«Чем пахнет дождь?»

Перед тем, как выйти на улицу, мы узнаем погоду — как правило, ищем прогноз в интернете. Метеорологические сводки помогают нам одеться по погоде или вообще отказаться от прогулки, если на улице экстремальный мороз, проливной дождь или опасная для здоровья жара. В книге «Чем пахнет дождь?» (издательство «Бомбора»), переведенной на русский язык Александром Коробейниковым, метеорологи Саймон Кинг и Клэр Насир рассказывают, чем занимается эта наука, как устроены разнообразные погодные явления и на что способны технологий, которые помогают ученым делать прогнозы и контролировать погоду. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным кучевым облакам — и тому, что будет, если оказаться внутри самых опасных из них.

Кучевые облака

До того, как сравнительно недавно удалось картографировать и спроецировать атмосферные процессы, наблюдение за небом было ежедневной задачей метеорологов. Мы отмечали изменения оттенков, форм и теней, и это давало нам понять, что произойдет дальше. Великолепная кружащаяся масса облаков в небе в определенную погоду отражает невидимые процессы, которые в погоде себя проявляют.

Форма и высота

Если воздушные потоки первыми реагируют на перемену в количестве тепла и воды в воздухе, то облака укрепляют и проявляют эти перемены. Везде, где воздух движется и взаимодействует с различными средами, образуются облака — это самые заметные и явные признаки того, что будет дальше. Искусство наблюдения за облаками начинается с фиксации и описания их формы и высоты, и уже эти два фактора многое говорят о том, когда пойдет дождь и когда вновь выглянет солнышко.

Выраженная пузырчатая форма облаков связана с тем, что воздух в этом месте быстро нагревается и поднимается вверх, в более прохладные области. Это значит, что облако образовано локальными условиями, и осадки из таких облаков — это чаще всего ливень. К такому типу облаков относятся все кучевые облака, и хотя ливни проливаются только из самых низко расположенных, образовываться они могут во всех слоях атмосферы. Кучевые, или дождевые, облака обычно образуются над сушей, когда энергии Солнца достаточно для прогрева поверхности, то есть, начиная с ранней весны (иногда даже с поздней зимы). В самые холодные месяцы, когда Солнце светит слабее, и суша не прогревается в достаточной степени, такие облака образуются над сравнительно более теплыми морями, особенно если воздух сверху более прохладный, как случается, когда дует холодный северный ветер. Зимой на побережье больше осадков, но во внутренних районах суши недостаточно энергии для их формирования, хотя сильный ветер может принести осадки в более холодные внутренние области. Зимой осадки чаще всего выпадают в виде смеси снега и дождя или чистого снега.

Цвета и оттенки

Если облака имеют ярко-белый цвет, и практически видны их верхушки, то они, конечно, будут заслонять Солнце, но при этом будут просто танцевать по небу, пока не высохнут и не исчезнут или не перейдут в более бесформенное состояние. Чем темнее облака и чем более грозно они выглядят в небе, тем больше шансов на то, что разразится серьезная непогода. Восходящие потоки воздуха приводят к конденсации водяных и ледяных капель, что в свою очередь вызывает сильный пронизывающий ветер и такие же сильные ливни. Если облака продолжают прибывать, а небо обложено ими на несколько километров, то стоит ждать молнии, грома, ливней, града и шквальных ветров. Если они сливаются в одну клокочущую массу, то пора бежать со всех ног: ждите торнадо. Форма облаков — хороший предвестник того, каких атмосферных явлений стоит ожидать.

Кучевые и грозовые облака

Эти величественные облака образуются выше всех остальных в тропосфере — на высоте 8–13 километров, но, в отличие от своих более плоских родственников, слоисто-кучевых облаков, по большей части не живут долго. Кучево-дождевые, или грозовые облака, часто именуемые грозовым фронтом, появляются резко и, хотя и не всегда, обычно выдыхаются и исчезают в течение часа.

Взрывная природа грозовых облаков угадывается по их форме наковальни. Нагретый воздух, полный капелек влаги, поднимается в верхние слои тропосферы, где натыкается на невидимый потолок. Он ударяется о стратосферу — следующий слой атмосферы, где воздух теплее, чем внизу, что мешает образованию облаков. Поэтому вместо того, чтобы подниматься вертикально вверх, эти потоки начинают двигаться во всех направлениях, распространяя облака по небу и придавая им хорошо известную форму наковальни.

Есть жаркие районы, где на небе нечасто появляются облака: это пустыни и саванны; а порой и в местах, которые вообще-то полны жизнью, случаются жаркие безоблачные дни. Восходящие потоки теплого воздуха все равно формируются, но без достаточно высокой влажности воздуха облака образоваться не могут. Воздух, поднимающийся вверх днем, необязательно приводит к формированию облаков: требуется поступление влаги. Однако в течение дня у побережья может образоваться циркуляция: более холодный и влажный воздух с моря замещает воздух, поднимающийся с земли, формируя зону низкого давления. Циркуляция усиливается, если морской бриз на берегу сталкивается или сливается с преобладающим ветром иного направления. Линия конвергенции ветра с большой силой выталкивает воздух вверх, так что все ингредиенты налицо, и после сухого и солнечного дня на небе появляются облака, заслоняют солнце, и начинается дождь.

Что происходит внутри грозового облака?

Грозовые облака — самые крупные и опасные типы облаков. Они не только предвещают гром и молнию, но и могут преобразовываться в сверхмногоячеечные грозы и торнадо или выпускать так называемые дочерние ячейки, перерастая в мезомасштабные конвективные комплексы (МКК). Эти системы достигают в ширину более сотни километров и порождают сильнейшие ветры, в том числе торнадо, а также сильные ливни, град и частые молнии.

Мы можем многое рассказать о том, что происходит внутри грозового облака, благодаря допплеровскому радиолокатору. Помимо анализа осадков из облака, устройство может измерять скорость и направление движения осадков внутри самого облака. Это помогает нам понять, насколько сильны восходящие и нисходящие потоки в облаке; метеорологи даже могут предсказать с его помощью образование торнадо.

Вряд ли вы захотели бы когда-нибудь оказаться внутри грозового облака. Резкие вертикальные ветры закрутили бы вас, как в стиральной машине, а крупный град и проскакивающие между облаками молнии также поставили бы ваше выживание под угрозу. Если бы вы смогли пережить все перечисленное, то отрицательные температуры вызвали бы у вас обморожение — и это в лучшем случае. Вот почему пилоты самолетов любой ценой избегают встречи с такими облаками. Но иногда судьба даже самых компетентных пилотов заставляет пережить такое свидание.

Например, есть известная история о том, как подполковнику Уильяму Рэнкину пришлось катапультироваться из своего реактивного истребителя из-за поломки двигателя на высоте 14300 м. К счастью, на нем была кислородная маска, иначе на такой высоте он бы просто задохнулся. Падая, он попал прямо в верхнюю часть грозового облака, где температура составляла около —50 °C. Его подхватили сильные ветры, вокруг были молнии, громы, дождь и плотная черная туча. Его парашют должен был автоматически раскрыться на высоте 3000 метров, но через пять минут, когда, по его подсчетам, Рэнкин должен был долететь до этой высоты, раскрытия не произошло: восходящие потоки воздуха противостояли силе тяжести, периодически подбрасывая летчика вверх, к облаку. В итоге парашют все-таки раскрылся, но это только ухудшило ситуацию: парашют был подхвачен восходящими потоками и Рэнкина снова, уже в который раз, затянуло в облако. Пока он влетал в облако и вылетал из него, вокруг продолжали бить молнии, что сопровождалось оглушительным грохотом грома. Начиналось обморожение, а водяного пара было так много, что ему казалось, будто он тонет. После 40 минут борьбы за жизнь в грозовом облаке он наконец смог выбраться вниз и спрыгнуть на землю с практически целым парашютом. Несколько следующих недель ему пришлось провести в больнице, где его лечили от обморожения, декомпрессионной болезни и множества травм и кровоподтеков.

Подробнее читайте:
Кинг Саймон., Насир, Клэр. Чем пахнет дождь? / Саймон Кинг, Клэр Насир ; перевод с английского Александра Коробейникова. — Москва: Эксмо, 2022. — 320 с.