ВОЗДУШНЫЕ ГОРЫ И ДОЛИНЫ
Положение циклонов и антициклонов для данного дня и часа обычно наносится на карту, которая носит название "синоптической" (рис. 85), при помощи проведения так называемых изобар, т. е. линий одинакового, барометрического давления. Поэтому у каждой линии вы видите на карте в цифрах высоту барометра: 740, 750, 760 и т. д.; если цифры убывают к центру концентрической фигуры, то мы имеем дело с барическим минимумом, у которого теплый, более легкий воздух, втекающий внутрь, понижает барометрическое давление, и барометр падает от 760 к 750 и ниже до 730–725 мм. Стрелки, поставленные по краям изобар в пунктах производства метеорологических наблюдений, показывают направление, а их оперение — силу ветра. Мы видим, что у циклона в юго-восточной половине господствуют юго-западные ветры, как и говорилось выше.
Барические максимумы, наоборот, изображены на карте с цифрами, увеличивающимися к центру: 740, 750, 760, 770 мм. Здесь теплый и легкий воздух вытесняется холодным, более тяжелым, который увеличивает давление: барометр поднимается. Ветры имеют обратное расположение, и ясное небо вообще преобладает (белые кружочки), хотя это и не является правилом. Зимние, например, максимумы заполнены густой облачностью.
На новейших картах погоды изобары выражают барометрическое давление не в мм, а в миллибарах. Это новая единица измерения давления атмосферы — "бар", равняющаяся давлению в один миллион дин на 1 кв. см поверхности. Один бар или 1000 миллибар соответствует давлению в 750,1 мм. Таким образом, барометрическое давление, изменяющееся от 710 до 800 мм, теперь выражается в миллибарах от 946 до 1066 мб. В циклонах большей частью мы видим изобары с цифрами, убывающими к центру от 1000 к 980 мб и ниже, а в антициклонах — с цифрами, возрастающими от 1000 к 1025 мб и выше. Эта система обозначений признана более удобной, по существу же она ничего не меняет.
По аналогии с земным рельефом местности, где чередуются горы и долины, возвышенности и впадины, метеорологи говорят о барометрическом или барическом рельефе. В самом деле, если в минимумах, куда втекает легкий воздух, образуется меньшее давление, казалось бы, должна образоваться пустота и все барическое образование получает вид воронки со впадиной посредине. Поэтому ее естественно приравнять к котловине, тогда как максимум, в котором скопляется тяжелый воздух, можно представить в виде гороподобного возвышения. Такое сравнение обычно и проводится, но оно имеет только условное значение, так как слой — воздуха в тропосфере везде имеет одинаковую высоту, а избыток теплого или холодного воздуха в этом слое делает лишь один и тот же объем воздуха более или менее тяжелым.
Говоря о "барическом рельефе", изображаемом картой погоды, употребляют такие термины, как ложбина и отрог. Дело в том, что не всегда мы имеем дело с законченными и ясно выраженными циклонами и антициклонами. Иногда они находятся лишь в процессе роста, иногда мы имеем дело с целой системой или, как говорят, семьей циклонов. Нередко от основного циклона тянется куда-либо в сторону циклоническое незаконченное образование, — в таком случае мы говорим о ложбине (рис. 85). Такое же образование от антициклона называется отрогом или гребнем высокого давления. Тот участок карты, на котором соприкасаются, перекрещиваясь между собою, два циклона и два антициклона, носит название седловины.
Рис. 85. Синоптическая карта погоды, составленная Главной геофизической обсерваторией в Ленинграде для утра 10 мая 1928 г. Цифры, поставленные около стрелок, обозначающих ветры, указывают температуру воздуха в этих пунктах наблюдений. На карте циклон стоит с центром над Финским заливом, антициклон за Уралом.
Таким образом, "воздушные горы и долины", проносящиеся над нами, обнаруживают себя для наблюдателя каждой отдельной метеорологической станции падением или повышением барометра. Соответственно этому, меняется и тип погоды, направление и сила ветра. По характеру и расположению барического рельефа можно судить о наступлении и ходе в данной местности погоды и ожидающихся в ней переменах, поскольку барическая система имеет в том или ином направлении перемещение.
БУРЯ, ЗАСТАВИВШАЯ АСТРОНОМА СТАТЬ МЕТЕОРОЛОГОМ
Во время Восточной войны французский и союзный флот, находившийся в Крыму в Балаклавской бухте, сильно пострадал от разрушительной бури, пронесшейся над Крымом 14 ноября 1854 г. Одно судно совершенно затонуло. Работы по планомерной осаде Севастополя сильно были нарушены. Известие об этом поселило во Франций большое уныние.
В то время директор Парижской Астрономической обсерватории Леверье был на вершине своей научной славы. В 1846 г. им было сделано замечательное открытие планеты Нептуна на "острии своего пера": сидя в кабинете за вычислениями, он указал наблюдателям то место, где должна находиться предполагаемая планета. Опечаленный несчастьем, стихийно разразившимся над союзным флотом, Леверье задумывается над бурей, которая была причиной разрушений во флоте. Математический ум его, привыкший всюду видеть строгую закономерность, ищет ее и в этой стихии. Ему кажется, что балаклавская буря, в своем вихреобразном движении подобна планете, мчащейся в пространстве. Какая ирония судьбы: человеческий разум способен за сотни лет вперед предвидеть положения планет, затмения, соединения, противостояния и т. п. — все то, что происходит в недосягаемом пространстве; а то, что совершается здесь, на Земле, окутано еще для пытливой человеческой мысли завесой непонимания!
Леверье казалось, что он разрешил бы эту загадку, если бы для вычислений имелся у него материал. Он обращается к ряду ученых, которые вели в то время метеорологические наблюдения, с просьбой доставить ему наблюдения за предшествовавшие буре дни — 12 и 13 ноября 1854 г. Полученные им данные, обработанные и сгруппированные, показали, что астроном был прав. Математическая мысль и здесь может торжествовать. Буря у Крымских берегов — не местного происхождения. Она пришла вихрем, вращаясь вокруг оси, подобно Нептуну в далеком мировом пространстве, и шла сюда в течение двух дней через Италию и Балканский полуостров. Леверье торжественно заявил, что если бы у него заблаговременно были в руках наблюдения этой бури, переданные по телеграфу, то он, сообразив направление движения бури и рассчитав скорость ее продвижения, мог бы телеграфировать на театр военных действий и предупредить союзников о надвигающейся опасности.
Практическое следствие теоретических рассуждений было так очевидно, что Леверье удалось вскоре же при правительственной поддержке наладить первую государственную службу погоды — систему предсказания погоды по телеграфу из Франции. С 1857 г. к этой системе стали примыкать и другие государства. Так возникла синоптическая метеорология — собирание одновременно производимых метеорологических наблюдений в разных местах и обработка их в едином центре, откуда на основании изданной карты погоды стало возможным делать первые предсказания ожидаемой погоды. В дальнейшем делу, начатому Леверье, сильно помогли другие страны. С этих пор и начало развиваться учение о строении и движении циклонов и антициклонов и о барическом рельефе. У нас синоптические карты стали выходить с 1872 г. Так как в большинстве случаев циклоны движутся с запада, то Россия оказалась в особенно счастливом положении: наблюдения, производимые в Западной Европе, сообщенные нам по телеграфу, уже дают богатый материал для предсказания погоды у нас. Циклон, возникший где-либо в Исландии, прежде чем попасть к нам, должен пройти над Англией, Францией, Германией; наиболее краткий его путь в наш Союз будет лежать все же через Скандинавию. Сеть метеорологических станций на нашей территорий уже будет иметь значение для востока Союза и Сибири. Но это не значит, что для нас собственная сеть станций может иметь только второстепенное значение. Дальнейшая разработка синоптической метеорологии показала, что для полного уяснения законов, управляющих движением циклонов и антициклонов, недостаточно единичного их изучения, а необходимо исследование барического рельефа всего земного шара или по крайней мере северного полушария.