ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ
ВИХРИ НА ВОЗДУШНОМ ОКЕАНЕ
Водовороты на морях происходят от встречи двух течений: массы воды в месте встречи течений приходят в вращательное движение, образуя воронку, попадать в которую избегают суда, чтобы не быть разбитыми в щепы.
Атмосферу нашей планеты тоже можно рассматривать как воздушный океан, массы которого не остаются покойными, а движутся по разным направлениям. В месте встречи двух противоположных воздушных течений тоже образуются вихри, которые обычно носят название "циклонов".
Но поперечник этих воздушных вихрей достигает многих десятков и даже сотен километров.
В миниатюре мы можем наблюдать то, что в грандиозных явлениях происходит в настоящем циклоне, — в пыльном вихре, кружащемся летом на дороге. Он рождается от двух потоков воздуха, столкнувшихся в своем движении и закруживших в своем вращательном движении пыль, листья, щепки, даже более крупные предметы.
Представьте себе два более мощных потока воздуха, захватывающих огромное пространство; один — явившийся из нагретых южных стран, другой — из приполярных областей. Оба потока в месте встречи образуют вихрь. Представьте теперь, что один из потоков, например, южный будет сильнее. Воздух в образовавшемся вихре, под влиянием вращения Земли вокруг оси с запада на восток, начнет устремляться справа налево или, как говорят, "против часовой стрелки", мы — наблюдатели — на дне такого вихря будем видеть возникновение и усиление ветров южных и юго-западных, если воздушный вихрь пройдет над нами юго-восточной своей частью; наоборот, если он пройдет над нами северо-западной своей частью, ветры будут слабее, но холодные — с северо-востока, севера и востока. Этот воздушный вихрь и носит название циклона, если размеры его достигают десятков и более километров, но только в нем не наблюдается настоящего круговращения как в обыкновенном вихре. Прежде всего характерно для циклона то, что его можно разделить на две не смешивающиеся части: юго-восточную — с теплым током воздуха, и северо-западную — с холодным током. Схематически это представлено у нас на рисунке (рис. 84).
Рис. 84. Схема циклона. Заштрихованная площадь означает область дождя и облачности. Стрелками справа обозначены перистые облака — предвестники надвигающегося циклона.
Можно провести даже границы между этими двумя частями циклона и двумя основными потоками воздуха в нем, — справа это будет так называемая "направляющая линия", по которой обычно следует циклон с запада на восток. Она носит название теплого фронта. Левая линия шквалов носит название холодного фронта. Посмотрим, что будет происходить на этих разделах. Теплые потоки воздуха на линии "направляющей", встретившись с поперек им идущими холодными потоками, вынуждены будут уступить их преграде, потому что теплый воздух легче холодного. Накопляясь здесь, потоки теплого воздуха начнут вследствие этого вытесняться вверх и натекать поверх холодных потоков. Это и есть то, что обычно называют восходящими токами. Восходящие токи, продолжая свой путь поверх холодных, образуют большую облачность, так как вместе с теплом несут и большое количество паров. Поэтому здесь возникают осадки и грозовые явления, которыми так характерен циклон в передней своей части. На линии же холодного фронта мы увидим обратное явление. Там холодные массы воздуха наталкиваются на поперечное им теплое течение и, будучи тяжелее теплых, начнут опускаться книзу и внедряться под теплое течение. Поэтому, с одной стороны, здесь температура станет падать, с другой же стороны — поднятые холодным воздухом кверху теплые потоки дадут кратковременную, прерывающуюся облачность и осадки. Здесь будет происходить борьба между теплом и холодом, дождем и прояснением. Это — тот тип погоды, который обычно наблюдается после прошедшего обложного циклонического дождя и который характеризуется названием "шквалов". Что же касается северной части циклона и главным образом северо-западной, то там будет сравнительно ясное небо при пониженной температуре.
Тепловой сектор циклона, заключенный между теплым и холодным фронтами, редко бывает столь широким, как показано на рисунке. Чаще всего он сужается, и иногда это сужение достигает полного слияния теплого и холодного фронтов.
Массы воздуха, заключенные между таким сомкнутым (нейтральным) фронтом, тогда вытесняются в более высокие слои тропосферы. Этим обычно заканчивается жизнь циклона, и, как говорят, он окклюдируется. Окклюзия — значит пленение или отъединение масс теплого воздуха вверх от притекающих с обеих сторон сектора холодных или менее нагретых масс воздуха соседних частей циклона, и температуры в циклоне постепенно выравниваются.
Мы представили себе в начале два мощных потока воздуха, северный и южный, дав перевес по силе второму, — и получили циклон. Теперь представим себе обратное состояние, когда северный поток перевешивает по силе южный. Очевидно, движение ветров в этом образовании будет тогда противоположное циклону — слева направо, по часовой стрелке. Такое образование носит название "антициклона".
В то время как в циклоне главное значение имел поток теплого воздуха, внедряющийся в него, в антициклоне происходит обратное: главная роль принадлежит Там холодному течению, которое вытесняет теплый, более легкий воздух.
Мы взяли в обоих случаях типичный вид циклона и антициклона с движением их с запада на восток в северном полушарии. Для южного полушария движение, распределение и значение ветров в этих образованиях будут обратными. Но и в нашем полушарии не всегда циклон непременно движется с запада на восток, а иногда может спускаться с севера на юг или подниматься с юга на север. Предлагаем читателю подумать и решить вопрос, где в таком случае в циклоне будет направляющая линия и где линия шквалов, и будут ли в нем ветры иметь такое же значение, как в разобранном случае.
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.
ПОЛЯРНАЯ ШАПКА ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА
Выше мы изложили теорию образований циклонов, как следствие встречи двух воздушных течений, одного теплого, идущего из южных тропических областей, и другого — холодного — из приполярных северных стран. Эта теория, высказанная впервые норвежским ученым Бьеркнесом и ныне разработанная Бержероном — представителями Бергенской школы в синоптической метеорологии, все более и более находит себе сторонников, и на основе ее принципов теперь составляются у нас в СССР ежедневные карты Центрального бюро погоды в Москве и Областного — в Ленинграде.
По воззрениям Бергенской школы, массы воздуха как в циклонах, так и в антициклонах не однородны. Они состоят из частей разнородных потоков. Они не смешиваются между собою, а движутся рядом, отграничиваясь один от другого линиями раздела, носящими название теплого и холодного фронтов, как это мы видели выше. Теплый воздух, притекающий с юга в верхнем слое тропосферы к полюсу и опускающихся там от охлаждения, образует над полюсом постоянную шапку холодного или арктического воздуха, края которой, в среднем, на широте 60–65° (в северном полушарии) имеют наклон к земной поверхности, по которому проходит "поверхность раздела". Но эта "средняя" граница полярной воздушной шапки никогда не сохраняет своих правильных очертаний, части ее иногда отделяются в виде "капли" к югу — и опускаются в тылу теплых циклонических секторов или "языков" тропического воздуха, стремящихся, наоборот, прорваться к северу. На рис. 86 мы видим как раз, что такой теплый "язык" вдается в Скандинавии и Баренцовом море до Новой Земли— следовательно, здесь имеет место большой циклон, тогда как вдоль Карелии происходит натиск полярного фронта к югу, — в тылу циклона, прорывающего полярный фронт в Сибири. Эта схема лучше всего помогает усвоить идеи Бергенской школы, хотя в действительности дело бывает сложнее, и полярная воздушная шапка сильно наклоняется иногда набекрень и полярная капля спускается до Северной Африки.
Рис. 86. Полярная шапка воздуха и натиск холодного фронта на юг.
На прилагаемой карте погоды 19 февраля 1932 г. (рис. 87) видно, как "капля" арктического воздуха (АВ), спустившись вдоль Урала, охладила воздух Южной Европы до 10°—15° мороза; она заполняет имеющий здесь место антициклон с 1040 мб в центральной его части, В то же время обширная область низкого давления над Феноскандией, Баренцовым и Карским морями и над всем нашим севером заполнена тремя циклоническими центрами до 980 мб, с языками теплого воздуха, поднявшими здесь температуру до 3°—40 выше нуля. Область низкого давления заполнена морским воздухом, пришедшим сюда из Атлантического океана и согретым теплым течением Гольфстрима. Вот почему в Ленинграде и даже на Мурмане зимой иногда бывает теплее чем на юге, а на Новой Земле теплее чем в Архангельске.
Рис. 87. Карта погоды, составленная по новому методу.
АТМОСФЕРНАЯ МАШИНА
Атмосферная циркуляция с ее циклонами и антициклонами и прорывом полярного и тропического фронтов может быть представлена так. Вокруг каждого полушария существуют четыре широтных кольца или зоны воздуха — экваториальная, тропическая, полярная или переходная и арктическая. В первой зоне господствуют пассаты. Из тропической зоны, прорывая фронт, выделяются теплые "языки" воздуха, а из арктической шапки — холодные "капли". Промежуточная же между ними зона полярного или "переходного" воздуха, между 45° и 70° широты (рис. 88) является той ареной, на которой возникают, растут и распадаются циклоны; в тылу циклонов происходит обвал арктических масс воздуха.
Рис. 88. Схема взаимоотношения холодного и теплого фронтов.
Формы "языка" и "капли" не случайны. Острый язык или клин теплого воздуха, имея в общем стремление с юга на север, прокладывает себе путь с большим трудом среди "нейтральных" частиц "переходного" воздуха, обладающих меньшей скоростью вращения, и своей формой как бы следует суживающимся к полюсам меридианам. Наоборот, "капля" холодного воздуха, устремляясь с севера на юг, легко прокладывает себе путь, внедряясь под теплый воздух. Растекаясь на восток и запад, вследствие ускоренного вращения частиц тропосферы, она следует форме расходящихся меридианов.
Таким образом, "переходный" воздух пассивен, а зоны арктического и тропического воздуха динамичны. Циклоны в атмосферной машине играют роль как бы трансмиссионных колес между двумя зонами — арктической и тропиками.
Циклон никогда почти не бывает одиночным, а наблюдается целая семья их, следующих друг за другом — отца, сына и внука (терминология Бьеркнеса), причем отец идет несколько впереди, сын же и внук отстают; в тылу каждого из них наблюдается прорыв арктического воздуха к югу (рис. 89).
Рис. 89. Схемы циклонов.
Вдоль линии всех членов семьи этот прорыв бывает иногда столь значителен, что превращается в самостоятельное образование — в полярный антициклон, иногда далеко проникающий на юг. В среднем, семья циклонов проходит через данное место наблюдения с запада на восток в 5 1 / 2. Днем затем следует антициклон, т. е. как бы опускается завеса полярного фронта над циклоническим процессом. Далее идет новая семья циклонов, заключающаяся новым антициклоном, и, таким образом, весь процесс циркуляции атмосферы в средних широтах можно себе представить, при идеальном его течении, в виде четырех полярных воздушных потоков, которые, прорываясь между каждыми двумя семействами циклонов, разделяют их и несут холодный воздух в более южные широты. Вся система при этом вращается вокруг полюса в направлении с запада на восток и через каждые 22 (5 1 / 2 х4) дня приходит в свое исходное положение (рис. 90). В чистом виде эта схема наблюдается в южном полушарии, где материков мало и они не искажают процесса. Наоборот, в северном полушарии обилие суши и горных хребтов никогда почти не позволяет проследить процесс в чистом виде.
КАК В ОБСЕРВАТОРИИ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ ПОГОДУ
В погоде заинтересованы все, и потому все жаждут достоверных предсказаний. Когда предсказание не сбывается, обрушиваются на обсерваторию, высмеивают метеорологов и метеорологию. Мало кто задумывается над тем, насколько трудно давать такие предсказания. Курьезно, что многие воображают, будто предсказания погоды в Ленинграде дает Пулковская обсерватория. В канцелярии этой астрономической обсерватории часто получаются письма с упреками по поводу несбывшихся предсказаний. На самом же деле погоду изучают у нас и делают попытки предсказаний (т. е. несут государственную службу погоды) особые Бюро погоды в составе Единой гидрометеорологической службы в Москве и Ленинграде.
Как же современные метеорологи пытаются предсказать ход погоды? Говорим: "пытаются потому что метеорология далеко еще не достигла той высоты, которая, как в астрономии, дает возможность за тысячи лет вперед предсказать солнечные затмения с точностью до минуты времени. Метеорология находится еще на первых ступенях своего развития. Число причин и воздействий, влияющих на погоду, очень велико, и далеко не все они ясны, — поэтому и предвидение погоды нелегко. На предсказания погоды пока нужно смотреть, как на искусство, а на предсказателя — как на искусного стратега, разбирающегося в карте военных действий.
В чем же состоит сущность предсказаний? Их можно разделить на краткосрочные и долгосрочные. Метод краткосрочных предсказаний, на день-два вперед, — это в основном метод Леверье: по направлению и скорости движения циклонов и антициклонов набросать схему погоды в тех местах, через которые они пройдут. Но со времен Леверье наука сделала большой шаг и научила метеорологов разбираться во всей совокупности барических систем. Так, оказалось, что если наблюдается не один циклон, а целая их семья, то, кроме общего их движения, можно подметить и вращение их около центрального циклонического ядра; движение это происходит также против движения часовой стрелки, а в семье антициклонов — по направлению стрелки. Если на карте видим, например, антициклон с отрогом, причем сам антициклон не обладает заметным передвижением, а отрог смещается вокруг него, то он непременно будет двигаться справа налево.
Однако, движения барических образований очень капризны. Скорость их не постоянная, она то усиливается, та ослабевает; циклон вдруг, как говорят, начинает окклюдироваться, т. е. выжиматься в верхние слои тропосферы, или, наоборот, где-либо в тылу его внезапно возникает антициклон. Предвидеть все это не всегда удается; поэтому далее трех суток "синоптики" (метеорологи, занимающиеся предсказаниями) не решаются их давать, да и то иногда ошибаются.
Еще труднее обстоит дело с предсказаниями или прогнозами долгосрочными. Тут существует целый ряд методов, из которых ни один не достиг еще совершенства, но все они покоятся на фактах длительности периодов хорошей погоды и ненастья.
Кто не знает, что если летом заладит дождь, так иной раз идет не только целыми днями подряд, а даже неделями; жара тоже стоит иногда так долго, что люди начинают скучать по дождю. Зимой длинные периоды с жестокими морозами сменяются продолжительными оттепелями. Постоянство этих периодов бывает иногда так упорно, что весь сезон характеризуется каким-либо определенным типом погоды: зимы — суровые и мягкие, весны — сухие и теплые или же сырые и холодные; лето — жаркое и дождливое; осень — сырая и дождливая или солнечная и сухая. Очевидно, смена погоды происходит в какой-то определенной закономерности, в виде волн холода и тепла, имеющих склонность повторяться через некоторые промежутки времени. Установить эту закономерность — задача всех предсказаний погоды на долгий срок, измеряемый неделями и целыми сезонами.
Изучение распределения барических образований, которые приносят нам все типы погоды, показало, что антициклоны в путях передвижения по Европе обладают известным постоянством: если в каком-либо сезоне некоторый путь преобладает, то по нему обычно они движутся очень долгое время. Этим-то и создается склонность для однотипной погоды подолгу удерживаться в известном сезоне. В секторе долгосрочных прогнозов в Ленинграде Б. П. Мультановский и его сотрудники изучили пути антициклонов за прежнее время по синоптическим картам и выяснили, что эти пути можно классифицировать. Преобладающими оказались пути (или "оси", как их называют) полярные и ультраполярные. Полярные веером расходятся от Гренландии и Исландии и, спускаясь через Феноскандию в Белое море, пересекают Восточную Европу с уклоном к юго-востоку и востоку. Ультраполярные оси, спускаясь от Карского моря, идут навстречу первым (рис. 91).
Рис. 91. Карта полярных (черные стрелки) и ультраполярных (пунктирные стрелки) потоков холодного воздуха и границ распространения растений (по Б. П. Мультановскому). Название полярных осей: левая — Скандинавская, средняя — Нордкапская и правая — Канинская. Ось, идущая поширотно (белая стрелка) — Азорская.
Все антициклоны, следующие по этим осям, вращаясь слева направо, приносят к нам в восточной их части холода, в западной — тепло. Третья группа осей — азорская. По ним движутся антициклоны летнего типа, приносящие тепло главным образом в южной их половине, ослабевающее в северной, питающейся влиянием северных токов воздуха. Установить, какая из этих осей будет действовать в наступающей неделе или целом сезоне, и составляет задачу предсказаний такого типа.
Если удается это хорошо подметить, то подробности предстоящей погоды могут быть до известной степени предусмотрены как для тех мест, через которые эта ось будет пролегать, так и в сопредельных районах, в виду того, что циклоны рассматриваются как производные образования, и направление осей антициклонов определяет собою направление и характер в движении циклонов.
ПТИЧЬИ СИГНАЛЫ ПЕРЕЛОМА ПОГОДЫ
Ранней весною, как только ослабеют морозы и начнутся оттепели, в северо западной и средней части СССР появляются первые весенние гости — грачи; они считаются фенологами и синоптиками первым признаком наступившего перелома зимнего режима на весенний. Появляющиеся вслед за ними скворцы и жаворонки, с песней над проталинами нередко" еще значительного снегового покрова, также сигнализируют начало весны. Если возьмем синоптические карты погоды за те дни, когда наблюдается наибольший прилет этих птиц, то можем заметить любопытное расположение точек их появления. Большинство их придется в передней части наступающего циклона, где юго-западные теплые ветры благоприятствуют продвижению к нам этих птиц из южной Европы. Это сказывается не только на первых перелетных птицах, но и на последующих. Кукушка, например, появляется у нас и начинает куковать также с одним из следующих циклонов в той его части, где расположен теплый сектор воздуха.
Подобную же зависимость от направления ветров весеннего поступательного движения вальдшнепа обнаружил орнитолог Шенк. В своей работе он показал, что массовый пролет вальдшнепа в Венгрии происходит в день, когда синоптическая карта Европы дает для Венгрии наступление передней части циклона, с током теплого воздуха. Таким образом ветер является могучим фактором, играющим большую роль в объяснении продвижения перелетных птиц на север весною с "попутным" ветром южного течения.
Нередко птицы даже опережают движение циклонов и, появляясь впереди, могут стать предсказателями наступающей погоды. Так, например, Кайгородов подметил, что ласточки и в особенности стрижи "приносят" с собою теплое течение. Как только над колокольнями и башнями разнесется пронзительный визг стрижей — характерный звук обычных пернатых обитателей наших городов, — нужно непременно ждать скорого наступления тепла, хотя бы и держалось еще ненастье и холод. За ними уже надвигается циклон, несущий с собою и тягу теплого воздуха. Впрочем, эти птицы могут появиться и в задней или, как говорят, "тыловой" части антициклона, где также существует южное течение воздуха в противоположность передней части с холодной тягой воздуха. Не надо, однако, забывать того, что ближе к лету и особенно среди лета северные ветры в передней части антициклонов уже не бывают холодными. Хотя северный ток воздуха и приносится в большинстве случаев из приполярных стран, но, пройдя некоторое расстояние, он значительно прогревается и ощущается уже как теплое течение. Впрочем, и прилет птиц с наступлением лета прекращается. Последними у нас прилетают иволга, перепел, стриж и коростель.
Если весной мы имеем дело с неудержимым стремлением птиц передвигаться с юго-запада на северо-восток сообразно с ветрами, господствующими в передней части циклона или в задней антициклона, то с наступлением осени начинается обратная тяга — птиц, и первыми сигналами приближения осени являются передвижки журавлей при северо-восточных ветрах. В общем, они как бы не спешат с отлетом и неохотно расстаются с севером: снимутся вдруг с места на значительном пространстве почти в один и тот же день и затем два-три дня оседают где-нибудь южнее. Однако, тревога эта сплошь и рядом оказывается не напрасной. Смотришь, — через день после передвижки, а то и в тот же вечер температура вдруг сильно понижается, и иногда после теплого дня ночью ударит мороз и побьет огурцы или ботву картофеля. Сигналы журавлей в таком случае могут оказаться полезными.
Мы видим, что ветер играет очень большую роль в объяснении инстинктивного продвижения перелетных птиц на север весною — и обратно осенью. В первом случае птицы летят с попутным ветром южного течения в передней части циклона или задней антициклона, во втором оттесняются на юг северными ветрами в задней части циклона или передней антициклона.
"ЧУДЕСНОЕ" РАЗДЕЛЕНИЕ НЕВЫ
Один житель Шлиссельбурга обратился к Д. О. Святскому со следующим запросом: "Мне рассказывали, что лет 30–40 тому назад в Шлиссельбурге произошло небывалое событие. Сильный ветер разделил воду в месте слияния Ладожского озера с Невой так, что часа четыре жители Шлиссельбурга и деревни Шереметьевки бродили по дну озера и реки, собирая раковинки, старинные монеты, оружие, предметы домашней утвари и пр. Шлиссельбургская крепость представляла собою не остров, как обыкновенно, а возвышенное место в низменности. Водяные стены часа через четыре стали постепенно соединяться и вскоре приняли прежний вид. Могло ли быть в действительности что-либо подобное, и если да — то отчего это могло случиться?"
При работах над старинными рукописями Д. О. Святскому удалось в одной из них найти сообщение о подобном же событий, бывшем в XVI веке: "Явление во граде Орешке (так в допетровской Руси назывался Шлиссельбург). 1594 года на Неве реке восста буря силна зело и воду раздели надвое и много время стояла и в те поры человек прошел между воды посуху и вси удивишася о сем чудеси".
Конечно, нашим предкам в XVI века явление в Орешке казалось чудом, напоминавшим легендарное библейское чудо перехода евреев посуху через Красное море и гибели конницы фараона. Но чудо разъяснится просто, если возьмем карту Приневской впадины и разберемся в условиях синоптической тяги ветров при прохождении здесь циклона с небольшим диаметром, приблизительно такого же размера, как расстояние от Финского залива до Ладожского озера (рис. 92). Такие небольшие циклоны обычно носят ураганный характер и представляют одно из ядер в общем многоядерном циклоне, какие обычно и вызывают наводнения в Ленинграде.
Рис. 92. Объяснение чудесного разделения Невы у Шлиссельбурга прохождением циклона через Приневскую впадину. Направление ветра указано стрелками. В Ленинграде ветер загоняет морскую воду (наводнение), у Ладожского озера он сгоняет воду в озеро (отлив).
На месте Ленинграда в то время, по словам поэта, были лишь "ель, сосна да мох седой"; свидетелем грозного явления природы мог быть только "старый рыбарь бородатый". Если южная часть воображаемого нами циклона приблизительно совпадет с изгибом течения реки Невы, то, очевидно, сбегающие по ней ветры западных румбов будут на месте нынешнего Ленинграда — в дельте Невы — западного, западо-юго-западного или западо-северо-западного направления, при которых обычно и бывает нагон морской воды, производящий наводнение в дельте Невы. В то же время у Орешка и деревни Шереметьевки, где Нева истекает из Ладожского озера почти с севера на юг, ветры юго-западного или юго-юго-западного направления будут угонять речную воду, преодолевая течение. Вследствие этого здесь, в истоках, образуется обратное явление, чем в дельте — отлив в озеро, часть же воды, уносимая течением, постепенно будет истекать к порогам. Явление будет продолжаться, очевидно, до тех пор, пока длится наводнение в дельте Невы — часа четыре, иногда и больше, по мере того как циклон пройдет эту местность и последует смена ветров.
ЧЕРЕМУХИНЫ ХОЛОДА И "ЛАДОЖСКИЕ КАРАВАНЫ"
"Черемухины" холода, случающиеся часто в средней и северной части СССР, связаны с другим любопытным явлением — "Ладожскими караванами", как в шутку называли прежде ледоход из Ладожского озера. В записках одного жителя Курской г., встречавшего весну 1841 г. в Петербурге, находим следующее любопытное описание: "После лютой, с перемежающейся оттепелью зимы наступила весна. Дни были ясные и теплые, снегу как не бывало. Петербургские щеголихи начали ходить в довольно легком платье". Автор подумал: " должно быть климат здесь не хуже курского". Однако к концу апреля (ст. ст.) последовала вдруг резкая перемена. "Невыносимо стало холодно. Ветер от истока "Невы потянул сильный, пронзительный. — Это что за явление такое? — спрашиваю я. — А это скоро пожалуют к нам "Ладожские караваны". Первый караван показался с 1 на 2 мая ст. ст. Льдины чудовищной величины. У Невского монастыря вода поднялась. У жителей появилась "нервическая простудная горячка" (так в старину называли, вероятно, грип). Все остановилось. Лист на деревьях свертывается. Свежесть травы пропадает. Куда ни ступишь, — всюду сырость и мокрота. Мокрота проникает и в жилые помещения во второй этаж. А о нижних и о подвалах говорить нечего. Там воды столько, что хоть на ялике поезжай".
Вот какими мрачными красками описывает курянин неприветливую северную весну. Она настраивает его на минорный тон, тем более, что ему знакомы случаи проникновения "невских волн холода" южнее — в пределы Владимирской и даже его Курской губ. Он думает, что это "зло" проникает туда от "Ладожских караванов", ледяное дыхание которых приносится северо-восточными ветрами, проникающими так далеко на юг потому, что значительно уничтожены леса на севере, а они-то служили преградой холодным ветрам. Поэтому автор призывает щадить леса.
Нельзя без улыбки читать теперь такие рецепты предохранения климата юга от северных холодов. Мощные потоки холода, зарождающиеся в лаборатории Полярного моря, несутся, конечно, высоко поверх лесов. Это не значит, что леса можно безнаказанно истреблять. Но мысль автора 40-х ходов прошлого века в основном правильна, — мы ведь и теперь говорим о холодном токе воздуха с севера в тылу циклона и в наступающей части антициклона. Только мы представляем себе этот ток исходящим не от "Ладожских караванов", а из Полярного моря.
Впрочем, в широкой публике до сих пор держится заблуждение, будто майские холода в Ленинграде наступают вследствие ладожского ледохода. На самом же деле, ледоход — явление только сопутствующее. Возьмем опять карту Приневской впадины, но занятую антициклоном. Тогда поймем, что лед из Ладожского озера будет вгоняться в Неву при напоре северо-восточных ветров с холодной тягой воздуха. Тяга эта, конечно, простирается иногда далеко на юг, где известна под именем "черемухиных" холодов, потому что около этого времени обычно цветет черемуха.
Впрочем, эта полярная тяга иногда случается и значительно позже цветения черемухи и после того, как с Ладожского озера пройдут обычные "караваны". Так в 1848 г. 10 и 11 июня в Петербурге вода в кадках замерзла и все овощи в огородах погибли. В 1435 г. мороз побил рожь на поле в середине июня. В "3аписках Желябужского" упоминается, что 20 мая ст. ст. 1704 г. ночью был такой большой мороз, что побил в заокских городах рожь по Севск, Брянск и Москву, следствием чего был большой голод.
КАК ПОГОДА НЕ ПУСКАЕТ В ЕВРОПУ СИБИРСКИЕ КЕДРЫ
Когда Б. П. Мультановский получил свою карту полярных и азорской осей, ему пришло в голову нанести на ту же карту границы распространения различных деревьев. Обнаружилась любопытная зависимость положения этих границ от направления полярных осей. Так, оказалось, что сибирские породы деревьев, пихта и лиственница, образующие в Сибири местами целые леса, в своих массовых местообитаниях граничат на запад как раз до Нордкапской оси; дальше за ней встречаются лишь отдельные группы этих деревьев. Очевидно, более западные условия с более частой теплой тягой ветров менее благоприятствуют поселению здесь пихт и лиственниц, для которых родные сибирские холода дороже, и потому деревья эти предпочитают не переходить границы Нордкапской оси, восточная часть которой более обеспечивает для них сибирские климатические условия. Наоборот, тисс и в особенности граб держатся по западную сторону Скандинавской оси, где им благоприятствует теплая тяга, и не переходят к востоку от нее, где северные полярные ветры быстро погубили бы их. Это положение границ названных деревьев сложилось, конечно, веками, в процессе естественно-исторической борьбы лесных сообществ с неблагоприятными климатическими условиями. Конечно, временами, когда ослабевало влияние той или иной оси, отдельные группы деревьев проникали за запретную границу и пытались там акклиматизироваться; иногда им это даже удавалось, но вновь проявленная активность полярной оси беспощадно оттесняла натиск лесных сообществ назад за барический кордон.
Интересной оказалась граница кедра: она из Сибири не доходит даже и до Нордкапской оси. Б. П. Мультановский полагал связать ее с третьей из наметившихся у него полярных осей — Канинской, входящей на материк у мыса Канина. Однако, южнее эта граница кедра все же проступает за границу Канинской оси. Кедры были обнаружены также на Кольском полуострове и на Соловецких островах. Указывалось также и местонахождение кедра на реке Ваге, т. е. между положением Нордкапской и Канинской осей. Отсюда можно думать, что прежняя граница кедра была близка к границам пихты и лиственницы, по крайней мере в северной ее части. А затем кедр был постепенно вытеснен за Канинскую ось или от беспощадной руки человека, вооруженной топором, или, быть может, от ослабления активности Нордкапской оси; это не так сказалось на пихте и лиственнице, как на кедре, более нуждающемся в сибирских холодах. Но так или иначе — обе оси не позволяют сибирским породам деревьев далеко проникнуть в Европу, подобно тому, как Скандинавская ось не пускает к нам тисс и грабы.
Азорская ось, идущая к нам от Азорских островов и проходящая по южной части Украины, холодная в северной своей части, точно так же не пускает к нам культуру винограда, граница которого приблизительно идет параллельно ей. Временами же, когда особенно ослаблена активность Скандинавской оси, культура винограда становится возможной не только, например, кое-где на Украине, но даже в западной части. На это указывают некоторые исторически известные случаи вызревания винограда в этих местах. Так, в в 1654 г. Павел Алеппский отмечает разведение винограда в Киеве. В 1809 г. в Пскове вызрел виноград на открытом воздухе и даже одно время конкурировал в продаже с привозным.
Но Азорская ось отграничивает собою также и предстепье от настоящей степи и по зимнему речному режиму разделяет реки на прочно переходящие под ледяной покров и реки с зимними паводками или только ледоходами. Самая граница леса и степи и доисторического ледника, повидимому, имеет свой вековой параллелизм с направлением Азорской оси, положение которой, вероятно, менялось, делаясь то более северным, то более южным.