Современная физика облаков появилась после обработки результатов наблюдений спутника MicroLab-1, запущенного в 1995 году. Он регистрировал молнии во время гроз на всех широтах между 75° южной и 75° северной широты. Полученные данные о частоте восходящих молний, связи этой частоты с количеством воды и льда в туче позволили наконец выяснить механизм образования облаков. Но разве мы часто смотрим на небо? Мы не наблюдательны даже в таком важном для жизни явлении, как погода. И не осознаем, как много от этого теряем.
Облака в реальной жизни. Метеорологи
Как обычное облако превращается в грозовую тучу? Раньше исследователи недооценивали роль космических лучей и солнечного ветра, с которых начинается ионизация воздуха там, где разрастается облако. На отрицательно заряженных ядрах атомов пары воды конденсируются быстрее, чем на положительно заряженных. Это приводит к тому, что верхняя часть молодой тучи заряжается положительно, нижняя — отрицательно, и в этой нижней части начинают бить молнии, которым прокладывают путь прилетающие с другого конца галактики частицы сверхвысоких энергий. Потом в процесс включается земля, и уже во время распада облака на глубине, соответствующей высоте облака над землей, собирается внушительный отрицательный заряд, равный положительному заряду самого облака. Тогда и наблюдаются восходящие молнии, бьющие вверх — настоящий «гром земной».
160 лет назад, когда метеорология делала первые шаги, синоптики больше глядели на барометр, поджидая циклоны. В Первую мировую они наконец подняли глаза к небу и обнаружили существование антициклонов. Сейчас они анализируют космические снимки, запечатлевшие облака сверху, и рисуют на этих снимках атмосферные фронты между циклонами и антициклонами. Но их прогноз охватывает огромное пространство, до которого вам по сути нет дела. Вам-то нужно знать, что случится прямо над головой. Зная кое-что про облака, вы можете сами делать довольно точный прогноз на текущий день для точки, где вы находитесь.
Начните чтение облаков прямо сейчас. Это несложно. Выйдите на улицу, вытяните руку и поднимите ее под углом 30° к горизонту (это значит, что кисть окажется чуть выше головы). Теперь сложите вместе указательный, средний и безымянный пальцы, и сравните видимый размер этих трех пальцев с контуром облака средних размеров — разумеется, из тех, что вы видите.
В облачном небе три яруса. Если среднее облако шире трех пальцев, это облако нижнего яруса, оно парит на высоте от 300 метров до 2 километров. Облака, чей видимый размер меньше трех пальцев и больше одного, находятся выше — от 2 до 7,5 километров от земли, то есть на среднем ярусе. И совсем далекие, тоньше пальца, облака верхнего яруса. Они двигаются, и часто очень быстро, выше 7,5 километров.
Если нижний ярус пуст, дождя в ближайшее время не будет: осадки долетают до земли с высоты не более 3 километров. Облака двух ярусов повыше тоже все время пытаются обрушить на нас осадки, но снег и дождь из них по дороге испаряются из–за трения о воздух. Самое большее, на что они способны — мелкая осенняя морось, которая не мешает ходить за грибами. Другое дело, что их приход, особенно быстрый, предвещает ухудшение погоды.
Если облака есть только на нижнем ярусе, никакого ухудшения тоже не будет. Небольшие облачные холмики с четкими очертаниями — кучевые облака — даже официально называются «облаками хорошей погоды». Когда их вершины клубятся, они растут. Но если им до полудня не удалось разрастись в облачные горы, то после обеда они исчезнут. А вот если удалось, они получают название «кучевые мощные». Когда нижняя часть таких облаков становится плоской и серой, дождь из них уже способен достигнуть земли. Конечно, это кратковременный дождь. Кучевое мощное облако, разросшееся до высоты 10 километров, вызовет дождь непременно: это кучево-дождевое облако, в обиходе именуемое грозовой тучей.
Будьте внимательны к кучевым облакам, смотрите, как они поднимаются. Порой на высоте второго—третьего километра они натыкаются на слой инверсии: это зона, где температура воздуха выше, чем в более низком слое атмосферы. Такое бывает, если приближается циклон. Тогда облака теряют подъемную силу. Отсутствие «социальных лифтов» вынуждает их набирать вес, разрастаясь вширь и слипаясь боками, между которыми все меньше просветов. Это уже слоисто-кучевые облака, «облачно с прояснениями». Теперь смотрите, как меняется размер просветов. Если они все уменьшаются, то облака сольются, опустятся пониже (важный симптом!) и превратятся в
Облака в мифологии. Священнослужители
Предки глядели на облака почаще нас, потому что населяли их своими божествами. Посмотрите, например, под ноги Сикстинской мадонне. То же самое на Востоке — вокруг Фудзиямы, высочайшей горы Японии, обычно висят высококучевые облака (облака среднего яруса с живописными просветами), и где же еще жить богам и богиням, как не на Фудзи, за облачной завесой?
Разумеется, люди ждали знака свыше. Римский император Константин в облаках верхнего яруса увидел гало в форме креста и сделал вывод, что пора разрешить христианам свободно исповедовать их веру. Как раз предстояла битва в междоусобной войне. Многие солдаты Константина тайно почитали Христа. Будущий основатель второго Рима немедленно обратился к ним с этой идеей, поведал про крест (его все и так видели) и прибавил, что узрел на кресте надпись «сим победишь» по-гречески. Это вызвало в войске прилив энтузиазма, и менее наблюдательный претендент на престол был разбит.
«Рисуя облака, живописец говорил об иллюзорности всего сущего — облака означали стену, которая оборачивается туманом, пустоту, заполняющую собой весь пейзаж, одновременное наличие и отсутствие формы»
Самое сильное впечатление производили грозовые тучи. Скандинавы считали их боевыми конями валькирий. Славяне вслед за древними греками думали, что это парнокопытные — стада небесных коров и овец. Но если у греков небесные стада пас бог искусства Аполлон, то у жителей Центральной и Восточной Европы хозяевами туч были люди, умершие не своей смертью — висельники, утопленники, всевозможные ведьмы и колдуны. Кое-где туда же «селили» демонов, в других местах — покойных близких. Характерно, что с приходом христианства эти представления не отмерли, зато появились новые средства «управления погодой» — навстречу нежеланным тучам бросали пасхальные яйца, размахивали пасхальной скатертью и венчальной фатой, люди крестились и ставили свечи пророку Илье, на которого была возложена ответственность за погоду.
Мифологические представления сочетались с попытками осмыслить облака с физической точки зрения. В одних странах облака считались желеобразной массой вроде киселя, в других — скоплениями дыма или пара, а градовые тучи представляли в виде массы из кусочков льда. На самом деле корона-наковальня грозовой тучи действительно состоит из градин. Приглядитесь при случае: сама туча серая, а наковальня — белоснежная. Это тот самый град, который падает из
Одна из новых теорий, касающихся грозы — бесполезность громоотвода. Точнее, если у вас на крыше есть громоотвод с заземлением, это замечательно. Ударившая в крышу молния уйдет в землю и не спалит дом. Однако вероятность удара молнии в объекты рядом с Останкинской башней не меньше, чем в саму башню — один из высочайших громоотводов на свете. Она никак не притягивает нисходящие молнии.
Хорошая новость состоит вот в чем: если гроза застает вас в поле, не нужно ей кланяться, пригибаясь к земле. Не бойтесь, вы не притягиваете электрический разряд. Сопротивление даже насыщенной парами атмосферы так велико, что напряженности электрического поля для пробоя воздуха не хватает. Скорее всего, лидер — предварительный разряд, за которым следует молния — идет по проводящим каналам, проложенным космическими частицами. То есть, если вас во время грозы прошиб протон, прилетевший откуда-то из Млечного Пути, это судьба. Он приведет с собой молнию. Но бояться не нужно. Как говорил адмирал Нахимов, девять месяцев не нагибаясь простоявший на бастионе под обстрелом, «не всякое ядро в
Современная мифология — пресловутые НЛО, тоже не обходится без облаков. Значительная часть наблюдаемых инопланетных кораблей на поверку оказывается чечевицеобразными (по-научному лентикулярными) высококучевыми облаками. Они имеют форму зерен чечевицы и сильно смахивают на летающие тарелки. Рождаются они на гребнях гор, когда масса теплого воздуха взбирается на хребет высотой 3—4 километра и охлаждаясь, порциями переваливает через него. Каждая такая порция может превратиться в лентикулярное облако. Если вы видите чечевицеобразные облака на нашей Русской равнине, имейте в виду, что роль хребта сыграл холодный фронт, который идет за ними следом. Это значит, во-первых, что на высоте очень сильный ветер и облака мчатся там со скоростью «Сапсана», а
Облака в произведениях искусства. Художники
Облака делают видимым невидимое — потоки теплого воздуха, поднимающие их вверх. Сами облака видимы потому, что капли, из которых они состоят, раз в 20 больше длины волны света. Свет отражается от них во все стороны, порой разлагаясь на разноцветные лучи, как это бывает с радугой. В более толстой части облака поглощается больше света и она становится темней. Из всего, что изображают художники, облака имеют самую изменчивую форму. Они необычайно выразительны.
Китайские живописцы очень трепетно относились к облакам, особенно к слоистым, то есть к туману. Если художнику, работающему в традиционной манере, хотели сделать комплимент, то говорили, что он замечательно пишет облачную дымку. Облака в Китае были аллегорией жизни — плывущая гряда намекала на череду бесследно уходящих мгновений. Рисуя облака, живописец говорил об иллюзорности всего сущего — облака означали стену, которая оборачивается туманом, пустоту, заполняющую собой весь пейзаж, одновременное наличие и отсутствие формы. Кажущаяся серость картин была на самом деле наполнена тысячей цветовых нюансов, и это тоже входило в символику. «Горы высоки, а облака сквозь них проходят, не встречая преград. Так постигаешь секрет погружения в беспредельное», писал Хун Цзычэн в ХVII веке. В этом — вся китайская живопись.
Как водится, за любовью к философии крылась некоторая хитрость. С точки зрения техники туман позволяет живописцу не возиться с перспективой. Можно было не изучать способ изображения параллельных линий, не сравнивать пропорции далекого и близкого. Пустил облако, нарисовал более далекий объект за туманом поменьше, и сразу ясно — он дальше, чем объект перед стеной тумана.
На Западе облака поднял на щит живописец, который умел обращаться с перспективой лучше многих — Леонардо да Винчи. Он просто обожал туман и пасмурные дни. С его легкой руки облака из пафосных тронов для святых превратились в обязательную часть пейзажа. А началось все с портретов. Леонардо в своем «Трактате о живописи» советовал молодым живописцам: «Когда ты собираешься кого-либо портретировать, то рисуй его в дурную погоду, к вечеру… Обрати внимание на лица мужчин и женщин в дурную погоду, какая прелесть и нежность видны на них». Действительно, в тумане все достаточно хорошо освещено, но кажется гораздо привлекательней.
Этот эффект называется итальянским словом «сфумато» — «подернутый дымкой». Сфумато постоянно используют киношники. В любом помещении они создают искусственный туман, тратясь на дымовую машину и пиротехнику. Все ради того, чтобы атмосфера в кадре стала плотней, а лица людей — красивей, чем в прямых лучах света. И в работе на натуре пасмурная погода — настоящее пиршество для оператора. Даже в России с ее скромными масштабами киноиндустрии ежедневно кто-нибудь что-то снимает. Поэтому при виде затянутого тучами неба подумайте о кинематографистах. Это не только им, но и вам, как будущему зрителю, сегодня повезло с погодой.