Галина Железняк - Загадочные явления природы

По мнению метеорологов, над материком был нарушен циркуляционный вихрь Уокера, названный по имени британского ученого, открывшего его в шестидесятых годах XX века. Катастрофа стоила жизни 700 человекам, общий убыток исчислялся в 5 млн долларов.

Правда, явление имеет и свои плюсы. Так, дождями заполняются построенные еще инками бассейны для сбора воды, смытые почва и гуано насыщают минералами прибрежные воды, и они буквально начинают кишеть жизнью. Такие годы отмечаются необычной урожайностью и называются годами изобилия (anos abundancta).

При детальном изучении Эль-Ниньо обнаружилось, что существует противоположное явление — падение температуры воды у побережья Южной Америки и господство пассатов, которые дуют с востока. Это течение получило название Лa-Ниньо (Малышка). Нечто похожее происходит в Южной Африке, вблизи побережья Индийского океана, когда от берега отжимается холодное Бенгальское течение и на его место приходят теплые воды экваториального противотечения.

Причины такого поведения течений до сих пор остаются невыясненными. Некоторые связывают наиболее страшные последствия Эль-Ниньо 1982 года с извержением вулкана Эль-Чичон, но большинство видят в этом последствия изменения солнечной активности.

Была построена довольно сложная математическая модель этого явления, которая позволила предсказать поведение Эль-Ниньо в 1987 и Ла-Ниньо в 1988 году.

Однако Даниел Уокер — сейсмолог из университета на Гавайях — полагает, что причина появления Эль-Ниньо находится в недрах планеты, так как с такой же периодичностью, что свойственна течению, происходят и землетрясения в этом регионе Тихого океана. Он считает, что поднимающаяся магма способна подогреть водные массы, вследствие чего над океаном возникает область пониженного давления. Это может инициировать появление феномена Эль-Ниньо. Гипотеза, однако, представляется скорее курьезной, нежели серьезной. Но подмеченная связь между пульсациями в поведении течения и активности недр, тем не менее, заслуживает внимания.

Что такое ледяные вихри?

Ледяные вихри на поверхности океана были впервые обнаружены в Южном полушарии в 1969 году с метеоспутника «Метеор». Впоследствии их обнаружили и в Арктике, в Беринговом и Охотском морях. Они состоят из плавучего льда, имеют четкую спиральную структуру; их диаметр — десятки километров. Период их вращения составляет один оборот в несколько суток. Вращаются они по часовой стрелке в Северном полушарии и в обратном направлении — в южном. В течение нескольких дней, а то и недель они остаются на одном месте, практически не смещаясь, независимо от погоды.

Природа этих вихрей пока полностью не ясна. Их вращение не связано с морскими течениями. По-видимому, они обязаны своим происхождением процессам, возникающим при таянии или замерзании льда.

Доктор физико-математических наук, профессор МИФИ Б. Лучков утверждает, что Земля — самая спокойная и, скорее всего, единственная приспособленная для жизни планета Солнечной системы. Но и на ней случаются природные катастрофы. Одни из самых опасных — штормы и ураганы, вызывающие огромные разрушения, экологические бедствия, неизмеримость (вопреки цифрам) человеческих жертв. Б. Лучков напоминает в своих исследованиях о катастрофических воздействиях атмосферных аномалий.

Наука давно ищет способы устранения этих катаклизмов, но способна пока лишь на долговременный прогноз мест их появления и степени опасности. Поиски «рычагов воздействия» на непокорную природу продолжаются. С появлением более совершенных технических средств, в первую очередь связанных со спутниками и исследованием космоса, возобновляются попытки «обуздания» катастроф. В последнее время получены определенные результаты по выявлению причин возникновения ураганов и возможности укрощения их силы.

Тропики — самое горячее место на Земле. Здесь Солнце, находящееся в зените, наиболее сильно нагревает сушу и океан, где поверхностная температура оказывается самой высокой. Средним и полярным широтам достается намного меньше солнечного тепла. Чтобы избежать тропического перегрева и равномерно распределить тепло по планете, природа привела в действие воздушные и морские течения (муссоны, пассаты, Гольфстрим), которые из-за своей медлительности не справляются полностью с задачей глобального переноса тепла. На помощь приходят тропические циклоны, вихревые потоки в атмосфере, дающие более быстрый и эффективный отвод солнечной энергии из экваториальной зоны.

Тропические циклоны возникают в результате трения воздушных потоков о поверхность суши (океана) и действия силы Кориолиса, связанной с вращением Земли. Самые мощные и разрушительные циклоны — тропические штормы и ураганы. Они — неизбежные и весьма полезные проявления земной погоды, осуществляющие быстрый перенос тепла. Без них Земле грозил бы «тепловой удар», наверное, еще более страшный, чем сами ураганы. Отсюда, однако, не следует, что на их разрушительную силу нельзя повлиять. Молнии — тоже неизбежный этап развития грозы, но их угрозу успешно устранил молниеотвод Б. Франклина, неудачно названный громоотводом.

С тропическими ураганами в Атлантике европейцы познакомились после открытия Америки Колумбом, когда многочисленные суда стали бороздить океан, направляясь в Новый Свет. Корабли и целые флотилии гибли от свирепых бурь, окрещенных адмиралом Ф. Бофортом ураганами. Шекспировская «Буря» — исторически верное свидетельство урагана 1609 года, который преградил путь кораблям колонистов и заставил их высадиться на необитаемых Бермудских островах. Восточные мощные тайфуны (в Тихом и Индийском океане) были известны намного раньше.

По классификации, введенной Бофортом в 1802 году, шторм — это тропический циклон со скоростью ветра более 17 м/с, ураган — ветер рвет паруса, его скорость больше 33 м/с, главный ураган — скорость свыше 50 м/с (около 200 км/ч). Максимальная скорость ветра в урагане доходила до 550 км/ч. Американский исследователь У. Редфилд собрал первые сведения об ураганах Атлантического океана и правильно описал их как единые спиральные структуры (1831). Он же предложил первую (циркуляционную) модель тропических циклонов. Их систематическое исследование, положившее начало попыткам обуздать ураганы, стало возможным только в XX веке, а наиболее полно их начали исследовать во второй половине XX века, с запуском искусственных спутников. Наблюдения с них позволили проследить эволюцию развития урагана с момента его зарождения и выявить пути следования. В настоящее время работает разветвленная служба слежения за ураганами.

Разрушительные ураганы с многочисленными жертвами бывали и раньше. Но череда страшных атлантических ураганов, материальные потери от которых исчисляются миллиардами долларов, а жертвы — сотнями и тысячами жизней, пришлась на наше время, конец прошлого — начало нынешнего века: Hugo (1989), Andrew (1992), Opal (1995), Mitch (1998), Georges (1998), Charlie, Frensis, Ivan, Jeanny — 2004. В 2005 году прошел двадцать один ураган, среди которых особенно разрушительными стали Katrina, Rita, Sten, Vilma, затопившие Новый Орлеан и уничтожившие нефтяные платформы в Мексиканском заливе. В последнее время наблюдаются цепочки ураганов, следующих друг за другом по одному пути, что указывает на возможность множественной генерации тропических циклонов, на режим супертайфуна, охватывающего заметную часть экватора.

Модели и теории

Условия образования тропического циклона, перерастающего в ураган, хорошо известны. Он возникает там, где температура воды высока (не менее 26 °C). Это первое необходимое условие обеспечивает сильное испарение с поверхности океана, насыщение вихря водяным паром. Второе условие менее прозрачно, но столь же необходимо — малый градиент (перепад) скорости ветра по высоте вихря, который поддерживает конвективные облачные ячейки (его энергетические «батарейки») и не дает циклону распасться на мелкие вихри.

Известен ряд сопутствующих факторов: резкий температурный контраст поверхности океана, скопление кучевых облаков и т. д. Подмечены корреляции ураганов с другими погодными явлениями: циркуляцией ветров в стратосфере, дождями в Западной Африке, явлением Эль-Ниньо (загадочным потеплением воды в Тихом океане).

В разное время создавались модели развития ураганов, вначале феноменологические, позднее — физически обусловленные, основанные на известных процессах теплообмена между атмосферой и океаном. Удивительно, но лучше всего согласуются с наблюдениями модели «среднего уровня», описывающие поведение вихря не слишком подробно, но и не очень грубо. Изощренные модели упускали, видимо, какую-то важную «деталь», которая в простых представлениях незримо присутствовала. В целом модели давали правильный ход развития уже возникшего шторма, увеличения его энергии и разрушительной силы.