Николай Ясаманов - Занимательная климатология

 В северном полярном районе толщина льда незначительная, и Северный полюс располагается практически на уровне океана. Простые расчеты показывают, что за счет разности высот Антарктида должна быть холоднее Арктики в среднем на 13°.

 Но дело заключается не только в существенной гипсометрической разности. Существует и другая причина. Северный Ледовитый океан имеет свободное сообщение с водами других океанов и вследствие этого в него проникает много тепла. Например, теплое течение Гольфстрим достигает берегов Новой Земли и отдает без остатка все свое тепло Арктике, несколько смягчая ее климат. Надо учитывать, что определенное количество тепла Северный Ледовитый океан получает и через реки. Последние не только опресняют воды Северного Ледовитого океана, но и приносят дополнительное тепло. А вот такого тепла полностью лишена Антарктида. Вблизи нее не проходят трассы теплых течений. Даже, наоборот, вокруг Антарктиды существует холодное течение. Оно называется Циркумантарктическим, в 6-8 раз превышает по интенсивности течение Гольфстрим и препятствует свободному обмену вод высоких и низких широт на планете.

 Долгое время полюсом холода считали континентальные районы Якутии. Там действительно в отдельные зимние дни температуры опускаются до -60° С, а в очень редких случаях даже достигали -70° С. Однако самая низкая температура на Земле была зафиксирована в Антарктиде. На советской антарктической станции «Восток» зимой 1983 г. была отмечена температура, равная -89,2° С.

 Несмотря на то что самые низкие температуры на Земле зафиксированы на станции «Восток», местность Оймякон в Якутии продолжает сохранять за собой право называться полюсом холода.

 В этой местности в 1938 г. зарегистрирована температура -77,8 °С. Это вызвано тем обстоятельством, что станция «Восток» расположена на высоте 3488 м над уровнем моря, и поэтому ее показания не могут считаться рекордными. Здесь так же, как и в спорте. Одни рекордные результаты для равнинных областей, другие - для высокогорья.

 Самая высокая средняя температура воздуха +31° С отмечена в Лу в Сомали, а самая низкая среднегодовая температура -55,6°С зафиксирована на станции «Восток».

 Интерес представляют сведения о средних температурах воздуха на географических полюсах. На Южном полюсе ведутся систематические метеорологические наблюдения. Что же касается Северного полюса, то наблюдения здесь ведутся с дрейфующих полярных станций, но их путь не всегда совпадает с районом полюса. В отдельные дни температуры опускались до -50° С, летом достигали плюс 1-2 °С.

 Средние годовые температуры на Южном полюсе, который располагается на высоте 2700 м над уровнем моря, составляют -49,3 °С, минимальные температуры, когда-либо отмеченные здесь, равны -80 °С, а максимальные - минус 15 °С.

 Самое дождливое место на Земле - гора Вамалеале на о. Кадан на Гавайях. В году в среднем здесь 335 дней дождливых. Самое сухое место на Земле - пустыня Атакама в Чили. За все время наблюдений здесь ни разу не выпало ни одной капли дождя.

 Самым засушливым районом Советского Союза принято считать г. Турткуль в Каракалпакии, где за год выпадает менее 80 мм осадков. Самым засушливым местом в Европе считается устье р. Волги. Наибольшая сумма атмосферных осадков в течение года выпадает на Гавайских островах на горе Уайвиль- 11 980 мм и на горной станции Черрапунджи в Ассаме (Индия) - 11 400 мм. Рекорд на планете по сумме атмосферных осадков держит последняя. В 1881 г. здесь выпало 23 000 мм осадков. В оазисе Кхара в Египте выпадает в среднем около 0,1 мм осадков в год, в г. Атика в Чили - немногим более 0,5 мм.

И КЛИМAТ ИМЕЕТ СВОЮ МЕТРИКУ

Когда возник климат на Земле? По современным представлениям, после того как недра планеты вновь стали разогреваться и в них стали образовываться конвективные потоки - глубинные «реки», переносящие тепло. В это время сквозь расплавленные участки земной коры на ее поверхность стали поступать различные газообразные соединения. Удерживаемые силами гравитации, они и дали начало первой атмосфере.

 Представители альтернативной точки зрения считают, что атмосфера произошла из того первичного газообразного материала, который сохранился вблизи земной поверхности после образования земной коры, мантии и ядра. В настоящее время многие все же склоняются к первой гипотезе, так как в противном случае, считают они, любая первичная атмосфера, какой бы она ни была, не смогла бы удержаться вблизи планеты ввиду того, что гравитационные силы ее еще были весьма слабыми.

 Первичная атмосфера состояла из смеси углекислого газа, аммиака, азота, водяного пара, водорода, соединений серы и паров сильных кислот. Абсолютно преобладали первые три из перечисленных газов. Предположение о составе атмосферы, возникшей после выплавления глубинного вещества, требовалось еще подтвердить. Если оно верно, то состав газов, выделяющихся при извержении современных вулканов, должен быть однотипен с составом древней атмосферы. Оказалось, что так оно и есть. Более того, в древних изверженных горных породах иногда сохраняются странные мелкие пустоты, похожие на окаменелые пузырьки. У геологов возникла мысль, не заполнены ли эти пустоты тем газом, который выделялся во время древних извержений. Профессор Ю. П. Казанский провел анализы и блестяще подтвердил эту идею. Он определил химический состав газовых включений в изверженных породах различного возраста и тем самым не только установил состав древнейшей атмосферы, но и проследил ее эволюцию.

 Итак, вернемся к климату той эпохи, когда возникла атмосфера. Абсолютное преобладание в ней углекислого газа и высокое содержание водяного пара способствовали тому, что такая атмосфера легко пропускала солнечные лучи, но задерживала мощный тепловой поток, идущий от Земли. В конце концов это привело к сильному возрастанию приземных температур, которые нередко достигали порядка 500° С. Аналогичные температуры в настоящее время характерны для поверхности Венеры.

 В дальнейшем в связи с постепенным уменьшением количества углекислого газа, аммиака и водяного пара в атмосфере и появлением других газов так называемый парниковый эффект пошел на убыль. Температуры на земной поверхности стали снижаться. Это, в свою очередь, способствовало конденсации паров воды. Возник новый компонент климатической системы - гидросфера. С образованием гидросферы начался качественно новый этап развития органических веществ. С одной стороны, вода стала той первой средой, в которой родилась и развивалась жизнь, а с другой,- она служила основой формирования осадочных горных пород.

Первые микроскопические организмы возникли немногим более 3,8 млрд. лет назад. Следы их недавно обнаружены в горных породах под большим увеличением. Но сказать что-либо об условиях существования этих первых организмов пока очень и очень трудно. Американские геохимики Л. П. Кнот и С. Эпштейн провели анализы кремнистых пород, которые образовались за счет деятельности микроорганизмов, в частности мельчайших синезеленых водорослей, около 3 млрд. лет назад. На основании содержания в них изотопов кислорода, дейтерия и водорода они высказали мысль о том, что на Земле в то время температуры вод достигали не менее 70°С. На первый взгляд величина фантастическая. Отсюда, несомненно, возникает мысль о наличии горячего, если не кипящего, океана. Но надо учитывать, что тепловой поток, идущий из глубин Земли, тогда был значительно мощнее, чем сегодня. Земная кора была тоньше, а значит, чаще и легче проплавлялась. Кроме того, совершенно иными были состав и плотность атмосферы. Ее большая плотность и высокое содержание углекислоты создавали высокий парниковый эффект и обусловили более или менее равномерное распределение температур на земной поверхности.

 Довольно неуютным для живых существ было это время. Плотная бескислородная атмосфера, непрерывно раскалывающаяся сильнейшими землетрясениями поверхность планеты, к тому же часто подверженная проплавлению, огромные потоки изливающегося глубинного расплавленного вещества и непрерывно выделяющиеся из недр газы. Даже в воде нельзя было найти спасения, если бы в то далекое время туда попали современные организмы. Вода постоянно вскипала. В такой обстановке могли существовать лишь немногие микроорганизмы. Подобные формы жизни обнаружены недавно в горячих вулканических источниках - гейзерах в областях современной активной вулканической деятельности, в частности на Камчатке и в Исландии. Оказалось, что в воде, насыщенной различными газами, даже с температурой около 100° С целый ряд микроорганизмов живет и хорошо развивается.

 Время неумолимо шло вперед. Внутренняя активность планеты постепенно затухала. Все меньше и меньше из глубин выделялось аммиака и углекислого газа, то, что находилось в атмосфере, расходовалось на процессы окисления и использовалось микроорганизмами на образование кремнистых и карбонатных горных пород. Возможно, в связи с этим и началось понижение температуры на земной поверхности. По геологическим масштабам оно произошло просто стремительно, и уже 2,5-2,6 млрд. лет назад настолько сильно похолодало, что на Земле началось первое оледенение.