Р. Скорер - Аэрогидродинамика окружающей среды (1115254), страница 89

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 89)

11.6.1). Это обеспечивает соответственно больший приток воздуха в облако, образующее воронку. Благодаря этому опускающийся фронт порождает разрыв скорости, который в значительно большей степени, чем над морем, поддерживает существование завихренности. Торнадо, по-видимому, наиболее интенсивны, когда воздух над основанием облака суше, чем обычно, так как в этом случае число копвектпвных облаков уменьшается и любое нз нпх, растущее быстрее, будет более интенсивно, если вертикальный градиент температуры над основанием облака круче.

Помимо тайфунов, торнадо наиболее интенсивны на вторичном холодном фронте, образованном штормом. Прн испарении вблизи земли, вследствие нагревания за счет трения при сильном ветре, основание об>лачпой воронки иногда обрывается. Когда торнадо начинает усиливаться, он быстро захватывает центр шторма благодаря интенсивному росту облаков над ним. Это означает, что начальные торнадо того же шторма пересталп расти, а их вершины срезаны, так что вихри наклонились и растянулись. Эта стадия развития торнадо называется связанной, так как торнадо вырождается в длинную извилистую облачную трубу. Дополнительные подробности имеются в книге автора С)опбз о! Й е %от! >(, гл.

! 4. 11. 1! . Ат мосферные приливы ! равптацп<>пнос притяжение Солнца и Лупы вызывает атмосферные приливы, величина которых в низких широтах составляет -10-е мбар. Наблюдаются приливы и другой природы, приблизительно в !ОО раз болыпие, с периодом, точно равным 12 солнечным часам, т.

е. полусуточные (рис. 11.1!.1). Считается, что эти последние приливы имеют термическое пропсхождспие, так как нагревапие и охлаждение, связанное с дневным и ночным временем, не является чистой синусоидой с периодом в 24 ч, а имеет отчетливую 12-часовую компоненту. Известно, что атмосфера имеет свой естественный период колебаний около 12 ч для волн, чей гребень проходит вдоль долготы.

Следовательно, на вращающейся земле эти волновые гребни остаются фиксированными вдоль долготы и связаны с Солнцем ГЛАВА П временем порядка 10 и 22 ч солнечного времени. Этот квазпрезопанс демонстрировали Викс и Вилкс (1947), которые предположили, что резонанс был настолько резок, что усилил солнечный гравитационный прилив (но пе лунный, который имеет приблизительно на 50 мин больший период), Столь большое (!00- кратное) усиление вряд ли возможно вследствие изменений ветра и высоты тропопаузы по широте, долготе и времени. Эти изменения вызывают изменения в скорости распространения приливных волн.

Нелегко оценить приток энергии при изменении температуры атмосферы, и ряд авторов не считает, что этот Акира мвпг. М декаора ггч оо гого тв Гг оп 1о тг тт тг пп ппо /йЗП асар рро вво Рис. 11.11.1. Типичная для тропиков барограмма, иа которой показаны вариа- ции давления за счет полусуточных атмосферных приливов. приток достаточно велик для того, чтобы вьшвать наблюдаемый прилив без влияния резонанса. Кроме влияния солнечного света и ночных потерь тепла за счет излучения в воздухе вблизи поверхности, имеются большой дневной приток тепла, связанный с суточным производством облаков и дождя, и теплоотвод несколькими часами позже при испарении облаков. Квазнрезопанс сглаживается за счет изменений притока пзо дпя в день, но колебания отражают некоторую зависимость от погоды.

Хотя некоторые авторы полагают, что основной причиной приливов является приток тепла в слой озона, находящийся па высоте около 40 км пад землей, этот вывод основан па недооценке дпссипации и притока тепла от облаков и дождя. Наиболее интересным аспектом приливов является то, что поле солнечного притяжения должно вызывать ускорение вращения Земли, так как волновой гребень появляется приблизительно на два часа раньше полдня и полуночи, Прн амплитуде - 2 мбар для тропиков, что эквивалентно иассе -2 см воды, масса воздуха, перемещаемая воздушными приливами, может быть приблизительно равна массе воды, перемещаемой океани- ОБЛАКА И ОСАДКИ 491 ческими приливами. При пересчете-на суммарную площадь приливных зон, занимающих -0,5 Ъ площади океанов, прилив в 2 см возрастает до 10 м.

Отразившись от берегов, океанский прилив меняет фазу, и, следовательно, над большой областью происходит замедление вращения Земли в поле гравитационных сил, порождающих этот прилив. Это происходит в основном под влиянием Луны, и в меньшей степени — из-за Солнца. Следовательно, благодаря квазирсзонансу атмосферных приливов замедление вращения Земли за счет океанов компенсируется ускорением приливов в атмосфере, вызванных термическими причинами и солнечным притяжением. Это означает, что влияние /!уны, которое увеличивает лунный кинетический момент относительно Земли, приблизительно равно и противоположно по направлению солнечному, которос удлиняет год.

Таким образом, кинетическая энергия, получаемая Луной на ее орбите вокруг Земли, порождается пе вращением Земли вокруг собственной осп, а вращением Земли вокруг Солнца, и это увеличивает длину года, а не суток. Изменения в скорости врагцсния так малы, что их невозможно измерить непосредственно, кроме как усреднив за много десятилетий. Более того, поскольку изменения во вращении твердой Земли связаны с изменениями в зональном ветре, для подтверждения или отклонения теории о сохранении продолжительности суток недостаточно получения точных измерений. Климатические изменения могут быть причиной любых наблюдаемых изменений.

11.12. Облака и изменения климата Средняя температура атмосферы определяется общим количеством подводимой и отводимой лучистой энергии. Изменения замедляются за счет большой термической емкости океана. Много написано о росте тепличного эффекта, связанного с ростом содержания углекислого газа в воздухе. Уничтожение лесов и выхлопные газы будут способствовать этому росту, п, по сделанным оценкам, с 1850 года средняя мировая температура выросла на 0,5'С, а при сохранении суьцествующих тенденций промышленного развития к концу текущего столетия опа вырастет еше на 2'С. 1-!есмотря на большие вариации поступающей на Землю солнечной энергии, значительная часть земной поверхности имеет температуру, близкую к 10'С, достаточно подходящую для жизни в течение 3 миллиардов лет, Выяснение того, каким образом Земля избежала много бблыпих изменений в климате по сравнению с теперешними, является более важной проблемой, так как любой эффект, связанный с человеческой деятельностью, 492 ГЛАВА П может нарушить механизмы, поддерживающие устойчивость.

Е!аиболее очевидным и, возможно, наиболее важным фактором является величина облачности. Благодаря ее измененшо происходят изменения альбедо Земли ~части солнечной энергии, которая отражается Землей обратно в космическое пространство), которым определяется баланс лучистой энергии, Величина облачности меняется от часа к часу и от сезона к сезону.

Если бы цс было механизма, поддерживавшего энергетическое равновесие, температура Земли менялась бы за исторически обозримое время на гораздо большую величину, чем это имеет место в действительности. Обший рост температуры увеличивает количество водяных паров в воздухе и, следовательно, обшее количество облаков, в результате чего отражается болынее количество солнечного света. В настоящее время считается, что наиболее важное влияние на клима~ оказывает прецессия осн Земли с периодом -45000 лет.

Сейчас Земля находится в наибольшей близости к Солнцу во время зимы в северном полушарии, но когда она окажется на наибольшем удалении от него, зимы в северном полу1парии станут более холодными. Это вызовет уменьшение величины облачности пад большими массами суши зимой, когда влияние Солнца наименьшее, так как солнечный свет имеет малую интенсивность. Кроме того, увеличится количество снега па суше в северном полушарии, что имеет такое же влияние на климат, как и рост величины облачности. Сейчас среди многих популярны нелепые и фантастические теории о неумышленном и даже преднамеренном влиянии на климат.

Поэтому необходимо еще раз подчеркнуть, что величина облачности играет первостепенную роль в определении средней температуры в различяых зонах Земли, которая меняется по сезонам и во много большем масштабе времени, К сожалению, быстрые изменения и мелкий рисунок деталей облачного покрытия делают очень трудным их наблюдение и измерение глобального влияния даже с сушествуюших спутников.

Пройдет сщс много лет, прежде чем будут получены данные, которые смогут быть использованы как основание для количественной оценки влияний природы и цивилизации па климат планеты. Глава 12 АЭРОДИНАМИКА И ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ 12.1. Как изучаются явления Мы живем в эпоху, когда владение той или иной дисциплиной подразумевает столь полные знания, что рядовому человеку очень трудно спорить со специалистом. Если все же спор завязался, то специалист прибегнет к таким аргументам, против которых нечего будет возразить. Однако весьма вероятно, что недостаток воображения помешает ему включить в число рассматриваемых идеи, которые неподгоговленному наблюдателю бросаются в глаза. Так, в «Исходе» Х 13 читаем: «И Господь навел на сию землю восточный ветер, продолжавшийся весь тот день и всю ночь.

Характеристики

Список файлов книги