – это скопление мельчайших частиц воды или льда, именуемых облачными капельками. В облаке таких капелек триллионы триллионов, и чем темнее облако, тем ближе друг к другу расположены эти капельки. Внутри облака дуют ветры, которые сталкивают или соединяют их так, что образуются более крупные облачные капельки – этот процесс называется коалесценцией (слипанием). Облако с высокой плотностью капелек обычно серого цвета. Когда достаточное количество этих капелек сливается воедино, образуется дождевая капля, достаточно тяжелая, чтобы упасть на землю. Не все дождевые капли образуются и падают одновременно, поэтому интенсивность ливней может быть различной. Пока воздух не станет более сухим, процесс образования облачных капелек из водяного пара и центра конденсации и формирования из них дождевых капель идет непрерывно. Дождевые капли растут с разной скоростью и падают только тогда, когда становятся достаточно тяжелыми, чтобы преодолеть восходящие потоки воздуха. Конечно, в этом им помогает сила притяжения. Поэтому дождь идет, но, поскольку каждая капля имеет собственное время образования, все капли в облаке падают в разное время. Если имеется постоянный приток влажного воздуха, то процесс формирования капель дождя продолжается, а сам дождь идет с новой силой.
Дождь приобрел запах с тех времен, когда на планете от океанов отделился первый континент, грозовые облака разошлись и солнечный свет наполнил воздух энергией, прогрел моря и осушил показавшуюся из них землю. Но только в 1964 году запах дождя обрел название – петрикор. Это запах земли до, во время и после дождя, особенно после продолжительной засухи. Это современное название древнего жизнеутверждающего запаха: «петра» переводится как камень, а «ихор» – «кровь из вен божества», то есть дословно петрикор – «божественная кровь камня». Первое научное исследование петрикора было проведено в 1960-е годы двумя австралийскими учеными, которые проанализировали все стадии процесса образования этого запаха. Перед дождем повышенная влажность высвобождает содержащиеся в почве соединения, что позволяет газам и частицам из сухой почвы распространиться в атмосфере. Когда начинается дождь, падение капель на сухую почву приводит к выбросу газов из пор в камнях и земле, то есть частички земли улетают в воздух. Запах становится более интенсивным. Когда дождь заканчивается, его запах задерживается во влажном воздухе. Этот процесс имеет механическую (воздействие падающих капель) и химическую (высвобожденные пузырьки газа и частицы земли, попавшие в воздух) составляющие.
Петрикор – это запах, с которым знакомы многие поколения, особенно в тех местах планеты, где сезоны делятся на сухой и дождливый. Сезонов дождей ждут – они несут с собой воду, урожай и отдохновение от жаркого, пыльного климата. Это ежегодное предвкушение очень хорошо знакомо жителям Индийского субконтинента. Предмуссонная жара усиливается в марте, апреле и мае. Палящее солнце приводит к температурам порядка 40–50 °C. От душного, жгучего и загрязненного воздуха нет спасения. Несложно представить себе облегчение миллионов жителей, которое сопровождает муссонные дожди: воздух очищается, а спекшаяся земля охлаждается. В атмосфере разливается пьянящий аромат, который преобразуется в свежий запах, знакомый всем жителям Индии. Петрикор – запах, который обещает, что реки вновь наполнятся, а урожая хватит на следующий год. Этот запах настолько почитаем, что небольшая парфюмерная фабрика в деревне Каннаудж штата Уттар-Прадеш выпускает только продукцию с этим небесным ароматом. Сотни лет многие поколения старались поймать и воспроизвести этот землистый запах. Эфирные масла, которые используются на фабрике, извлекаются из сухой земли, в которую проник влажный воздух и капельки воды. Это позволяет поймать нужный оттенок аромата. Это важнейший запах Индии, запах жизни.
В западном мире более известен геосмин – такое название дали запаху, который получается при падении капель дождя на почву и асфальт: это смесь органических веществ, бактерий почвы и озона.
В Великобритании зимой или даже весной порой в прогнозе погоды можно услышать «зимние осадки», и это выражение может оставить в недоумении. Осадки – это общее слово для всего, что падает с неба, будь то дождь, слякоть, град или снег. Хотя для многих осадки – прежде всего дождь, в холодную погоду осадки часто оборачиваются снегом, слякотью и ледяным дождем.
Град выпадает в любое время года, но в Великобритании чаще всего это происходит зимой и ранней весной. Однако самый серьезный град может идти поздней весной и летом, когда в атмосфере достаточно энергии для формирования грозовых или кучевых мощных облаков. Эти облака собираются в верхних слоях атмосферы, где температура воздуха ниже точки замерзания. В этих облаках переохлажденные водяные капельки движутся вверх-вниз, переносимые восходящими и нисходящими потоками воздуха. Оказываясь в верхней части облака, эти капельки замерзают, образуямаленькие льдинки града. Процесс продолжается, когда они начинают падать и попадают в слои воздуха, температура которых выше точки замерзания и в которых достаточно своих водяных капелек. Так льдинки покрываются тонким слоем воды, после чего восходящие потоки воздуха вновь возносят их в холодную часть облака, где они снова замерзают. Этот цикл повторяется много раз, пока градина не становится достаточно тяжелой, чтобы противостоять восходящим потокам воздуха. В этот момент она начинает падать на поверхность земли. Если бы нам удалось рассечь градину напополам, мы увидели бы концентрические слои, образованные в процессе движения, подобные годовым кольцам деревьев.
Размер градины зависит от того, сколько раз она подвергалась замораживанию, а это, в свою очередь, обусловлено силой восходящих и нисходящих потоков воздуха внутри облака. Если очень теплым летним днем на небе появилось большое грозовое облако, то восходящие потоки воздуха, скорее всего, сильны – в этом случае градины будут оставаться в облаке довольно продолжительное время и подвергнутся нескольким циклам таяния и повторного замораживания. Тогда и градины будут большими: некоторые из них могут достигать размера мяча для гольфа, и воздействие они оказывают совершенно невероятное. Крупнейшая в истории наблюдений градина имела диаметр 20,3 см. Она упала на землю в Южной Дакоте летом 2010 года и ее масса составляла 880 граммов! Конечно, такие огромные градины могут нанести серьезный ущерб. Можно считать, что град – одна из самых недооцененных стихий в плане потенциального урона. Когда в США случались мощные шквалы с градом, машинам, посевам и зданиям наносился значительный вред, а страховые выплаты исчислялись миллионами долларов.
В апреле 2013 года град напомнил о своих разрушительных возможностях: в аэропорту Кандагара в Афганистане на летное поле обрушился тридцатиминутный шквал; градины достигали размера мяча для гольфа. На военной базе град разбил лобовые стекла автомобилей и повредил все, что находилось под открытым небом, в том числе британские и американские самолеты. Ремонт и списание имущества обошлись британскому правительству в 13 млн фунтов стерлингов[9]. Кроме того, значительно пострадала боеспособность армии, поскольку самолеты вышли из строя.
Возможно, вам не доводилось слышать про ледяной дождь – это довольно редкий природный феномен. Однако он может быть одним из самых опасных типов осадков зимой. В зимнее время осадки зарождаются в виде либо переохлажденных капелек жидкой воды, либо снега, либо мелких шариков льда в облаке. Если нижняя часть атмосферы, известная как пограничный слой, очень холодная (ее температура ниже 2 °C), осадки выпадают в виде снега или мокрого снега. Однако в некоторых случаях ближе к поверхности располагается тонкий слой теплого воздуха. Проходя через него, осадки слегка разогреваются и превращаются в дождь, но, выходя из этого тонкого слоя теплого воздуха и подлетая к поверхности, где воздух холоднее, осадки вновь охлаждаются – получаются переохлажденные капельки жидкой воды. Переохлажденная вода – это жидкая вода, существующая при температуре ниже нуля. Продолжая падать, эти переохлажденные капельки попадают на поверхность и мгновенно замерзают. Такой ледяной дождь приводит к тому, что на поверхности образуется слой льда – гололед. Машины, дороги, линии электропередач и железнодорожные пути покрываются льдом, и это чрезвычайно опасно. В Великобритании гололед образуется не так часто, а вот в США могут идти настоящие ледяные ливни, после чего все покрывается льдом. Ледяной дождь превращает дороги в ледяные катки, так что по ним очень опасно ездить. Порой даже деревья и линии электропередач прогибаются под весом образовавшейся наледи.
Это, наверное, самый простой для объяснения тип зимних осадков, поскольку он не уникален. Собственно говоря, в метеорологии мокрый снег даже не выделяется отдельно. В официальных погодных сводках мы называем его «смесью снега и дождя». Когда снег и ледяные шарики попадают из облака в чуть более теплый (0–2 °C) воздух у поверхности Земли, снег и лед начинают таять, образуя капли жидкой воды, то есть дождь. Если более теплый слой воздуха в этом случае недостаточно плотный, процесс может не завершиться полностью до падения осадков на землю, и в этом случае на поверхность попадает смесь частично растаявшего снега, ледяных шариков и дождевых капель.