ВЕТЕР
КАК ИЗМЕРИТЬ ВЕТЕР?
Под ветром разумеют движение воздуха в горизонтальном направлении; чем быстрее движется воздух, тем сильнее ветер; энергия движущегося тела пропорциональна квадрату его скорости.
Моряки часто измеряют ветер по шкале Бофорта (английский адмирал, предложивший эту шкалу в 1806 г.), где нуль означает штиль, 12 баллов — ураган, а остальные ступени — различные промежуточные силы ветра. В метеорологии ветер измеряют числом метров, проходимых им в секунду времени.[10]
Как же узнать, сколько метров ветер проходит в секунду?
Ведь ветер не уловишь. Тут, конечно, приходится применять косвенные методы. Один из них основан на том, что ветер вертит особую мельничку из четырех полушарий, направленных в одну сторону (крест Робинзона), и она вертится тем скорее, чем сильнее ветер. Такие мельнички-"вертушки" можно видеть на башне каждой метеорологической обсерватории. Мельничка соединена механической или электрической передачей со счетчиком ее оборотов, по числу которых и судят о силе ветра. Прибор этот называется анемометром.
Другой способ — измерить энергию ветра и, зная, что она про пропорциональна квадрату его скорости, вычислить эту скорость. На этом и основан употребляемый у нас на метеорологических станциях флюгер Вильда. Это — доска, подвешенная на горизонтальной оси, которая под действием ветра устанавливается против того или иного штифта дуги, помещенной тут же. Доска бывает всегда определенных размеров и определенного веса, и тогда раз навсегда можно — определить, какой штифт соответствует какой силе ветра. Для местностей с сильными ветрами делается еще вторая, более тяжелая доска, по которой отсчитывается более, сильный ветер.
Эта идея — измерять ветер посредством поднятия груза — встречается впервые у Леонардо да-Винчи, описавшего подобный прибор еще в 1500 г. Такой прибор был позднее построен и описан Р. Хуком, современником Ньютона.
До этого времени точных измерений силы ветра, повидимому, не было; она определялась лишь по ощущению и по действию на земные предметы. Древние народы, в жизни которых мореплавание играло громадную роль, имели о ветрах, по крайней мере местных, довольно определенные представления.
В 100 г. до нашей эры в Афинах македонцем Андроником была построена "Башня ветров", и на ней флюгер в виде тритона, который, вращаясь, указывал палочкой на изображение того или иного ветра. Ветры представлены на фронтоне в виде мужских фигур; холодные ветры изображаются как старцы в темной одежде ("Борей"); теплый западный ветер — как юноша с цветами или плодами в руках. Флюгер давно сломан, но башня с изображениями ветров до сих пор цела в Афинах.
Интересно сравнить розу ветров, которой пользовались греки, с розой нашего компаса: разница оказывается лишь в обозначениях. Обозначения латинскими буквами, принятые в настоящее время, N, NNE, NE, ENE, Е и т. д. приписываются Карлу Великому, но есть намеки на то, что по крайней мере деление на 8 румбов было известно уже финикиянам.
Рис. 45. Древние барельефы, изображающие ветры на "Башне ветров" в Афинах.
Рис. 46. "Башня ветров" в Афинах.
МЕТЕОРОЛОГИЯ В ПОМОЩЬ ИСТОРИКУ
Немецкий метеоролог проф. Г. Фикер обратил внимание на то, что у древних сумерийцев (народ, обитавший некогда в Вавилонии и оказавший большое влияние на всю вавилонскую культуру) — страны света обозначались так: восток — гора; запад — дождь; север — шквал; юг — облака. Проф. Фикер делает отсюда заключение, что родиной сумерийцев был западный Туркестан.
Действительно, здесь дана вся климатография западного Туркестана с краткостью, — говорит ученый не без иронии, — которой не отличается большинство научных климатологических трактатов. Для этой страны на востоке горы — Памир; ветер с севера приносит холодное дыхание Арктики и шквалы, не дающие дождя; на юге — горы Афганистана, часто покрытые облаками; ветер с запада обычно сопровождается дождем.
ГДЕ ДУЮТ САМЫЕ СИЛЬНЫЕ ВЕТРЫ?
Ветер, с которым мы чаще всего встречаемся в обычных условиях, это ветер от 3 до 10 м в сек. Ветер менее 3 м в сек. — очень слабый ветер, при котором едва шевелятся листья деревьев; ветер более 10 м в сек. — уже сильный ветер, гнущий небольшие деревья и неприятно ощущаемый человеком. Ветер более 15 м в сек. уже обозначается у метеорологов как "буря".
В умеренных широтах бури встречаются не часто; но есть места, где в силу самого их положения часто бывает сильный ветер. Таковы моря, где сила ветра, пролетающего над водой, мало ослабляется трением (трение о воду гораздо меньше, чем о поверхность суши), и морские побережья. Кроме того, из-за убывания плотности воздуха с высотой, сила ветра возрастает с поднятием вверх, и потому на горах почти всегда бывает ветренее, чем внизу. Далее, все те местности, где возможны большие разности нагревания соседних участков, благоприятны для развития сильных ветров.
Чрезвычайно сильные ветры наблюдались на ледяных просторах Арктики и Антарктики. Самым ветреным местом наземном шаре надо, вероятно, признать "Землю Адели" в Антарктике, где, по наблюдениям Маусона в 1912 —13 гг., оказалась средняя скорость ветра более 22 м в сек.! Затишье там — редкость; за некоторые дни средняя суточная скорость ветра доходила до 44 м в сек., а отдельные порывы ветра — до 90 м в сек. Давление ветра на кв. метр должно при такой скорости доходить до чудовищных цифр.
ТЬМА ЕГИПЕТСКАЯ НА УКРАИНЕ
Среди десяти казней египетских, которыми грозный еврейский бог Ягве будто бы мстил египтянам за притеснения своего народа, обращает на себя внимание трехдневная тьма, в течение которой люди не видели друг друга и никто не вставал с места своего (Исход, X, ст. 21–23). Явление это можно объяснить присутствием в воздухе множества пыльных частиц. Такое явление наблюдается и у нас, особенно на юге, — на Украине. Пыль оседает после сильного ветра и покрывает все предметы. Зимою — снег становится черным. Весною, когда это чаще всего случается, пыль примешивается к дождю и придает черную или красноватую окраску, создавая впечатление "черных" или."кровавых" дождей.
Описанные явления обязаны присутствию в атмосфере твердых частиц, приносимых ветром из других стран. Красноватая пыль приносится, повидимому, из Африки и представляет собою мельчайшие частицы песка Сахары. В Западной Европе это наблюдается чаще, чем у нас, и в средние века обычно вызывало суеверный ужас. Чаще выпадает серая или желтая пыль, приносимая, как установлено, в большинстве случаев из степей Туркестана. В некоторых случаях, повидимому, пыль имела вулканическое происхождение.
25— 28 апреля 1928 г. появление такой пыли на Украине, а также в Польше и Румынии, произвело особенно сильное впечатление. Резкий ветер, начавшийся вечером 25 апреля в восточной части Украины, принес с собою множество сероватой или буроватой пыли, которая на другой день распространилась почти по всей Украине, — к северу до Харькова и Полтавы, к западу до Польши и Румынии, к востоку до Сталинграда. Пыль легла в некоторых местах наподобие снежных сугробов, а там, где бури не было, осела тонким слоем на всех предметах или выпала в виде черного — вернее, грязного — дождя. Присутствие этой пыли в воздухе настолько помрачило дневной свет, что местами нельзя было рассмотреть даже близких предметов. Чтобы продолжать в домах дневные работы, приходилось зажигать огонь. Ужас увеличивался еще тем, что местами появились разряды атмосферного электричества в виде вспышек молнии и огней Эльма на остроконечных предметах. При этом бушевала сильная буря, во время которой ветер имел восточное направление. Лишь к вечеру явление стало ослабевать, но во многих местах оно наблюдалось и на другой день. Так, в Польше и Румынии пыль стояла в воздухе и постепенно оседала или выпадала с дождем даже на третий день, причем явление распространилось до Карпат. "Сухой туман", т. е. пыль в воздухе, отмечен был в эти же дни во многих Местах у нас на Кавказе, по побережье Черного и Каспийского морей. Очевидно, явление сначала имело центром нашу Украину, потом уже в течение следующих дней растеклось в воздухе на большую территорию. Сухой туман был отмечен даже в Москве.
Рис. 47. Древнегреческий круг с указанием стран света и деление нашего современного компаса.
В Польше был произведен подсчет количества выпавшей пыли. Оказалось, что здесь ее выпало около 1150000 т, а вместе с Румынией —1180 000 т. Такое громадное количество пыли было сорвано откуда-то и принесено сюда. Откуда же? Польские метеорологи полагали, что из Средней Азии. Между тем на Украине было отмечено в некоторых местах выдувание посевов, что говорило скорее о местном происхождении явления. Циклон, с которым связана эта буря, шел не из Средней Азии, а из Малой, через Черное море. В таком случае пыль могла бы быть принесенной из Африки. Но так как она имела серую окраску и нигде на Кавказе явления помрачения не наблюдалось во время прохождения циклона ("сухой туман" появился уже потом), то остается думать, что пыль была поднята в воздухе где-то на самой Украине. Количество же ее, вероятно, преувеличено вследствие ошибочного подсчета.
Пыль, собранная в разных местах Украины и Польши, подвергалась анализу; оказалось, что она состоит из кремнезема, серно-кислых и фосфорно-кислых солей с примесью частиц каменного угля, очевидно захваченных в Донбассе.
НОВОРОССИЙСКАЯ И НОВОЗЕМЕЛЬНАЯ БОРА
Особые ветры, известные под названием "боры", дуют на побережьи Адриатического моря, а в СССР — в Новороссийске, на Черном море. Возможно, что самое слово "бора" происходит от греческого Борея, означавшего сильный холодный ветер.
Как Триест на Адриатике, так и наш Новороссийск лежат на побережьи теплого моря, отделенного сравнительно невысоким горным хребтом от внутреннего нагорья. Зимой это нагорье значительно охлаждаемся, и возникают очень большие температурные разницы с теплым морским побережьем, а кроме того, и сравнительно повышенное давление на нагорьи. Если к этому еще присоединяется высокое давление внутри страны, то массы холодного воздуха переваливают через хребет и опускаются по ту сторону вниз, в виде "падающего ветра". Не надо, конечно, думать, что они падают вертикально, наподобие воздушного водопада; угол наклона их движения к горизонту невелик — не более 15°. Но и этого достаточно, чтобы развить очень значительную энергию.
Обрушиваясь в море, ветер поднимает волны и брызги, которые тут же замерзают, и все предметы покрываются толстой корой льда. При сильных бурях нередко обледеневают и гибнут большие суда. Маяки, телеграфные столбы превращаются в бесформенные глыбы. Так как ветер этот зависит от падении воздуха с хребта, он ослабевает с удалением от берега, и поэтому при приближении боры единственное спасение для судов — выйти в открытое море.
Рис. 48. Оледенелый маяк после "боры".
Рис. 49. Оледенелая набережная после "боры" в Новороссийске.
Вот как описывает бору 3–9 января 1893 г. заведующая Новороссийской станцией А. П. Преображенская, проработавшая там более 30 лет.
… 4 января. Все время густой туман в горах, Который вечером покрывал все горы до подошвы и несся с неимоверной быстротой: на бухте к нему присоединились брызги от вздымаемых волн и пар, так что не то что противоположного ее берега, но и ближайших пароходов нельзя было разглядеть. Температура к вечеру — минус 7,2° (утром — минус 1,0°). 5 — 6 января. Все время NE и NNE с силой урагана. Температура к вечеру 6/I — 12,0°. "7 января. NE еще усилился, отдельные удары до 40 м/с. Над бухтой утром появилась небольшая полоса овально скатанных, точно вращающихся вокруг горизонтальной оси облаков, которая к полудню пропала. Около 12 дня у защиты дождемера сорвало два железных наугольника, и пришлось, чтоб не унесло воронку, убрать ее. Температура минус 12,6°. 8 января. NE до 40 и свыше 40 м/с, часов до 12 дня. Около 5 часов дня, когда ветер дул порывами, и менял направление, одним из ударов его сорвало Робинзоновы чашки, сбросило и покатило вниз по площадке, измяв и порвав их. Ночью же под 8 число разбило чугунную, очень тяжелую садовую скамью, стоявшую на террасе спинкой к стене; с этого места ее отбросило к западной решетке террасы, ударило, разбило и воткнуло ножки в отверстие решетки так, что потом с трудом могли ее извлечь оттуда. 9 января. Утром отдельные удары NE достигают до 30 м/с, по временам почти стихая, днем перешел в умеренный, а вечером Е метра 4. С 10 ч. начался дождь при N и температуре ниже 0°, так что, падая, тотчас замерзает, облепляя все ледяной корой, иные же капли замерзали, не успев упасть, и падали в виде круглых, совершенно прозрачных льдинок; их выпало так много, что они почти покрыли всю поверхность земли. Часам к 6 вечера ветер почти стих. Ветром в эти дни срывало черепицу и железо с крыш, сбивало с ног людей, опрокидывало фаэтоны… В бухте стояли 10 пароходов, деревянный бриг и греческое судно; всех их покрыло с низу до верху ледяной корой; у многих обломало мачты. Деревянный бриг, груженый сеном, стоял на рейде на двух якорях (цепи якорные одна в 1 дюйм, другая в 1 1 / 4 ) и еще закреплен был тросовым концом (окружность 8 дюймов) за бакен. От ударов ветра и волн цепи и канат лопнули, и его выбросило на городской берег, обломив до основания мачты и повредив подводную часть… На станции Новороссийск срывало даже железные кровли с вагонов и зданий, опрокинуло груженых вагона на пути, 7 вагонов прогнало ветром около 250 сажен по пути и два из них, пригнав к мощеной дороге, где рельсы не уложены, перетащило через нее и тротуар, причем пришлось взъехать на высоту сажени. Одному из производителей работ строящегося здесь порта пришлось 4 января ехать в рабочем поезде (в составе 6 вагонов и паровоза, общим весом без паровоза 4700 пудов) из Мысхако до Новороссийск около 12 верст, и это расстояние едва проехали в 5 часов, останавливаясь по пути 6 раз для поднятия пара; такова была сила дувшего им навстречу NE.
Подобные же метеорологические условия имеются и на Новой Земле, где центральная возвышенность окружена с нескольких сторон горными хребтами. Пересекая остров, ветер под влиянием этих хребтов меняет направление и силу и проявляется на побережьях в виде боры. Здесь, повидимому; большую роль играют и вихревые движения воздуха, вызывающие образование в начале боры особых облаков над горами, имеющих оригинальную грибообразную форму. Уже в 1788 г. В. Крестинин, по рассказам мезенских промышленников, пишет о Новой Земле:
"Жестокие погоды начинаются в Филиппов пост и продолжаются до Великого поста, почти около 3-х месяцев. Бури длятся часто по неделе, иногда же по 10 дней и по 2 недели. В то время весь видимый воздух занимается густым снегом, кажущимся наподобие курящегося дыма, человек же, потерявший из своих глаз становище, не может в сие время на пустом месте не заблудиться, потому что со всех сторон ничего, кроме снежных частиц, видеть не может и в таком случае голодом и холодом погибает"…
Сила ветра во время боры доходит до 20–35 м в сек., отдельные порывы — еще сильнее. Немудрено, что ветром выбрасываются на берег суда, с гор несутся камни, людей сбивает с ног.
Наблюдатель метеорологической станции в Малых Кармакулах в 90-х годах прошлого столетия, монах Иона, рассказывал акад. Чернышеву такой эпизод: однажды буря разыгралась как-раз во время Пасхи. Сцепившись руками, монах с самоедами добрались ползком до церкви; но когда по окончании службы богомольцы стали выходить поодиночке, они подхватывались по очереди ветром и были разбросаны по берегу и льду бухты, причем самого Иону ветер перебросил на несколько десятков саженей прямо к дверям его жилища! Наверное монах счел это "чудом" в награду за благочестие.
САМОЕ ВЕТРЕНОЕ МЕСТО В СССР
В Новороссийске, для изучения боры, устроена, кроме основной метеорологической станции в городе, еще станция на высоте 435 м над морем в седловине того самого хребта Варада, от которого и происходят все несчастья (на Мархотском перевале). Это место по праву может считаться самым ветреным местом в СССР. Летом, в хорошую погоду, это — чудеснейший уголок. С одной стороны хребет, круто обрывающийся к необозримому морю. По другую сторону более пологий склон, горы, покрытые лугами или прекрасными лесами; солнца хоть отбавляй, воздух чистый и прозрачный. Зато с ноября начинаются ветры (летом они редки), то с NE — "норд-ост" или бора, то с SW—"моряк". Средняя скорость ветра на Мархоте за год — 9 м в сек. — наибольшая во всем Союзе. Бывают годы, когда в зимние месяцы средняя скорость достигает 14–16 м в сек., а во время бурь скорость ветра нередко доходит до 40 м в сек.
Рис. 50. Старинное изображение голландской ветряной мельницы.
Заведующий Мархотской станцией, работающий там уже около 20 лет, большой патриот своей "горы", говорит юмористически: "Да, вот так определяется сила ветра по ощущению. Когда я во время наблюдений с трудом иду к приборам, это более 16 м в сек. Когда мне, чтобы не слететь в обрыв, приходится держаться за все, что есть по дороге, это уже больше 25 м в сек. А когда я иду на четвереньках, это уже около 40 м в сек." Надо видеть этого высокого, широкоплечего "Мархотянина", как его зовут в Новороссийске, чтоб ясно представить себе, что когда он вынужден итти на четвереньках, — значит дело серьезное…
Рис. 51. Древнегреческая ветрянка с парусами.
Дочь его рассказывала мне, что однажды, вернувшись из Новороссийска в подобную бурю, с громадными затруднениями, она не могла дойти до двери дома: хотя она держалась за брата, ветром их обоих несло к обрыву и им пришлось сесть на землю, уцепиться за стену и просидеть так до краткого затишья, когда им удалось ползком добраться к входу. И все-таки в такую погоду персонал станции, не пропуская ни одного дня, делает систематические наблюдения!
УРАГАНОМЕР
До сих пор на Мархотской станции в Новороссийске ветер мерялся только при помощи флюгера Вильда с тяжелой доской; ни одна более тонкая установка не могла выдержать ни силы ветра, ни оледенения, которое зимой переломало не один анемограф. В последнее время там установлен "ураганомер" нашего физика М. И. Гольцмана — прибор массивный и солидный. Это та же Робинзоновская вертушка, но вместо счетчика оборотов, скорость ветра измеряется быстротой вращения особой жидкости в трубке, ось которой совпадает с осью вращения прибора. Под влиянием центробежной силы, жидкость поднимается тем выше, чем быстрее вращается вертушка, и химически окрашивает желатин, которым покрыты внутренние стенки трубки; таким образом, по высоте окрашенного слоя можно судить о наибольшей силе ветра за любой промежуток времени.
ФЕНЫ — ПОЖИРАТЕЛИ СНЕГА
В горных странах часто, особенно зимой, дуют особые ветры — "фены", причина которых в основном та же, что и "боры". Если по одну сторону хребта устанавливается область низкого давления воздуха, по другую— высокого, то при определенном расположении этих областей создается течение воздуха от высокого к низкому давлению через хребет. Поднимаясь на наветренной стороне, воздух охлаждается примерно на 0,5° на 100 м и выделяет влагу в виде облаков и осадков. Опускаясь уже сухим, на подветренной стороне, он нагревается примерно на 1° на каждые 100 м высоты, и от этого повышения температуры его относительная влажность еще уменьшается. Вниз к подножию хребта он приходит поэтому в виде сухого и теплого ветра. При большой высоте хребта нагревание может достигать очень значительной величины, особенно если разность температур по обе стороны хребта была не слишком велика.
Положим, например, что в области, откуда дует ветер, температура равна 10°, а по другую сторону гор —15°; пусть высота горного хребта 2500 м. Поднимаясь с наветренной стороны, воздух охладится на (2500 х 0,5)/100 =12,5, т. е. придет на вершину с температурой —2°,5. При этой температуре он не может содержать много водяных паров, и большая часть их выделится в виде осадков. Опускаясь вниз по другую сторону хребта, воздух, как уже не насыщенный, будет нагреваться на 1° на каждые 100 м, т. е. придет вниз с температурой —2°,5 + 25°,0 = 22°,5. Таким образом вместо температуры 15° внизу получается 22°,5 — на 7°,5 выше, чем до фена; влажность при фене также резко падает.
Такие повышения наступают по большей части внезапно и, если дело происходит зимой, сразу меняют морозную погоду на сухую и теплую. Если фен дует несколько дней подряд, он быстро "съедает" снеговой покров; его так и зовут в Альпах "пожирателем снега". Подтаивание снега нередко влечет за собой обрушивание больших снежных масс на горных склонах, так называемые лавины, чрезвычайно опасные для путешественников в горах. При первых признаках фена, — а одним из признаков его является облачная стена над вершиной хребта, так и называемая "феновой стеной, — им необходимо спуститься в безопасное место.
При боре температура также повышается, но притекающие сверху массы сами по себе значительно холоднее, чем при фене, а потому, несмотря на нагревание от опускания вниз, приходят к подошве горы все же еще достаточно холодными. По основному же характеру фен и бора — ближайшие родственники. Фен, как и бора, может достигать очень большой силы и нередко валит деревья на лесистых склонах гор.
Очень хорошо описывает фен известный немецкий метеоролог Г. Фикер, который особенно подробно изучал фены в Австрийских Альпах и еще в молодости устроил для этой цели ряд специальных горных станций на разных высотах. В одной из статей он сообщает, что ему пришлось за один сезон подняться 55 раз из Инсбрука (580 м) на Патчеркофель (1970 м), так что он сделал в общем более 150000 м подъемов и спусков. "Так, для разнообразия, — пишет он, — материал для докторской диссертации получался преимущественно при посредстве ног, тогда как обычно в этих случаях предпочитается более сидячий образ жизни.."
Вот описание фена, которое дает Фикер в одной из своих популярных статей.
"Холодная зимняя ночь в горной долине. Резко и ясно вырисовываются снежные горы на темном ночном небе, на котором беспокойно блещут звезды. Несколько длинных, необычных облаков неподвижно стоят над вершинами; некоторые из них держатся на них, как маленькие флаги. Или это снег, взметаемый снегом на гребне? В долине, однако, еще все спокойно; тяжело лежит на дне долины холодный ночной воздух; резко звучат шаги запоздалого путника на мерзлой земле. Но если он остановится и прислушается к ночной тишине, ему покажется, что он слышит далекий шум, — шум горных лесов высоко над долиной. И странно! В то время как деревья внизу еще склоняются под тяжестью снега и сверкающий иней одевает их сучья и ветви, сосновые леса на высотах уже стоят черные, свободные от снега.
Полночь миновала. Холодные массы воздуха в долине приходят в движение, уходят вниз. Дует холодный горный ветер, сильнее, чем обычно… И все громче, ближе слышится шум старых сосновых лесов. Холодный ветер усиливается и дует порывами, под напором которых гнутся деревья и роняют свой снег на землю.
На небе обозначается заря. С южной стороны ее скрывает легкая дымка облаков. Но это не бледные, нежные краски, предвещающие лучезарный зимний день. Нет, эта игра красок полна какого-то яркого, больного огня, она пророчит что-то тяжелое. Холодный воздух все еще движется в долине. И вдруг внизу проносится теплый порыв ветра, душный, точно из печи; шумит по лесу, завывает вокруг углов домов, взметает снег на улице и исчезает. Борьба между феном и холодным воздухом в долине началась. Теперь, после восхода солнца, холодные и теплые порывы быстро сменяют друг друга. Это ожесточенная, страстная борьба, в которой не всегда одерживает верх пришелец с высот. Но большей частью первенство остается за феном, и он широким теплым потоком устремляется по дну долины.
И вот начинается работа фена. Тяжелыми, влажными комьями падает снег с деревьев. Сухое, горячее дыхание проносится по лугам и по склонам и пожирает белый покров. Недаром в Швейцарии фен называют "пожирателем снега". То, чего солнце не может сделать в несколько дней, он делает в несколько часов. За зимней ночью следует весенний день, только без цветов и зелени. На крутых горных склонах растаявшая вода проникает под снег и, как смазочное масло, приводит снежные массы в движение: в долину несутся лавины. Грязный, черный след показывает, что лавины доходят до самой земли. Лишь там вверху, на гребнях гор, крутится, легкий снег под ударами южного ветра. Там царит мороз, и ледяным дыханием дышит буря над вершинами.
Фен — замечательный художник. Горы кажутся близкими, как никогда; исчерна-синими и фиолетовыми предстают леса, голубыми, как сталь, тени на снегу, глубокосиним — небо, по которому тянутся ослепительно белые облака. Легкое покрывало перистых растаяло. И лишь на юге стоит, как и прежде, неизменная, несмотря на бурю, стена облаков: "феновая стена".
Житель гор знает, что фен — предвестник ненастной погоды. К концу фена на западе обычно появляется темный облачный покров, надвигается ближе и ближе. В бешеных порывах ослабевает сила теплого ветра, точно он знает, что там, на западе, близится сильнейший противник. Холодные, тяжелые массы воздуха, доходящие до гребней гор, врываются в долину, неся за собой снег и дождь. Они проникают под теплый поток фена и заставляют его уйти наверх. Там он еще может дуть некоторое время, пока холодный воздух не наполнит всю долину до самых высоких вершин и не вытеснит его окончательно от земли. Замечательное явление погоды, которое мы называем феном, тем самым заканчивается".
Рис. 52. "Феновая стена" облаков над Альпами.
КАК ЗАСТАВИТЬ ВЕТЕР РАБОТАТЬ?
Не обидно ли, что в ветрах такой колоссальной силы пропадает напрасно, а иногда даже приносит ущерб человеку громадный запас движущей энергии? Нельзя ли заставить бурю совершать полезную работу?
Конечно, вопрос об использовании энергии ветра поставлен человеком уже давно. Простейшее его разрешение — ветряная мельница. Уже Дон-Кихоту пришлось сражаться с ветряными мельницами, а это произведение написано в начале XVI века. Полагают, что ветряные мельницы изобретены в начале XII века. Много старше, конечно, идея использования энергии ветра для парусного флота, знакомого всем древним народам.
Парусные суда, за исключением маленьких лодочек, давно сменились паровыми; ветряные же мельницы как будто весьма мало усовершенствовались со времен Дон-Кихота… Неужели использование энергии ветра признано невыгодным?
Дело в том, что ветряные двигатели непостоянны, как сам ветер. Стих ветер, — ваш двигатель стал, и если ветру заблагорассудится стихнуть на неделю, вы с ним ничего не поделаете. Поэтому там, где двигатель должен работать без перебоев, неудобно, использовать для него энергию ветра, если не накопить за то время, пока двигатель работает, такие запасы энергии, в виде, например, зарядки аккумуляторов, чтобы ее можно было расходовать во время затишья. Но это уже значительно усложняет вопрос.
И все-таки у нас в степях, где из-за отсутствия всяких препятствий сила ветра особенно велика, а затишья редки, ветряная мельница не сходит со сцены; заграницей, особенно в Америке, в последнее время появилось много ветродвигателей различного типа, которые очень удачно обслуживают небольшие хозяйства и предприятия. Конечно, каждый раз необходимо учесть условия ветра в местности, среднюю его скорость, частоту затишья и т. п. На это могут дать ответ метеорологические наблюдения; есть места, где ставить ветряк нет смысла. Но вообще энергия ветра пока не использована даже приблизительно в той мере, в какой могла бы.
Рис 53. Сложный ветряный двигатель американского типа
Рис. 54. Автомобильная станция в Америке, целиком обслуживаемая ветряным двигателем.
В последнее время этим вопросом всесторонне занимается Центр, аэрогидродинамический институт в Москве (ЦАГИ). Им разрабатываются наиболее выгодные формы, размеры и число крыльев ветряка, различные типы ветряных двигателей для различных целей и различных местностей. В Костроме ЦАГИ уже установил опытный ветряк, в котором достигнуто большое полезное действие и успешно разрешен ряд технических, вопросов, связанных с использованием энергии ветра.
Установка двигателей в местностях с таким сильным ветром, как Мархот, встречает трудности в том отношении, что постройка должна обладать там громадной прочностью. Чрезмерно быстрое вращение крыльев легко ведет к их поломке; нужен ряд автоматических приспособлений для регулирования скорости вращения, дай сама постройка не всегда выдержит натиск подобных бурь. Но ЦАГИ заинтересовался и Мархотом и производит там специальные исследования. Несомненно, в конце концов техника восторжествует и человек в полной мере овладеет энергией ветра, пропадающей до сих пор бесполезно.
У нас в СССР существует теперь специальное Бюро "ветрового кадастра", которое занимается вопросами учета ветровой энергии на территории Союза, ее исследования и использования; в ближайшие годы предположена установка ветряного двигателя на горе Ай-Петри в Крыму.
Рис. 55. Ветряный двигатель ЦАГИ в Костроме