В помощь учащимся    

Теории дождя в девятнадцатом веке

Нельзя полагать, что любую погоду, нормальную или аномальную, можно приписать единственной причине.

N. Shaw. «Manual of meteorology»

1. Введение

К 1800 г. объект нашего исследования находился в особенно неудовлетворительном состоянии. Большинство идей, которые позднее доказали свою плодотворность, таких, как формирование восходящих токов и охлаждение воздуха при подъеме, было почти позабыто. Их место заняли идеи почти или вовсе не имевшие будущего, такие, как псевдохимическая теория Делюка, которую мы изучали в главе VI. Типичное для XVIII в. построение систем, особенно ярким примером которых была система, созданная Делюком, только еще начало отступать перед лицом экспериментальных данных или ввиду их недостатка.

Что также, вероятно, было неудачным, так это то, что большинство деятельных метеорологов второй половины XVIII в. происходило из Альп. Погода в горах часто представляет эффектное зрелище, и, возможно, именно это стимулировало активность ученых в этом вопросе; но в то же время погода горных мест очень сложна, или, вернее, присутствие гор затрудняет понимание ее запутанных физических процессов. Показательно, что первый реальный прогресс в XIX в. пришел из такой страны, как Соединенные Штаты, где рельеф значительно менее существен по отношению к размерам области, доступной для изучения. Это возрождение зависело также от наличия хорошо организованной синоптической сети; и хотя Соединенные Штаты не были первой страной, где возникли синоптические метеорологические наблюдения, они были первыми, где проводилось много наблюдений на достаточно обширной площади.

Прогресс теории нашего вопроса в XIX в. был основан на достижениях термодинамики. Когда они были должным образом поняты, был сразу совершен большой шаг к пониманию различных крупномасштабных механизмов образования дождя. Только к концу периода был достигнут значительный успех в понимании более сложных мелкомасштабных процессов. Эта тема, чрезвычайно подробно изучаемая в наше время, будет затронута вкратце в двух последних разделах этой главы.

2. Первая четверть века

Непосредственно после 1800 г. наибольшая активность в данном вопросе наблюдалась на Британских островах. Приятно отметить, что даже независимо от Дальтона, о котором шла речь в главе VII, она была весьма важна. Мы признательны Л. Говарду и будем неизменно благодарны ему за создание первой пригодной для практики классификации облачных форм, однако он не был настолько компетентен в точных науках, чтобы внести сколь-нибудь существенный вклад в теорию дождя. Он никогда не мог освободиться от веры в электричество как в важный фактор образования дождя: «дождь почти всегда — результат электрического действия одного облака на другое» ([177], стр. 99). Однако электричество — только «вторичный фактор, который видоизменяет действие двух основных предопределяющих причин — падения температуры и притока пара» ([177], стр. И). Восемью годами позже он говорит, что формы перистых облаков отражают структуру электрических токов в верхней атмосфере ([178], стр. 57). При этом он остается верным своему мнению о важности электричества (хотя он и считает его вторичным фактором) для формирования дождя ([179], стр. 128). Он знал, что кучевые облака формируются в восходящем потоке, но, не зная ничего о необходимой связи между подъемом и охлаждением, он полагал, что восходящий пар «изменяет свой климат и приходит туда, где окружающий воздух имеет более низкую температуру» ([178], стр. 51). Это пример широко распространенного мнения, что пар может быстро подниматься совершенно независимо от движения воздуха, в котором он содержится. Вероятно, теория Дальтона о независимости газовых атмосфер в течение ряда лет поддерживала существование этой идеи.

Химики, подобные Кирвану и Томасу Томсону, не отказались от идеи, что вода растворяется в воздухе. Это заводило в тупик и могло привести лишь к заключениям, подобным следующему заключению Кирвана:

«Когда барометр поднимается, облака отчасти растворяются, поскольку плотный воздух является лучшим растворителем, чем разреженный воздух, и отчасти поднимаются выше вследствие возросшего удельного веса воздуха, находящегося ниже; когда барометр падает, происходит обратное» ([191], стр. 258).

Более плодотворный, хотя все еще весьма эмпирический подход использовал Хэмфри Дэви, который отметил обычное уменьшение температуры с высотой, но каким-то образом сумел спутать его с эффектом простого удаления от земли:

«Когда воздух расширяется … происходит уменьшение температуры … исходя из этого, легко объяснить соотношение между уменьшением температуры атмосферы и высотой; для этого можно представить себе, что емкость (по отношению к теплу) воздуха, разреженного за счет нагрева, возрастает при его подъеме; теплота, определяемая температурой, которая послужила причиной подъема, должна на определенной высоте стать теплотой, определяемой теплоемкостью; и чем выше и более разрежен воздух, чем более он удален от источников тепла, тем энергичнее происходит уменьшение его температуры» ([83], стр. 90).

Дэви был химик, и мы можем оценить это просто как случайное замечание в книге по химии. Однако мы не можем оправдать подобным же образом Джона Лесли, чье исключительное невежество в вопросах метеорологии мы уже отметили выше*. В книге, опубликованной в 1813 г. [217] и интересной для историка метеорологических инструментов, мы видим, как подхваченные Лесли идеи Дэви развиты в качественную теорию конвективного равновесия:

«Увеличенная емкость (по отношению к теплу) разреженного воздуха является истинной причиной холода, преобладающего в верхних областях атмосферы. Из-за неодинакового воздействия солнечных лучей и смены дня и ночи между верхними и нижними слоями поддерживается непрерывная и быстрая циркуляция; и несомненно, что для каждой порции воздуха, которая поднимается с поверхности, существует равная и соответствующая порция воздуха, которая должна опускаться. Но те из них, которые поднимаются и испытывают увеличение емкости про­порционально этому, охлаждаются, в то время как соответствующие опускающиеся массы уносят тепло с собой и распространяют его внизу» ([217], стр. 11—12).

Слова, выделенные мною курсивом, являются наиболее ясным описанием процесса конвекции из тех, которые, насколько мне известно, имелись к тому времени. До этого было много разговоров о «восходящих потоках», но наконец настало время отметить, что то, что поднимается, должно и опускаться. Было бы анахронизмом искать в выдержках, подобных этой, интуитивное понимание принципа сохранения энергии, но, безусловно, понятие о меняющейся «емкости» для тепла было уже пригодно для перевода в термины термодинамики.

Мне кажется, что Лесли редко возвращался к раз уже им написанному. Во всяком случае далее в своей книге он поддерживает теорию дождя Хэттона:

«Воздух при охлаждении готов расстаться со своей влагой. А как он охлаждается в свободной атмосфере? Обязательно только при контакте или смешении с более холодной порцией того же флюида» ([217], стр. 125).

Далее он стремится показать, что лишь малая доля всей влажности двух масс воздуха при обычной температуре конденсируется при смешении, по принципу Хэттона. Но, кроме того, он предлагает нам представить, что два потока дуют навстречу друг другу, скользя один над другим вдоль их общей границы. Он считает, что так может образоваться большое количество дождя. На первый взгляд, здесь налицо ложный вывод: он как будто бы полагает, что весь дождь, образующийся на большом протяжении этих потоков, концентрируется в сравнительно небольшой области. Но несколькими страницами дальше мы останавливаемся как вкопанные перед следующим утверждением:

«В хорошую тихую погоду, после того как лучи заходящего солнца перестают нагревать землю, опускание более высоких масс воздуха постепенно охлаждает самый нижний слой» ([217], стр. 132).

Что же случилось с теплом, принесенным вниз опускающимся воздухом, емкость которого уменьшается? Видимо, Лесли был хорошим лабораторным ученым, совершенно терявшимся, когда он выходил на открытый воздух.

Интересно, что объяснение низким ночным температурам приземного воздуха было дано лишь немного позднее Уильямом Чарлзом Уэллсом, о котором мы еще много будем говорить в главе IX [357]. Объяснением служила, конечно, невидимая радиация.

Восходящий поток (Courant ascendant) становится модным. В 1816 г. на собрании Берлинской академии наук Леопольд фон Бух заявил, что «принцип восходящего потока воздуха должен поистине быть ключом ко всей науке метеорологии». Беллани [32] в 1817 г. одобрительно цитировал аналогичные идеи Дэви. Тем более удивительно, что в 1820 г. Генрих Вильгельм Брандес — значительная фигура в истории метеорологии, — зная, что кучевые облака образуются при конвективном подъеме влажного воздуха, усомнился, что пар конденсируется при смешении с холодным воздухом наверху, как все полагали тогда ([48], стр. 314), и придерживался мнения, что при этом существенную роль играет электричество. Он также полагал, что для возникновения непрерывного дождя, а особенно дождя сильного или длительного, необходимо присутствие двух взаимодействующих слоев облачности ([48], стр. 327).

Еще более крупным метеорологом — возможно, я должен назвать его климатологом, — чем Брандес, был Генрих Вильгельм Дове, с которым мы еще встретимся ниже. Известно, однако, что и Дове — по крайней мере в течение многих лет — не понимал правильно процесс адиабатического охлаждения при подъеме. Я полагаю, дело тут в том, что это явление можно понять только с помощью математических выкладок, а и Дове, и Брандес были людьми другого склада ума.

Математические выкладки эти появились примерно с 1823 г., когда Симон Дени Пуассон вывел формулы, связывающие температуру и давление, или температуру и плотность газа, сжи­маемого или расширяемого адиабатически (т. е. без потери или притока тепла), ([276], стр. 337.) Было ясно, что они относились только к ненасыщенному воздуху. Вскоре, как мы увидим, было понято, что насыщенный воздух должен вести себя иначе; но правильное математическое описание подъема насыщенного воздуха было создано лишь много лет спустя.

3. Классификация дождей

Как я пытался показать в предыдущих главах, убеждение, которое существенно тормозило развитие теории дождя, заключается в том, что все дожди образуются одинаковым образом. Около 1825 г. для нескольких человек уже стало очевидно, что это отнюдь не так. Одним из них был молодой Г. В. Дове, который в 1826 г. в Берлине получил степень доктора и немедленно развил бурную деятельность в области метеорологии, продолжавшуюся свыше 50 лет. Он выбрал в качестве главного поля деятельности область, которая ныне была бы названа «динамической климатологией», и его мышление было всегда скорее статистическим, нежели физическим. Поскольку модель, созданная осреднением ряда гроз, не похожа ни на одну из реальных гроз, его теория гроз никогда не приносила много пользы. Однако его авторитет был настолько велик, что, по мнению некоторых позднейших метеорологов, он в течение примерно 30 лет ([169], стр. 45) препятствовал признанию более правильных теорий. Климатологический подход был виден уже в диссертации Дове, а к 1828 г. он стал окончательно преобладать, что видно и из названия статьи, которую нам теперь следует рассмотреть ([107], стр. 305). Эта статья сослужила большую службу для классификации дождей по процессу их образования.

Осадки, говорит Дове, «должны возникать, когда температура воздуха понижается до точки конденсации (точки росы) водяного пара, содержащегося в нем» ([107], стр. 307). Таким образом, изучая осадки, мы должны выяснить, почему происходит понижение температуры. Различая причины охлаждения, он устанавливает четыре класса гидрометеоров.

1. Охлаждение за счет излучения. Роса, изморозь, иногда гололед.

2. Охлаждение при орографическом подъеме (он приводит примеры).

3. Теплопроводность — от или к поверхности:

а) соприкосновение с холодной поверхностью; вечерние туманы;

б) внезапная адвекция теплого воздуха над холодной поверхностью (он приводит в качестве примера выпадение осадков, сопутствующее юго-западному шторму [!], а также снегопад у границы ледяного поля или на холодном побережье);

в) понижение температуры без изменения направления ветра;

г) подъем воздуха над сушей (примеры: дневные грозы в тропиках, град, вулканические облака).

4. Смешение ветров (примеры: торнадо [!], грозы, переходящие в устойчивые дожди, ливни из мокрого снега, «апрельская погода», устойчивый снегопад, перистые и перисто-слоистые облака).

«Дождь смешения», по словам Дове, встречается наиболее часто, а другие осадки существенны лишь при слабом ветре. Дожди четвертого класса наиболее сильно влияют на показания барометра. Из своих статистических исследований он вывел, как ему казалось, ясное правило: барометр падает при дождях с восточным ветром и поднимается во время дождей при западном ветре.

Классификация Дове, безусловно, несовершенна; особенно это относится к примерам, приводимым в классах 3 б и 4. Интересно видеть, как он пытается дать статистическое толкование сведениям о дожде и ветре, полагая, что то, что мы называем фронтальными дождями, возникает либо при смешении, либо при охлаждении за счет контакта с землей. Еще интереснее его подстрочное примечание о том, что «южные ветры… натекают на сопротивляющийся им более холодный воздух, как на гору» ([107], стр. 315). Удивительно, что такой плодотворной идее, изложенной столь ясно, потребовалось почти столетие, чтобы стать действительно полезной метеорологам.

Предположение, что продолжительные южные дожди образуются при охлаждении от земли, восходит к XVIII в., как мы видели в главе V, и с тех пор не произошло ничего, что могло бы его поколебать. Более удивительны примеры Дове для «дождя смешения», особенно «апрельская погода», т. е. ливневые осадки. По-видимому, лучшее место таким явлениям по его классификации в классе 3 г.

Гораздо более последовательная и лучше обоснованная классификация была предложена в 1841 г. Элиасом Лумисом, который в метеорологии интересовался больше синоптикой, чем статистикой ([221], стр. 125). Лумис постулировал четыре причины выпадения осадков, во многом схожие с указанными Дове: 1) излучение; 2) теплый воздух, вступающий в контакт с холодной землей или водой; 3) смешение теплого и холодного потоков; 4) внезапный перенос воздуха в возвышенные области. Лумис отличался от Дове в своей оценке их относительной влажности.

Излучение, по его мнению, может образовывать лишь росу. Вторая причина вызывает туманы, такие, как в районе Ньюфаундлендской банки. За счет третьей причины может образовываться слабый дождь. Четвертая же причина — подъем воздуха— намного более важна, чем прочие, и заслуживает более подробной классификации, а именно: а)подъем по склону горы, б) извержение вулкана, в) вихри и г):

«Когда встречаются теплый и холодный потоки, двигающиеся в противоположных направлениях, более холодный, имеющий большой удельный вес, сместит более теплый, который, будучи таким образом внезапно поднят над поверхностью земли, охладится и часть содержащегося в нем пара выпадает в осадки. Эта причина может действовать в любом месте и почти с любой интенсивностью. Она, вероятно, является наиболее общей причиной дождя, по крайней мере в наших широтах» ([221], стр. 157).

4. Бури большие и малые

Период между 30 и 50-ми годами XIX в. увидел беспримерную активность в изучении бурь — торнадо, тропических ураганов и больших штормов на суше и на море, названных впоследствии циклонами. Результатом всех этих исследований явился чрезвычайно большой прогресс в понимании систем ветров на земном шаре — в том, что позднее было названо Гильдебрандссоном и Тейсеран де-Бором «динамической метеорологией» в книге, о которой уже шла речь [169]. Читатели, интересующиеся этим вопросом, могут обратиться к ней; здесь я попытаюсь, по возможности, лишь охарактеризовать прогресс в понимании процесса образования дождя в этих бурях.

С изучением этого вопроса после 1830 г. связаны имена Эспи, Лумиса, Пекле, Рейда, Редфилда — трех американцев, француза и англичанина. Я добавлю потом еще второго француза, оказавшегося совершенно забытым. После 1850 г. европейцы захватили почти всю инициативу, а сам вопрос перешел в большой степени в область теории.

Уильям К. Редфилд начал изучать тропические бури в 20-х годах. Для нас важно, что он впервые истолковал такие бури, как род вихрей ([286], стр. 17). Сам по себе этот вывод еще не помог полностью разобраться в теории дождя, но знание его было необходимо. К сожалению, Редфилд приписал падение барометра при приближении такой бури центробежной силе, заметив, что поверхность воды в цилиндрическом сосуде становится вогнутой, если ее там перемешивать.

Прискорбно также, что впоследствии Дове использовал свой авторитет для поддержки этой бесполезной и в принципе неверной идеи. Тем не менее было ясно показано, что такие бури представляют собой большие вихри, и если и были необходимы какие-либо другие доказательства, то они были даны подполковником Рейдом, губернатором Бермудских островов, который, используя сообщения Адмиралтейства, опубликовал большое количество убедительных данных о бурях [290]. Но Рейд интересовался теорией дождя еще меньше, чем Редфилд, и стремился лишь оказать услугу мореплавателям, что ему несомненно удалось.

Примерно в это же время выдающихся успехов в решении этой проблемы добился Джеймс Поллард Эспи. Он оставался глубоко преданным ей до конца своей жизни — столь преданным, что оказался пленником собственных теорий. Его первое публичное выступление иа эту тему в довольно мало известном журнале было существенным, поскольку он попытался использовать свойства влажного воздуха для объяснения подъема воздушных масс и образования облаков и дождя ([117], стр. 342; [237], стр. 634).

Хотя в этой статье он не описывает какие-либо лабораторные опыты, из более поздних статей видно, что он делал простые эксперименты, показавшие, что сухой воздух охлаждается примерно в два раза сильнее, чем насыщенный воздух при заданном изменении давления. Он знал также, что влажный воздух легче сухого, так что масса влажного воздуха, окруженная более сухим, должна подниматься. Поэтому,

«… если существует в природе какая-то причина, порождающая движение вверх воздуха, содержащего много пара, и поддерживающая это движение долгое время, то количество сконденсировавшегося таким путем водяного пара может быть очень велико и возникший таким образом дождь длился бы, пока влажный воздух продолжал подниматься» ([117], стр. 342).

Далее излагается важнейшая идея:

«Можно предположить, что равновесие вскоре восстановится, в особенности если, как обычно полагают, благодаря конденсации пара сгустится также и воздух, его содержащий.

Это последнее предположение, однако, не факт, поскольку я рассчитал, что количества скрытой теплоты, выделяемой при превращении пара в воду или облако, достаточно для расширения воздуха, в шесть раз большего, чем сжатие, вызываемое превращением пара в воду. Этот расчет основан на следующих трех принципах, доказанных опытом: 1) сумма скрытой и ощущаемой теплоты пара есть постоянная величина и равна 1212° по Фаренгейту; 2) теплоемкость атмосферного воздуха равна 250, а воды 1000; 3) расширение воздуха при нагревании равно 1/480 от всего объема, взятого при 32°, на каждый градус Фаренгейта.

Из этих фактов следует, что всякий раз, когда в восходящем потоке воздуха пар начинает конденсироваться в облако, происходит расширение всей массы воздуха в объеме облака. Это вызывается преобразованием скрытой теплоты пара. Более того, это тепловыделение предохраняет воздух при подъеме от столь быстрого охлаждения, которое происходило бы, если бы расширяющийся воздух был сухим» ([117], стр. 342).

Эспи никогда не излагал детали этих вычислений. Нам неизвестно, читал ли он работы Пуассона, однако в любом случае он не мог почерпнуть эту идею у последнего.

Пойдем, однако, дальше. Приведя некоторые расчеты, он продолжает:

«Далее из этих принципов следует, что, чем выше поднимается этот воздух, тем сильнее нарушается равновесие и последнее не может восстановиться, пока находящийся у поверхности земли очень влажный воздух продолжает притекать к столбу восходящего воздуха.

Ибо во влажном поднимающемся воздухе будет всегда конденсироваться часть пара и происходить выделение его скрытой теплоты, а следовательно, его удельный вес станет меньше, чем у окружающего воздуха. Пока этот процесс происходит, барометр под формирующимся облаком будет падать, даже если дождь не начался: ведь воздух, когда он расширяется в области облака, будет распространяться там в стороны и тем самым уменьшать количество материи, оказывающей давление на ниже лежащие области, и, если известно, на сколько понизилось давление, можно вычислить скорость движения воздуха вверх» ([117], стр. 343).

Он придает этому процессу огромное значение:

«Короче говоря, несомненно все явления — дождь, град, ливни, изменения ветра, понижение давления — легко и естественно объясняются как следствия выдвинутой теории, согласно которой воздух, содержащий невидимый пар, расширяется, когда этот пар конденсируется в воду…

Уже более трех лет, как я создал эту теорию, и всевозможные факты, собранные мной с тех пор, особенно касающиеся ливня и града, убедили меня в ее правильности» ([117], стр. 344).

На следующий год он опубликовал расширенное изложение своей теории в более доступном месте ([118], стр. 240, 309). Здесь он дает свою собственную, совершенно особую картину тропических бурь и торнадо, исходя из того, что они образованы радиально сходящимися ветрами и что воздух поднимается вверх в их центре. Его вычисления вертикальных скоростей, возникающих таким образом, не совсем ясны, но они привели к эффективным результатам, хотя в то же время могли породить серьезные сомнения в правильности его теории.

Его теория привлекла общее весьма благосклонное внимание, и в 1837 г. он уже — председатель одного временного комитета Конгресса Соединенных Штатов. Теория эта, конечно, противопоставила его Редфилду ([119], стр. 100; [287], стр. 112), утверждавшему, что многие бури по своей природе являются вихрями или смерчами. В первой статье, написанной в 1836 г., Эспи назвал свою радиально-сходящуюся модель «вихрем», употребив это слово несколько раз, и вполне понятно, что Редфилд возражал ему. Он — правда, довольно вежливо — обвинил Эспи и его комитет в том, что они заимствовали некоторые его обобщения, не сославшись на его работы. Я полагаю, что они просто не поняли друг друга: Эспи считал, что Редфилд предполагает наличие нисходящего движения в центре вихря.

В 1840 г. Эспи пересек Атлантику и прочел доклад о своей теории перед Британской ассоциацией ([120], стр. 30). Согласно Эспи, который позднее издал этот доклад в полном виде [121], там возникла дискуссия, во время которой Джон Стевелли заявил, что в 1834 г. он использовал идею об охлаждении при разрежении, чтобы объяснить движение бурь. Однако анализ статьи Стевелли ([328], стр. 564) мало что поясняет: он полагал, что выпадение дождя внезапно создает вакуум, куда устремляется воздух.

Эспи послал также сообщение в Парижскую академию наук. Это сообщение было рассмотрено комиссией, состоящей из Араго, Пулье и Бабинэ, которые необычайно пространно и с большим энтузиазмом доложили его Академии в 1841 г. ([18], стр. 454), выразив в конце надежду, что правительство Соединенных Штатов предоставит Эспи возможность продолжать его важные работы.

Удивительно, что никто из трех весьма заслуженных членов этой комиссии не пытался разобраться в вычислениях Эспи. Так или иначе, принятие его сообщения Академией лишь увеличило самоуверенность Эспи.

В 1841 г. он опубликовал обширную книгу о данном предмете [121], и многие ее страницы были посвящены данным, которые, по мнению Эспи, подкрепляли его идеи о структуре бурь. К этому времени он распространил свою теорию на более обширные перемещающиеся атмосферные системы. В этом случае он истолковывал данные наблюдений, исходя из того, что воздух конвергирует не к центру, а к линии, проходящей обычно в направлении с юго-запада на северо-восток и постепенно продвигающейся через страну. Это, как можно теперь видеть, было правильной и совсем не фантастической интерпретацией имевшихся в то время неполных синоптических данных.

Но еще лучшая интерпретация была разработана Элиасом Лумисом в статье, рассмотренной в конце параграфа 3 настоящей главы и датированной тем же годом, что и книга Эспи. Лумис терпеливо разобрал все метеорологические наблюдения, какие только могли попасть ему в руки, для изучения сильной бури, прошедшей над северо-восточной частью Соединенных Штатов между 20 и 23 декабря 1836 г. Он был поражен резким падением давления на каждой станции и последовавшим за тем быстрым его ростом, а также чрезвычайно неожиданным падением температуры и изменением ветра на северный, произошедшими, когда давление стало расти. Падение температуры было наиболее впечатляющим: в Огасте (Иллинойс) в течение одного утра оно достигло 38° F. Анализируя данные о ветре, Лумис убедился, что «неизбежно следующее заключение: северо-западный ветер оттеснял юго-восточный, подтекая под него… Юго-восточный поток нашел выход, поднявшись выше над поверхностью земли» ([221], стр. 154). На стр. 159 он изображает поперечное сечение того, что теперь можно было бы назвать фронтальной поверхностью.

Лумис, как легко увидит читатель, если он вернется к стр. 135, обратил внимание на процесс «подтекания», в то время как Эспи, проявив гораздо меньшую прозорливость, пренебрег им.

Громадный вклад Эспи в метеорологию заключается в том, что он привлек внимание к одному из источников энергии, приводящих в движение бури, хотя и сильно переоценил энергию поднимающегося воздуха. Вместе с тем он упорно цеплялся за свои ранние заключения и вскоре перестал поспевать за прогрессом науки. В популярной биографической статье, написанной много лет спустя после смерти Эспи, Кливленд Аббе осторожно указывал на его ошибки:

«Эспи был обременен одним научным дефектом — глубокой убежденностью в правильности своей теории, питавшей его энтузиазм. Из-за нее он не мог продвинуться дальше определенной точки в развитии теории, и по этой же причине его умозаключения часто были ненадежны. Он не был склонен проверять и перепроверять свои посылки и заключения, но считал, что вынесенный им однажды приговор является окончательным и непреложным» ([1], стр. 840).

Мы не можем расстаться с Эспи, не отметив его грандиозное предложение, касающееся вызывания дождя, предположение, которое могло быть сделано лишь во время расчистки или унич­тожения— это зависит от точки зрения — величайших лесов Северной Америки.

«Теперь, когда массы древесины с пятидесяти акров леса на расстоянии двадцати миль друг от друга должны быть приготовлены и сжигаться одновременно через каждые семь дней в течение лета на западе Соединенных Штатов на протяжении шестисот или семисот миль с севера на юг, тогда, согласно теории (хотя подобные эксперименты пока не проводились), дождь в области большой протяженности с севера на юг выпадает на линию или рядом с линией огня. Дождь будет продвигаться на восточные окраины и не прекратится, пока не достигнет Атлантического океана. Таким образом, дождь будет по всей стране к востоку от места его возникновения; дождь в любом месте продлится лишь несколько часов … и количество дождя будет достаточно, но не слишком велико в любом месте. ..» ([122], стр. 20).

Эспи, таким образом, обещает всевозможные блага, перечисляемые им, по цене полцента на душу в год. Это всесожжение не одобрялось Конгрессом, который в те дни часто возражал даже против довольно небольших научных расходов; однако предложение Эспи заслуживает упоминания как типичное для американского характера. Если бы оно и было осуществлено, это, конечно, не вызвало бы предсказанных им обложных дождей.

Возвращаясь к Лумису, который в 1846 г. опубликовал исследование еще нескольких бурь ([222], стр. 161), мы обнаруживаем, что он в это время знал о том, что энергия, выделяемая при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе, будет мощной добавкой к эффектам «подтекания», и понимал, что вертикальный градиент температуры устанавливается за счет вертикального перемешивания.

Однако до этого во Франции профессором физики Ж. К. Э. Пекле был сделан интересный и важный для будущего вклад в теорию [266]. Пекле, по-видимому, был первым, кто указал, что охлаждение при изменении давления, рассчитанное по уравнению Пуассона, больше, чем обычно наблюдавшееся на воздушных шарах, при котором теплый воздух нижних слоев не может подниматься и даже масса очень теплого воздуха может подняться лишь до определенной высоты. Он указал, как найти эту высоту для массы воздуха, имеющей определенную начальную температуру, при помощи диаграммы, где по оси абсцисс было отложено давление, а по оси ординат температура, строя две кривые — кривую состояния атмосферы и кривую Пуассона для нагретого воздуха. Этот воздух не может подниматься выше уровня, на котором давление соответствует точке пересечения кривых Пуассона и состояния атмосферы. Это было, насколько я представляю, первым использованием аэрологической диаграммы, и это было возможно лишь для ненасыщенного воздуха, к которому применимо уравнение Пуассона.

Теперь я хочу вернуться к 1832 г., году, когда Парижская академия возобновила конкурс на премию за лучшую и полную теорию града. Первоначально конкурс был объявлен в 1830 г., но ни один конкурент не удовлетворил Академию, что было неудивительно ввиду того, что поставленные требования были слишком определенны. На повторное приглашение поступило своевременно девять работ. Снова никто не получил приз: Академия требовала невозможного. Однако статья № 7 была отмечена довольно пространно в Заключительном отчете о конкурсе.

Эту статью прислал П. X. Майль из Сент-Флорентина (департамент Йонна), и если бы она была опубликована, то оказалась бы первой среди всех других попыток применения теории Пуассона к атмосфере, и в частности, для изучения подъема влажного воздуха. Она, конечно, не удовлетворяла всем требованиям конкурса, но если бы комиссия, состоявшая из Араго, Беккереля, Гей-Люссака и Дюлонга (докладчик), действовала не столь административно, а с большей научной проницательностью, это блестящее творение безусловно увидело бы свет.

К счастью, благодаря интересу и помощи г-жи П. Гожа — секретаря-архивариуса Академии — в архивах последней был найден оригинал рукописи Майля вместе с приложением. Основная рукопись, представленная 28 февраля 1834 г., содержит сорок пять листов, исписанных с обеих сторон, а приложение — размером в двадцать одну страницу — поступило 30 сентября 1836 г., гораздо позднее окончания конкурса. Это — пример бескорыстной преданности науке, ясно видимой повсюду в работе Майля, вероятно, не имевшего систематической научной подготовки.

Манускрипт является замечательным документом, доказывающим ясное понимание проблем метеорологии в их тогдашней постановке и столь же похвальную способность к самокритике. Майль начинает с напоминания о взаимозависимости метеорологических явлений и о трудностях, порождаемых невозможностью проведения крупномасштабных экспериментов. Затем он рассматривает модель атмосферы, в которой кубический метр воздуха с определенным начальным давлением, температурой и влажностью поднимается потому, что он немного теплее окружающего воздуха. Используя формулу Пуассона, он прослеживает подъем воздуха до уровня насыщения, однако над этим уровнем — и это собственный вклад Майля — он принимает во внимание как тепло, высвобождаемое при конденсации, так и изменение объема, обусловленное той же причиной, и находит, что поднимающийся насыщенный воздух охлаждается не столь быстро, как ненасыщенный. Он откровенно добавляет, что не способен аналитически разобрать эту проблему, и разрешает ее численно после ряда попыток и ошибок.

При этом, как он с сожалением указывает, он пренебрег эффектом теплопроводности от окружающего воздуха, перемешиванием на краях и радиацией. Не умея надежно оценить их количественно, он показывает, что эти факторы не могут опорочить его главный вывод. Далее он исследует количество воды, выпавшей из всего столба воздуха, и показывает, что этого более чем достаточно для объяснения ливня. Его, конечно, затрудняет нехватка знаний о вертикальном профиле температуры в окружающем воздухе, и он просто допускает, что последний повсюду на 2° С холоднее, чем восходящий поток, хотя окончательный вывод и не зависит от более точной цифры.

Не больше, чем Эспи, он понимает, что высота, до которой сможет подняться его объем воздуха, непосредственно зависит от распределения температуры в окружающем воздухе.

Но, как бы то ни было, нет сомнения, что он имел бы приоритет перед Эспи, если бы его статья была опубликована. Его приоритет признал Бабинэ в 1849 г. ([23], стр. 301), но по какой-то причине Академия наук не опубликовала его мемуар, даже в том значительном расширенном и улучшенном виде, в каком он, наконец, выпустил его в свет в 1853 г. за свой собственный счет [228]. Он, видимо, так и не привлек внимания ученых.

Но, так или иначе, развитие теории дождя продолжалось и без Майля, и с некоторого времени оно стало зависеть от физиков-теоретиков ([236], стр. 203). В 1862 г. Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин), исходя из указаний Джоуля, разработал теорию конвективного равновесия ([336], стр. 170; [337], стр. 125). Непосредственный метеорологический подход к ней предложил Теодор Рейе, который объяснил, что восходящий влажный воздух требует особого рассмотрения, и подчеркнул заключение Пекле о необходимости изучения вертикального распределения влажности и температуры в окружающем пространстве ([293], стр. 250—276).

В результате он показал, что оценка развиваемой восходящим воздухом мощности, сделанная Эспи, слишком оптимистична и что для того, чтобы вообще произошло выделение энергии, необходимо, чтобы вертикальный градиент температуры превышал определенную величину.

Однако наиболее важная статья 60-х годов по этому вопросу— возможно, самая существенная работа по метеорологии за десятилетие — была написана горным инженером из Тарба А. Пеленом ([269], стр. 299). К несчастью, работа была опубликована в журнале, где ее вряд ли увидели бы метеорологи, и Пелен имел шансы быть упомянутым в истории лишь в скобках *. Пелен начинает свою работу с расчета адиабатического градиента как для насыщенного, так и для ненасыщенного воздуха и сравнивает результаты своих вычислений с реальными величинами, находя их чрезвычайно хорошо согласующимися. Далее он спрашивает, как получается, что этот эффект существеннее, чем влияние солнечной и земной радиации, ветров и бурь. Это не случайно, но зависит от того факта, замечает он, что величины, даваемые его формулами, указывают предел устойчивости атмосферы.

Представим атмосферу, в которой уменьшение (температуры) быстрее, чем соответствующее предельное уменьшение. Для этого рассмотрим

«бесконечно малую массу воздуха и проследим за ее виртуальными перемещениями по вертикали. Она будет охлаждаться при подъеме, но, согласно нашему предположению, понижение ее температуры будет меньше, чем разность температур между слоем, из которого она вышла, и слоем, в который она прибыла. Следовательно, масса воздуха после своего перемещения окажется теплее, чем воздух в слое, в который она пришла; таким образом, она будет легче при том же давлении и будет стремиться продолжать свой подъем за счет одной плавучести, не нуждаясь в каком-либо новом импульсе…

Эти восходящие потоки, видимые глазом благодаря образованию и движению кучевых облаков… можно сравнить с терморегулятором — они возникают в наиболее быстро нагревшихся местах и прекращают там повышение температуры, они переносят теплый воздух в слои, где атмосфера пока еще холодна» ([269], стр. 306—307).

Благодаря совокупности всех этих эффектов градиент температуры стремится к постоянству. Энергия аккумулируется главным образом в нижних слоях в силу большого поглощения солнечной энергии водяным паром атмосферы и землей.

Пелен затем покушается на динамическую теорию бурь, используя, как и Пекле, диаграмму, на которой, однако, отложена высота по оси абсцисс и температура по оси ординат. Он учитывает, что было бы неверно рассматривать только горизонтальную компоненту перемещения воздуха. Учитывая вращение, он заключает, что энергия, движущая бурю, берется из скрытой теплоты конденсации и что она тем больше, чем больше вертикальный градиент и чем ближе воздух к насыщению. Если воздух станет устойчивым, буря сразу уляжется. Таким образом, каждая вихревая буря сопровождается дождем, ибо лишь тогда, когда воздух охлаждается ниже точки насыщения, возникает движущая сила. Пелен также показывает, что даже очень сильный дождь в умеренных широтах уносит меньше половины воды, находящейся в атмосфере. Чтобы подкрепить свою теорию, он ссылается на большие величины градиента температуры, наблюдавшиеся при граде, и на тот факт, что бури в Северной Атлантике часто как бы следуют Гольфстриму, где преобладают нужные для них условия температуры и влажности.

Рейе, в бытность свою профессором в Страсбурге, поддержал основные выводы хорошо продуманной статьи Пелена в книге, опубликованной в 1872 г. [295]. Рейе сделал шаг вперед по сравнению с Пеленом, предположив, что поступательное движение вихревых бурь обусловлено обильной конденсацией с их передней стороны, однако в своей рецензии на эту статью Ю. Ганн отметил, что все еще нет объяснения, почему бури движутся на восток и к полюсу, а не по какому-либо другому направлению ([159], стр. 111).

В следующем году, анализируя движение бурь за период в 314 дней в 1872—1873 гг., Элиас Лумис объяснил, что циклоны движутся на восток потому, что к востоку от их центра выпадает больше дождя ([223], стр. 1). Высвобожденная скрытая теплота расширяет воздух, который поднимается и уходит в более высокие области, создавая к востоку от центра бури пониженное давление. Здесь следует отметить, что даже в четвертом издании «Закона штормов» Г. В. Дове ([108], стр. 161) — великого климатолога, которого, однако, не коснулся прогресс динамической метеорологии, — утверждается, что восходящий поток воздуха не поддерживает движение бури и не управляет им, но допускается, что вихри наблюдались над большими пожарами.

В своей уже упомянутой статье 1874 г. Ганн дает блестящее обобщение современной ему теории. Но из него видно, что даже Ганн — безусловно один из крупнейших метеорологов — не по­нимал всех следующих из теории выводов. Описывая то, что теперь мы называем теплым фронтом, у которого перисто-слоистые облака предшествуют слоисто-кучевым, он так объясняет дождь, выпадающий из них:

«… образование нижнего слоя слоисто-кучевых облаков происходит незаметно из опускающихся перисто-слоистых. Это значит, что потоки воздуха наверху должны быть относительно столь холодными, что они могут охлаждать ниже лежащие слои даже при опускании» ([160], стр. 340).

Так происходит летом. Для зимы Ганн мог лишь допустить, что верхнее теплое течение становится сильнее и перемешивается с более холодным воздухом внизу близ их границы. В оправдание ошибки Ганна следует сказать, что это явление оставалось непонятым вплоть до первой мировой войны.

Упоминание перисто-слоистых облаков дает нам повод вернуться к 1866 г. — к двум статьям Рену ([291], стр. 825), более известного как климатолога. Он полагал, что для образования осадков нужны два слоя облаков: перистообразные облака вверху, из которых ледяные кристаллы попадают на переохлажденные капли облаков нижнего слоя. Эта идея на несколько десятилетий опередила свое время и — конечно, в скрытой форме — поставила много вопросов, на которые тогда не было ответа. Но Рену отметил возможную роль воды в твердом состоянии— факт, приведший Генриха Герца к дальнейшему развитию термодинамики влажной атмосферы ([167], стр. 421). Герц указал, что если объем воздуха поднимается достаточно высоко, он пройдет последовательно четыре состояния: 1) сухую стадию, пока он не насыщен; 2) стадию дождя, когда в нем присутствуют насыщенный пар и жидкая вода; 3) стадию града, когда вместе присутствуют насыщенный пар, вода и лед; 4) стадию снега, при которой в воздухе присутствуют пар и лед.

В 1888 г. В. Бецольд, тогда профессор метеорологии в Берлине, написал первую ([37], стр. 485, 1189) из серии статей, показавших, как применять теорию к данным о верхних слоях воздуха, которые к тому времени стало возможным изучать. Эти методы, однако, выходят за рамки нашей книги.

Я закончу этот раздел цитатой из статьи, открывающей блестящую серию статей Фрэнка Г. Биджлоу из Бюро погоды США, дающей представление о том, каким образом термодинамическая теория взаимодействовала с синоптическими и аэрологическими наблюдениями в первом десятилетии XX в.:

«Окончательно установлено, что над Соединенными Штатами в атмосфере не бывает местных циклонов или антициклонов с холодными или теплыми центрами и что все дискуссии о них шли по ложному пути. Наблюдения показывают, что в нижней атмосфере истинный механизм заключается скорее в мощных противотечениях холодного и теплого воздуха, которые текут под преобладающим здесь переносом к востоку. Центры вихрей находятся неизменно в области, где встречаются друг с другом приземные потоки, на краю, а не в середине теплых или холодных областей. Примерно половина циклона — относительно теплая, а другая половина — холодная, в то время как у антициклона теплой является противоположная половина» а другая половина — холодная. Таким образом, в Соединенных Штатах восточный и северный секторы циклона, а с ними западный и северный секторы антициклона теплые, а остальные секторы — холодные. Теплый воздух течет с юго-запада на восток в циклоне и на запад в актициклоне, а холодный воздух течет с северо-запада на восток в антициклоне и в западную часть циклона. Тот и другой образуют два потока, чьи температуры отличаются друг от друга и от общей температуры преобладающего восточного переноса. Эти потоки стремятся выравнять их температурное различие посредством взаимопроникновения, образуя циркуляционные структуры, известные как циклоны и антициклоны. Тепло, полученное тропическими зонами земли от солнечной радиации, в значительной степени переносится в умеренные зоны протяженными горизонтальными течениями в нижних слоях и там расходуется на образование локальных циркуляции. А те проникают в верхние потоки восточного переноса и стремятся замедлить его движение до умеренных скоростей, которые существуют в пределах десятимильной зоны над землей. Эта стратификация и взаимопроникновение потоков с раз­личными температурами являются истинными источниками энергии бурь. Тепловая энергия, создаваемая конденсацией водяного пара, и энергия, произведенная чисто динамическими вихрями, совершенно второстепенны по сравнению с термодинамической энергией, выделяющейся при столкновении и натекании теплых южных потоков на холодные северные потоки под восточным воздушным течением» ([38], стр. 9).

Таков был материал, который получил применение позднее, между двумя мировыми войнами.

5. Рост дождевых капель

Имеются два очевидных способа роста мелких капелек до размеров дождевых капель, которые падают с неба и стучат по мостовой: они либо накапливают воду, пролетая через влажный воздух, либо растут за счет слияния. Возможно, что происходит то и другое, и оценка относительного вклада этих двух процессов — важная задача физики облаков.

Читатель может вспомнить, что в XVIII в. было показано, что с увеличением высоты установки того же самого дождемера зарегистрированное им количество дождя уменьшается. Согласно объяснению, принятому тогда почти всеми, капли растут за счет конденсации на них пара по мере приближения к земле. Со временем возникло сомнение в правильности такого объяснения: например, X. Боаз из Пензанса в 1822 г. заметил, что различие осадков на разных высотах по какой-то причине пропорционально скорости ветра ([43], стр. 18), и, предполагая, что оно вызвано вихрями, рекомендовал измерять осадки дождемером, отверстие которого расположено на уровне большой площадки Земли. Но в это время почти никто не сомневался в том, что капли растут по пути вниз.

Здесь нет места, чтобы вдаваться в детали этого вопроса. В. Грей младший и Дж. Филипс в Йорке провели исследование, нашедшее большой отклик, о котором было доложено Британской ассоциации в 1833—1835 гг. ([146], стр. 171, 401, 560). Обнаружив, что различия осадков в зимнее время больше бросаются в глаза, чем летом, они предположили, что эти различия определяются температурой и отказались в довольно ясных выражениях от идеи зависимости явлений от ветра и вихрей.

Это исследование было аккуратно изложено в сообщении Поггендорфа в его «Annalen», однако он дополнил его некоторыми вычислениями ({275], стр. 222). Делая довольно широкие допущения о содержании водяного пара, он показал, что наблюдения Грея и Филипса нельзя объяснить, если конденсация является единственной причиной обнаруженных различий. В 1838 г. профессор А. Д. Бейк из Филадельфии, не согласившийся с заключениями Грэя и Филипса, сделал сообщение ([24], стр. 25) о том, что он установил четыре одинаковых дождемера по углам парапета квадратной артиллерийской башни высотой 162 фута и со стороной 12 футов. Он нашел, что в дождь при сильном западном ветре показания юго-восточных и северозападных дождемеров относятся как 2,32 к 1. Когда дождемеры на шестах поднимали на 6 футов над парапетом, их показания почти выравнивались.

Этот простой и, как можно видеть, убедительный эксперимент остался, по-видимому, незамеченным. Так, в 1840 г. известный физик Джеймс Форбс из Эдинбурга в официальном отчете Британской ассоциации принял теорию Грэя и Филипса, оптом и в розницу ([129], стр. 112). Однако опыт накапливался, и в 1861 г. У. С. Джевонс смог окончательно доказать связь явления с ветром и с возмущением линий тока ветра вблизи такого препятствия, как дождемер ([185], стр. 421).

В результате всех этих работ было доказано, что крупные дождевые капли не растут заметно на последнем участке своего пути к земле; однако что же происходит в облаках? В XIX в. сведения об этом могли быть получены лишь косвенным путем.

В теоретическом аспекте чрезвычайно важный шаг вперед был сделан Томсоном в 1870 г. ([338], стр. 63). Он показал, что из-за поверхностного натяжения давление пара над искривленной поверхностью жидкости отличается от давления над плоской поверхностью. Над капелькой избыток давления по сравнению с плоской поверхностью пропорционален обратной величине радиуса капельки. Применение этого вывода к нашей проблеме очевидно. Пусть облако состоит из большого числа капель различных размеров. Тогда давление пара над поверхностью более мелких капелек будет больше, чем над более крупными, и вода, следовательно, будет испаряться с более мелких и конденсироваться на более крупных.

Таким образом, рост облачных капелек должен в некоторой степени происходить за счет накопления пара. Но в какой мере? Знаменитый инженер О. Рейнольде в 1877 г. рассмотрел этот вопрос в [296] и нашел, что процесс этот развивается слишком медленно. А следовательно, капли должны расти, присоединяя другие облачные частицы, пока не достигнут своего предельного размера, при котором они разбиваются на брызги под напором встречного потока воздуха.

Но к концу XIX в. было очень немного известно о действительных размерах дождевых капель и о скорости их падения. Последние были исследованы обстоятельно П. Ленардом в 1904 г. ([214], стр. 249).

Капли, установил он, можно по их диаметру разделить на три группы: А — малые капли, конечная скорость которых пропорциональна квадрату радиуса; В — более крупные капли, диаметром до 1,1 мм, скорость которых растет как корень квадратный из радиуса благодаря турбулентности; С — капли эти настолько крупные, что они деформируются при падении; последние можно изучать лишь экспериментально. Он утверждает, что наблюдал эту деформацию уже в 1887 г. при освещении вспышкой; фактически Г. Магнус наблюдал ее таким же образом еще в 1859 г. ([226], стр. 21). Ленард проводил тщательные эксперименты, в которых капля определенного размера подвешивалась в направленном вверх потоке воздуха. Наиболее неожиданный результат заключался в следующем: капли любого диаметра более 4,5 мм имеют скорость около 8,0 м/сек.-1; эта скорость лишь в два раза больше скорости падения капли диаметром 1 мм.

Вычисления показывают, полагал Ленард, что капельки могут часто сталкиваться, если они отличаются размерами, — как это и происходит в природе. Но тем не менее многие облака не образуют дождя. Очевидно, многие столкновения не приводят к слиянию, и Ленард полагает, что этому мешает абсорбированный ими слой воздуха или, возможно, электрические заряды.

Распределение дождевых капель по размерам было изучено в 1895 г. Юлиусом Визнером ([359], стр. 1397) в тропиках и более подробно в Европе в 1905 г. А. Дефантом ([85], стр. 585). Проверив точность метода Визнера — улавливания дождевых капель на фильтровальную бумагу, покрытую краской (эозином), и измерения образовавшихся пятен, — Дефант измерил 10 017 дождевых капель. Он нашел, что веса капель группируются около значений, кратных некоторому небольшому весу, особенно около значений 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 и т. д. с главными максимумами около 1, 2, 4, 8. Так было в отдельных дождях, как в спокойных и затяжных, так в сильных и бурных.

Этот вывод, очевидно, подкреплял теорию роста капель посредством слияния. Дефант полагал, что перегонка пара на крупные капли происходит очень медленно и что основной рост обусловливается слиянием. Его результаты позволили считать, что капли одинаковых размеров сливаются легче, чем капли разных размеров.

В 1908 г. Вильгельм Шмидт ([315], стр. 496) объяснил это гидродинамическим притяжением, возникающим, когда две капли падают бок о бок с одинаковыми или почти одинаковыми скоростями. Он показал, что необходимые для слияния начальная скорость и время соответствуют наблюдаемым.

Эти исследования заложили фундамент для большой части той увлекательной области знания, которую ныне называют физикой облаков. Усовершенствование техники и теории быстро пошло вперед, особенно после 1945 г.

6. Ядра конденсации

Теперь мы должны вернуться к процессам, которые превращают невидимый водяной пар в видимые осадки, и вспомнить сравнительно недавнюю историю физики первой стадии этого процесса — конденсации пара в мельчайшие частицы облаков и туманов.

В течение более чем двух столетий, прошедших после того, как Герике заметил облачко в своем воздушном насосе, считалось, что это изменение состояния происходит без какого-либо посредника. Когда стало известно, что при расширении воздух охлаждается, было без колебаний предположено, что водяной пар конденсируется в облако или туман, как только воздух, в котором он содержится, достигает точки росы. Никаких осложнений в толковании этого процесса не предвиделось вплоть до 1875 г., когда П. Ж. Кулье сообщил о нескольких поразительных экспериментах ([63], стр. 165, 254).

Кулье проводил опыты с туманом, возникающим при внезапном расширении воздуха. Его прибор состоял из стеклянной колбы, содержавшей некоторое количество воды; она соединялась трубкой с полым резиновым шаром. Это была полностью замкнутая система, и давление в колбе могло быть внезапно понижено или повышено по желанию без проникновения в систему свежего воздуха извне. Кулье обнаружил, что при повторных опытах туман образовывался не каждый раз. Это с очевидностью противоречило обычному объяснению. Кулье также обнаружил, что, если воздух оставить в колбе на несколько дней или если несколько минут встряхивать колбу с водой, при расширении воздуха в нем не будет образовываться туман. Однако если некоторую часть этого неактивного теперь воздуха заменить комнатным воздухом, облака вновь появятся. Кулье предположил, что при этом в колбу попадает что-то помимо атмосферных газов; он попытался фильтровать комнатный воздух через вату. Воздух стал неактивным, и Кулье пришел к заключению, что для образования облака в колбе необходима пыль. Понимая, как это важно, он обратился к очень известному физику Э. Э. Н. Маскару, который повторил его эксперименты и подтвердил их результат.

Интересно, что еще в 18-м столетии к этому же открытию был совсем близок виртуоз эксперимента аббат Нолле ([253], стр. 243), когда он искал причину появления «пара» в приемнике его воздушного насоса при первых движениях поршня. Первоначально он предположил, что это конденсируется влага из кольца влажной кожи, на котором стоял колокол насоса. Тогда он удалил его и приклеил колокол к плате мягким воском. Сделав это, он думал, что отделался от источников влаги; но «пар» вновь появился, когда он привел в действие насос. Тогда он заключил, что:

«Есть все основания полагать, что этот род пара, причину которого мы ищем, является не чем иным, как инородными телами, которые находятся в воздухе, содержащемся под колоко­лом» ([253], стр. 244).

Заметим, что Нолле представлял туман состоящим из невидимых инородных частиц, которые становятся видимыми, слипаясь в комки. Многие из его многочисленных опытов были очень остроумны. Он обнаружил ослабление тумана в своем сосуде, когда эксперимент проводился в чистой комнате со стороны дома, противоположной его лаборатории, в которой он перегонял лаванду, пользуясь различными сортами красок. Он, по-видимому, не пытался фильтровать воздух. И, конечно, он не представлял, что влаги, содержавшейся в воздухе при условиях, в которых он работал, достаточно для образования тумана, состоящего из жидких капель.

Возвращаясь к Кулье, мы с удивлением обнаруживаем, что его замечательный результат был заново открыт Джоном Айтке-ном, который доложил о нем Королевскому обществу в Эдинбурге в 1881 г., будучи уверенным, что его работа вполне оригинальна ([6], стр. 337). И только когда письмо в «Nature» ([149], стр. 337) обратило его внимание на опыты Кулье, он понял, что его обогнали, и легко это признал ([7], стр. 374).

Исследования Айткена пошли значительно далее, чем сделанные Кулье и Маскаром. Он обнаружил, что чем меньше частиц, тем крупнозернистей структура образовавшегося тумана. Очевидно, наличный пар распределился по частицам. Из чего же состоит пыль? Должно существовать много источников ее:

«Все то в природе, что стремится разрушать вещество на мельчайшие частицы, вносит свой вклад.

Вероятно, брызги морской воды, после того как они высохнут, оставив лишь мельчайшую соляную пыль, создают один из наиболее важных источников облакообразующей пыли. [Имеются также] метеоритная пыль, вулканическая пыль и сконденсировавшиеся газы» ([8], стр. 343).

Различные вещества доставляют ядра конденсации при нагревании, но прокаленные металлы, стекло и т. п. потом перестают образовывать (если их поддерживать чистыми) ядра при более низкой температуре. Продукты сгорания, даже те, что находятся в бездымном пламени обеспыленного газа в профильтрованном воздухе, содержат многочисленные частицы, на которых при подходящих условиях будет формироваться туман.

«Из этого следует, что видимые частицы пыли не образуют ядра тумана и облачных капель… Ядра тумана и облаков — гораздо более тонкий род пыли и совсем невидимы. И, хотя они всегда присутствуют в нашей атмосфере в громадных количествах, действие их чаще всего нельзя обнаружить» ([8], стр. 350).

Айткен писал в манере, даже тогда нечасто встречавшейся в научных трактатах. Я не устою перед искушением процитировать заключение первой части статьи, о которой идет речь:

«Океан, который под тропическим солнцем спокойно отдает воду, уносимую текущим воздухом, как будто раскаивается в содеянном. Когда он мрачен и взволнован бурным ветром, он раз­брасывает свои брызги, которые, высохнув и превратившись в мельчайшую пыль, становятся его посланцами. Они принуждают воду прекратить ее существование в виде пара, выпасть оплодотворяющим дождем и вновь вернуться в свою водяную-обитель» ([8], стр. 355).

В дальнейших опытах он показал, что различные вещества в состоянии мельчайшего раздробления крайне неодинаковы по своей способности становиться ядрами. Многие гигроскопические «пыли» могут образовывать «сухой туман» в ненасыщенном воздухе, и Айткен использует это в качестве еще одного доказательства важности высохших морских брызг для метеорологии.

У нас нет возможности проследить за дальнейшими исследованиями этого великого экспериментатора касательно ядер атмосферы*. В 1888 г. он сообщил Королевскому обществу в Эдин­бурге, что может сосчитать не только частицы, содержащиеся в единице объема воздуха, но и частицы, активные при любой данной степени перенасыщения ([9], стр. 1). Из-за зависимости давления пара от радиуса частицы для конденсации на более мелких частицах требуется большее перенасыщение. Эта работа была выполнена с помощью очень громоздкого прибора. Позднее Айткен сделал портативный прибор; в конце концов он создал «простой карманный счетчик пыли» ([11], стр. 39), который и служил ему и многим другим наблюдателям всего мира много лет.

У меня нет возможности разбираться в деталях исследований Айткена, но я считаю необходимым дать представление о его выводах. Наиболее существенный из них заключался в том, что на многих ядрах вода осаждается, даже если воздух не насыщен. Облако, образующееся при этом из мелких капелек,— это то, что мы знаем как дымку. Если относительная влажность возрастает, частицы собирают большее количество воды и вырастают, так что дымка становится плотнее. Близ точки насыщения меняется природа конденсации; обильный пар конденсируется предпочтительно на более крупных капельках и быстро формируется облако с иными оптическими свойствами, чем у дымки ([10], стр. 193). Однако гигроскопичность ядер уменьшает тенденцию более крупных капель расти за счет более мелких. Это происходит из-за того, что по мере испарения более мелких капель в них возрастает концентрация гигроскопических веществ, в то время как в больших каплях она уменьшается, когда их размер увеличивается ([12], стр. 416).

Как было отмечено Генрихом Махе ([284], стр. 554), при небольшом перенасыщении могут становиться активными даже негигроскопические ядра. При данной степени перенасыщения капли определенного радиуса находятся в равновесии с окружающим водяным паром; однако требуемая величина перенасыщения быстро возрастает с уменьшением радиуса и, поскольку перенасыщенность атмосферы всегда очень невелика, очень малые негигроскопичные ядра не могут стать в ней активными. Газовые ионы и группы молекул воды также не будут действовать как ядра конденсации в атмосфере.

Информацию об истинном составе ядер было трудно получить, но Айткен не сомневался, что морская соль и продукты сгорания — два главных класса ядер. Это было подтверждена Альбертом Вигандом, по крайней мере для нижней атмосферы ([360], стр. 10). Виганд, который весьма интересовался верхней атмосферой, полагал, что там должны играть большую роль «растворенные газы», и искал доказательство этому. Он также делал опыты, которые показали, что твердые частицы реальной пыли в процессах конденсации играют незначительную роль, если пыль негигроскопична. Прибор Айткена, как он правильна предложил, было бы вернее называть счетчиком ядер (Kernzahler), а не счетчиком пыли. В дыме содержится очень большое число ядер из-за присутствия в нем гигроскопичных продуктов сгорания.






Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

Отряд стрекозы

Отряд стрекозы Отряд стрекозы...

05 07 2020 23:57:29

Взаимодействие молекулярных облаков в Галактике с реликтовым излучением

Взаимодействие молекулярных облаков в Галактике с реликтовым излучением Взаимодействие молекулярных облаков в Галактике с реликтовым излучением...

04 07 2020 0:21:41

Человек и общество

Человек и общество...

03 07 2020 9:24:20

История биологических ритмов (хаос, упорядоченность, порядок) | Проблемы хронобиологии

Колебания и необратимость биологическо­го развития. Если исходить из положе­ния о биологической ритмичности как внутреннем свойстве живых систем, то надо признать, что она возникла и раз­вивалась вместе с появлением и эволю­цией этих систем. Живые системы, очевидно, не всегда характеризовались тем большим количеством биологи­ческих ритмов, которое наблюдается сегодня. Зареги­стрированы ритмы с неодинаковым периодом и степенью изменчивости их …...

02 07 2020 19:30:19

Строение смерча | Смерчи

Строение смерча | Смерчи Смерчи — одно из удивительнейших явлений природы, до сих пор вызывающее большие споры. Особенно неяс­ны причины его образования. Смерч (в Северной Америке он называется торнадо) — это по существу часть грозово­го облака. Без грозового облака он не возникает. Другая его характерная особенность — быстрое вращение вокруг оси, перпендикулярной к поверхности Земли. Сначала вращение видно только …...

01 07 2020 10:30:34

Археологическое путешествие в Крым | Археологические путешествия

Археологическое путешествие в Крым | Археологические путешествия В Крыму хотя бы раз в жизни бывал, наверное, каж­дый третий или пятый житель нашей страны. Летом здесь отдыхают сотни тысяч. Но те, кто проводит отпуск в Ялте или Евпатории, узнают лишь о курортах Крыма, а не о нем самом. Немногим больше дают и поездки в туристских автобусах. Надо не один год побродить по горным …...

30 06 2020 1:59:49

Воздушная среда фитоценозов

Воздушная среда фитоценозов Воздушная среда фитоценозов...

29 06 2020 6:11:27

Мудрецы древности и вода | Белые пятна безбрежного океана

Мудрецы древности и вода | Белые пятна безбрежного океана С А М О Е З А М Е Ч А Т Е Л Ь Н О Е Древняя Греция на заре своего становления знала семь мудре­цов. И самым прославленным из них был Фалес из  Милета (VI в. до н. э.). Он первым из мудрецов древности сделал попытку по­стичь первооснову всего сущего. « Самое замечательное — вода! — воскликнул Фалес. — Только ее можно встретить одновременно в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Вода — вот …...

28 06 2020 17:20:40

«Горячие точки» на границах наук. Проблемы прикладной биофизики | Борьба идей в биофизике

«Горячие точки» на границах наук. Проблемы прикладной биофизики | Борьба идей в биофизике И мы без ханжества и лести, За все, чем дышим и живем, Не по-раздельному, а вместе Свою ответственность несем. Ярослав С М Е Л Я К О В.  Мальчишки В 1980 году в Институте биологической физики А Н С С С Р был подготовлен интересный документ — « Пере­чень прикладных задач, сформулированных на основе анализа современного развития фундаментальных био­физических исследований». Он содержал формулировку и обоснование решения более чем 90 прикладных задач. В наше время практика …...

27 06 2020 1:44:47

Четыре дня у Кеппена

Четыре дня у Кеппена...

26 06 2020 19:17:40

Ammodendron — Род Аммодендрон

Ammodendron — Род Аммодендрон...

25 06 2020 22:40:53

Денежная оценка земельных участков г. Черновцы за результатами экологического аудита

В соответствии со стратегией устойчивого развития нашей страны, экологический аудит признан одним из приоритетных направлений государственной политики в области охраны окружающей среды, использования ресурсов и экологической безопасности...

24 06 2020 19:45:42

Заключение | Законы теоретической биологии

В заключение автор хотел бы высказать свое мнение о формировании теоретичес­кой биологии. Этот процесс у нас чрез­вычайно затянулся. Не опубликовано ни одного учебника или учебного пособия по этой дисциплине; в вузах ее не чита­ют, программа ее не составлена. Между тем оформление теоретической биологии в самостоятельную научную и учебную дисциплину следует считать необходимым для осмысле­ния и …...

23 06 2020 22:32:52

1 + 1 = 1 | Асимметрия мозга

Правое и левое полушария нашего мозга постоянно обмениваются информацией. Мозг млекопитающих, и в том числе человека, располагает несколькими линия­ми связи, мощными кабелями, в которых объединены десятки миллионов проводников — тончайших нервных волокон, являющихся отростками нервных клеток. Глав­нейшие из них сосредоточены в мозолистом теле, кото­рое практически и служит местом соединения больших полушарий с остальным мозгом. Если, …...

22 06 2020 21:22:52

Возможность предотвращения встречи астероида с Землей

Возможность предотвращения встречи астероида с Землей...

21 06 2020 14:44:48

Ботаническое снаряжение | Методика полевых физико-географических исследований

Полевые ботанико-географические исследования проходят успешно при наличии необходимых приборов, инструментов и обо­рудования. Ниже приводится список основного оборудования и ма­териалов, необходимых для проведения работ. Крупномасштабная карта или план местности. Ботаническая папка. Ботанический нож-копалка. Ботанический пресс. Бумага для сушки растений. Чековые книжки. Бланки этикеток. Лупа 10 Х. Следует сказать, что изучение флоры (для которого необходи­мо оборудование под № …...

20 06 2020 23:23:23

Устранить опасность | Подземная гидросфера

Не будем, однако, слишком обольщаться наши­ми победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитываем, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых. Ф. Энгельс Откуда возникла угроза подземной гидросфере!  Мы при­выкли …...

19 06 2020 20:19:11

Иллюстрации

Иллюстрации Иллюстрации...

18 06 2020 1:32:50

Кто ими питается

Кто ими питается...

17 06 2020 13:29:28

Приамурские «черноземы» — житница Дальнего Востока

Приамурские «черноземы» — житница Дальнего Востока Приамурские «черноземы» — житница Дальнего Востока...

16 06 2020 14:53:58

Население тундры

Население тундры Население тундры...

15 06 2020 5:27:31

Введение | Знаменитые греки

Греческий ученый и общест­венный деятель Плутарх из Херонеи (около 46—120 гг. н. э.) жил девятнадцать веков назад. Он происходил из знатной и богатой семьи, получил прекрас­ное образование в Афинах и Александрии — культурных центрах тогдашнего греческого мира. Еще в юности Плутарх изучил всю историческую лите­ратуру греков и стал одним из самых образованных людей сво­его времени. …...

14 06 2020 12:33:10

Приложение

Приложение...

13 06 2020 20:15:40

Нигер – река пробуждающихся стран | Величайшие реки мира

Нигер – река пробуждающихся стран | Величайшие реки мира З А Г А Д К А Н И Г Е Р А Вдоль атлантического побережья Западной Африки про­тянулась гряда Лионо- Либерийских гор. Самая высокая их вершина — Лома — поднимается на 1946 метров над уровнем океана. На восточной ее стороне зарождается ручей Тем­би — исток Нигера — третьей по величине реки Африки. Вбирая в себя воды многочисленных рек, Нигер течет в глубь материка. Сначала он прокладывает путь в …...

12 06 2020 7:42:15

Георгий Яковлевич Седов

Георгий Яковлевич Седов...

11 06 2020 12:44:45

Энергоактивные зоны океана

Энергоактивные зоны океана...

10 06 2020 21:21:12

Солнце и Луна | Солнце, Луна и древние камни

Солнце и Луна | Солнце, Луна и древние камни Если вы в безоблачную ночь взглянете на небо, то увидите несколько тысяч звезд. Они так далеки от нас, что выглядят светящимися точка­ми, но если бы мы могли к ним приблизиться, то увидели бы, что ка­ждая звезда — это очень большой и очень горячий шар раскаленных га­зов, испускающий свет и тепло. Наше Солнце — тоже звезда, …...

09 06 2020 7:59:20

Заболевания населения Черновицкой области: характеристика основных видов заболевания и болезней

В статье рассмотрены вопросы заболеваемости населения и выявление основных видов болезней, проанализированы социальные, природные и экологические причины заболевания населения Черновицкой области...

08 06 2020 21:42:15

Распад монархии Александра | История древней Греции

Внезапная смерть Александра ошеломила всех его современ­ников. После смерти Александра единственной организованной силой оставалось войско, но и в нем не было согласия. Более демократически настроенная пехота ненавидела привилеги­рованную часть македонского войска — олигархическую кон­ницу и царскую гвардию, вербовавшуюся преимущественно из персидских аристократов. Армия состояла из нескольких само­стоятельных частей, которыми командовали враждовавшие друг с другом полководцы. …...

07 06 2020 10:48:52

Крокодил – человеку? | Последние из архозавров

Гиппопотама считают самым опасным жи­вотным среди млекопитающих, крокодил же — наиболее опасное из всех животных вообще. У Л Л А- Л Е Н А Л У Н Д Б Е Р Г,   Острова в сердце Африки В свое время известный охотник Африки Джон Хантер, добывший львов и носорогов больше, чем кто-либо в мире, подметил: крокодил — единственное животное, не делающее различий между человеком и своей основ­ной добычей. Это наиболее …...

06 06 2020 22:50:37

Как выбрать собаку?

Как выбрать собаку?...

05 06 2020 14:48:23

Превращение протогалактик в галактики

Превращение протогалактик в галактики Превращение протогалактик в галактики...

04 06 2020 6:26:53

Трехмерная (объемная) модель

Трехмерная (объемная) модель...

03 06 2020 2:33:27

Естественные факторы изменения климата

Естественные факторы изменения климата Естественные факторы изменения климата...

02 06 2020 5:27:30

Солнечная активность | Солнечная активность, погода и климат

Под термином «солнечная ак­тивность» понимают изменения физического состояния Солнца, что внешне проявляется в коле­баниях интенсивности и числа таких явлений, как пятна, про­туберанцы, вспышки и т. п. Время от времени в солнеч­ной атмосфере появляются так называемые активные области, количество которых регулярно повторяется с периодом в среднем около 11 лет. Наиболее существенным про­явлением активной области явля­ются наблюдаемые …...

01 06 2020 7:31:55

Пяденица цветочная хмелевая (Eupithecia assimilata Dbl.)

Пяденица цветочная хмелевая (Eupithecia assimilata Dbl.) Пяденица цветочная хмелевая (Eupithecia assimilata Dbl.)...

31 05 2020 16:54:39

Пищеварительная система | Живой организм

Пищеварительная система | Живой организм Понятно, насколько важно для животного добывание пищи и ее переваривание. Естественно также, что разные животные решают эту задачу по-разному, соответственно своему образу жизни. Один из крайних случаев пищевой специализации демонстрируют кишечные паразиты, для которых животное-хозяин выполняет всю работу не только по поимке добычи, но и по ее перевариванию. Вследствие этого наиболее высоко специализированные кишечные па­разиты, …...

30 05 2020 8:27:16

Животный мир – это тоже богатство | Больше о диких животных, чем о ручных

Комментарии ведет доктор биологических наук А. В. Я Б Л О К О В. Яблоков Алексей Владимирович, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией Института биологии развития им. Н. К. Кольцова А Н С С С Р, председатель секции охраны животного мира Научного совета А Н С С С Р по проблеме « Биологические основы освоения, реконструкции и охраны животного мира», член комиссии по редким видам Международного союза охраны природы. Он …...

29 05 2020 21:38:15

Океан из космоса

Океан из космоса...

28 05 2020 17:33:31

Южный полюс (1910-1913)

Южный полюс (1910-1913)...

27 05 2020 17:42:24

Оскудеет ли тундра птицами?

Оскудеет ли тундра птицами?...

26 05 2020 12:49:36

Чем занимается геология | Предвидение геолога

Чем занимается геология | Предвидение геолога Геология — наука, изучающая историю развития Зем­ли и жизни на ней.  Она рассказывает об изменениях, про­исходивших на земном шаре, описывает и стремится объяснить все события, имевшие место в далеком прош­лом: перемещения морей и океанов, то заливавших сушу, то освобождавших ее от своих вод; образование гор и низменностей, вулканов, материков и морских впадин; рассматривает происхождение различных горных …...

25 05 2020 10:49:23

Основные этапы формирования природы Северной Америки

Основные этапы формирования природы Северной Америки...

24 05 2020 21:19:44

Человек и климат

Человек и климат...

23 05 2020 18:55:20

Коробчино-Карьер – новый разрез плейстоценовых отложений Побужья

На примере предварительных палеопедологических исследований нового разреза плейстоценових отложений Побужья получены новые палеогеографические данные относительно влияния глобальных климатических событий плейстоцена на развитие природы в прошлом...

22 05 2020 13:59:35

Что говорят нам мифы и исторические предания

Что говорят нам мифы и исторические предания...

21 05 2020 20:44:32

Почва, соль и космическая пыль

Почва, соль и космическая пыль Почва, соль и космическая пыль...

20 05 2020 4:13:16

Общее заключение | Экология. Особи, популяции и сообщества. Часть 2

Поиск закономерностей видового разнообразия и объясне­ний для них отчетливо продемонстрировал некоторые общие трудности, с которыми приходится сталкиваться при проверке экологических теорий. Чтобы разрешить эти проблемы, прихо­дится прибегать к аргументам из области эволюции (например, гл. 1—3, 14) и привлекать данные по динамике популяций (гл. 4—7, 10, 15) и популяционным взаимодействиям (гл. 8, 9, 11— 13, 16—21). …...

19 05 2020 10:45:32

Гелий в земных недрах | Гелий на Земле и во Вселенной

Гелий в земных недрах | Гелий на Земле и во Вселенной Спустя 100 лет после открытия гелия в атмосфере Солнца, после того как стала в общих чер­тах понятна роль, которую играет этот элемент в ра­диоактивных превращениях и космологических процес­сах, после того как были получены сведения о его рас­пространенности в различных объектах, внимание уче­ных сфокусировалось на стабильных изотопах гелия. Как известно, и во Вселенной, и особенно на …...

18 05 2020 1:31:32

Howenia — Род Конфетное дерево

Howenia — Род Конфетное дерево Howenia — Род Конфетное дерево...

17 05 2020 9:30:51

Особенности защиты семенных посевов клевера от вредителей в условиях охраны и разведения шмелей

Особенности защиты семенных посевов клевера от вредителей в условиях охраны и разведения шмелей...

16 05 2020 0:48:40

Пластинчатые камни

Пластинчатые камни...

15 05 2020 11:27:14

Палка о двух концах

Палка о двух концах Палка о двух концах...

14 05 2020 11:43:29

Что такое четвертичный период?

Что такое четвертичный период? Что такое четвертичный период?...

13 05 2020 3:47:20

Анализ синоптической обстановки и прогноз перемещения и эволюции тайфунов | Тайфуны

Плавая в морях и океанах с активной деятельностью тайфу­нов, судоводитель систематически контролирует изменение метео­рологической обстановки, анализируя ее состояние, сравнивая ее соответствие или отклонение от обычной для данного района и се­зона «нормы». Основой для этого является метеорологическая информация, получаемая или с помощью судовых метеорологиче­ских приборов, или с синоптических карт. Плавание в зоне зарождения и действия тайфунов, …...

12 05 2020 15:12:53

Животный мир Урала и Новой Земли | Урал и Новая Земля

Животный мир Урала и Новой Земли | Урал и Новая Земля Разнообразие животного мира Урала, как и расти­тельности, определяется расположением его в несколь­ких природных зонах, но фауна Урала мало отличается от прилегающих равнин. В его горной полосе обитают те же виды животных, что и на равнинах Предуралья и Зауралья. Расселение лесных и тундровых видов к югу облегчается распространенностью лесных и гольцо­вых ландшафтов по горам далеко на …...

11 05 2020 9:48:16

Раннегреческая тирания | История древней Греции

Вступивший в классовую борьбу демос не представлял собой единого целого. Из массы народа — мелких и средних земле­владельцев, ремесленников и других прослоек — выделялась торгово-ремесленная верхушка — своего рода денежная ари­стократия. Интересы денежной аристократии и широких сло­ев демоса были различны. Однако в борьбе со старой родовой аристократией, пользовавшейся рядом привилегий и фактиче­ской монополией власти, в …...

10 05 2020 14:22:30

Как возникли многоклеточные

Как возникли многоклеточные Как возникли многоклеточные...

09 05 2020 7:11:36

Предисловие | География Мирового океана

В последние десятилетия Мировой океан интенсивно и разносторонне исследуется учеными самых различных специальностей. Большинство наук о Земле охватывает своими исследованиями более или менее равномерно всю планету — и сушу, и океан (академик А. П. Карпинский писал, что «геологу нужна вся Земля»).  В результате трудами советских и иностранных ученых созданы и раз­виваются физика моря ( В. В.  Шулейкин, Г.  Стоммел, …...

08 05 2020 3:39:12

Количественная характеристика флор. Бо­гатство флор и его изменения в пространстве | Введение в географию растений

Количественная характеристика флор. Бо­гатство флор и его изменения в пространстве | Введение в географию растений Среди существенных признаков флор мы отмечали как один из важ­нейших общую численность видов, представляющую основной критерий богатства флоры. И если до сих пор при рассмотрении различных приемов анализа флор мы уделяли повышенное внимание соот­ношениям между отдельными группами видов, обнаруживающих те или иные связи друг с другом (по систематической принадлежности, возрасту, типу распространения, географическому происхождению и …...

07 05 2020 1:39:50

Особенности обработки спутниковых снимков Landsat с целью их использования в картографировании земельных ресурсов Черновицкой области

Особенности обработки спутниковых снимков Landsat с целью их использования в картографировании земельных ресурсов Черновицкой области...

06 05 2020 22:44:27

Роль аналогии при моделировании

Роль аналогии при моделировании...

05 05 2020 21:21:33

Органы чувств системы боковой линии

Органы чувств системы боковой линии...

04 05 2020 6:37:54

Методы исследования атмосферы

Методы исследования атмосферы Методы исследования атмосферы...

03 05 2020 9:14:56

Поход в «косматую» Галлию в 52 г. до н.э.

Поход в «косматую» Галлию в 52 г. до н.э....

02 05 2020 0:51:38

Литература | Борьба идей в биофизике

Литература | Борьба идей в биофизике Блюменфельд  Л. А. Проблемы биологической физики. М.,. Наука, 1977. Волькенштейн  М. В. Физика и биология. М., Наука, 1980. Волькенштейн  М. В. Биофизика. М., Наука, 1981. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. М.„ Наука, 1974. Иваиицкий  Г. Р.,  Кринский  В. И., Сельков Е. Е. Математическая биофизика клетки. М., Наука, 1978. Романовский Ю. М., Степанова Н. В.,  Чернавский  Д.  С.  Что такое математическая биофизика. М., Просвеще­ние, 1971. Романовский  Ю. М., Степанова Н. В.,  Чернавский  Д. С. Математическое …...

01 05 2020 10:32:37

Функциональные ответы и эффект Олли | Экология. Особи, популяции и сообщества. Часть 1

Функциональные ответы и эффект Олли | Экология. Особи, популяции и сообщества. Часть 1 Фактически «стабилизирующие» эффекты ответов типа 3, по-ви­димому, играют незначительную роль, но переключение стабили­зирует численность жертвы. — « Дестабилизирующие» эффекты ответов типа 2 играют, вероятно, небольшую роль. Изоклины жертв можно модифицировать для того, чтобы учесть различные типы функциональных ответов (разд. 9.5), а также для того, чтобы включить «эффект Олли». ( Эффект Олли заключается в том, что в популяции жертвы наблюдается …...

30 04 2020 2:54:21

Бурьяны-сателиты

Бурьяны-сателиты...

29 04 2020 1:20:36

Заоблачные равнины Анд | Анды

С высокими горными цепями соперничают по высоте межгорные плоскогорья. Эти заоблачные равнины, часто представляющие собой пустыни, расположены так высоко, что непривычные путешественники испытывают там недо­статок кислорода. Наиболее значительное плоскогорье протягивается между 10 и 27° ю. ш., поднимаясь на 3500—4000 м над уровнем моря. Ровная поверхность его нарушается груп­пами хребтов и отдельными вулканическими конусами, осо­бенно многочисленными в северной, …...

28 04 2020 0:28:29

Импульс последействия

Импульс последействия...

27 04 2020 21:20:32

Вьюн (Misgurnus fossilis fossilis L.)

Вьюн (Misgurnus fossilis fossilis L.)...

26 04 2020 5:44:18

Некоторые современные землетрясения

Некоторые современные землетрясения Некоторые современные землетрясения...

25 04 2020 2:13:38

Глыбы

Глыбы Глыбы...

24 04 2020 14:21:33

Ковыль Лессинга

Ковыль Лессинга...

23 04 2020 2:40:50

Климатические условия и ресурси Украины

Климатические условия и ресурси Украины...

22 04 2020 17:42:23

Активность квазаров и ядер галактик

Активность квазаров и ядер галактик Активность квазаров и ядер галактик...

21 04 2020 18:17:58

Пульсирующие звезды

Пульсирующие звезды Пульсирующие звезды...

20 04 2020 15:19:54

Климат леса

Климат леса Климат леса...

19 04 2020 14:45:35

От покоя к бурной жизнедеятельности | Власть человека над жизнью растений

Как известно, семена многих растений, попа­дая в благоприятные условия, быстро прорастают. Пер­вым и важнейшим условием для их прорастания является влага. В сухом же состоянии семена могут храниться продолжительное время. При восстановлении Нюрнбергского театра в 1955. году были найдены стеклянные трубки с семенами ячменя, овса и других культур урожая 1831 года. Эти семена были высеяны, взошли …...

18 04 2020 4:36:12

Сортовые различия в переключении яблони на ежегодное плодоношение | Пути ликвидации периодичности плодоношения яблони

Сортовые различия в переключении яблони на ежегодное плодоношение | Пути ликвидации периодичности плодоношения яблони Широкий производственный опыт, а также резуль­таты научно-исследовательской работы нашей станции показали, что сорта яблони имеют в одинаковых при­родных и агротехнических условиях неодинаковую склонность к ежегодному плодоношению. У одних сор­тов периодичность плодоношения проявляется особенно сильно, у других имеет место ежегодное плодоноше­ние. Это видно из таблицы 18, характеризующей цве­тение весной 1949 г. основных крымских стандартных сортов яблони в главном …...

17 04 2020 18:31:23

Крезия белопятнистая (Croesia holmiana L.)

Крезия белопятнистая (Croesia holmiana L.)...

16 04 2020 1:17:11

Заключение | Биологическая наука убеждает

Итак, мы проследили исторический ход развития органической материи от ее простейших молекулярных соединений до появления человека. Процесс этот со­вершался на нашей планете миллиарды лет. Появлению живой протоплазмы предшествовала абиогенная эволю­ция химических элементов. Развитие живой протоплаз­мы привело к образованию и усложнению многоклеточ­ных организмов. Венцом этого биологического развития явилось возникновение человека, которое ознаменова­ло собой начало социального этапа …...

15 04 2020 1:33:10

Происхождение пояса астероидов

Происхождение пояса астероидов Происхождение пояса астероидов...

14 04 2020 2:12:22

Некоторые общие черты выражения животными сходных ощущений

Некоторые общие черты выражения животными сходных ощущений...

13 04 2020 14:43:13

Климат Кавказа

Климат Кавказа Климат Кавказа...

12 04 2020 1:57:20

Некоторые морфометрические показатели рельефа “Багны”

Густота эрозионного расчленения территории и углы наклона поверхности в пределах Багненской долины имеют значительные территориальные различия...

11 04 2020 13:44:29

Перспективы радиофизических исследований планет

Перспективы радиофизических исследований планет...

10 04 2020 3:16:47

Апатит и нефелин

Апатит и нефелин...

09 04 2020 19:49:12

Землетрясения

Землетрясения...

08 04 2020 17:42:38

Бывший «фаворит»

Бывший «фаворит»...

07 04 2020 11:49:59

Сели на планете | Стихии, внушавшие страх

Люди, живущие в горах и предгорных районах, хо­рошо знакомы с селевыми потоками. Обычно это слово соответствует понятию «грязевой», «грязекаменный по­ток». Оно заимствовано из арабского языка (сайль) и переводится как «бурный поток». « Черная смерть»— так часто жители гор называют селевые потоки. В самом деле, возникая внезапно, высокая стена из вспененной воды, грязи и огромных скальных обломков …...

06 04 2020 7:18:44

Черноземные почвы

Черноземные почвы Черноземные почвы...

05 04 2020 14:57:28

К истории исследований

К истории исследований...

04 04 2020 8:12:28

Значение земноводных | Очерки по биологии земноводных

Жизнь земноводных заслуживает внимания прежде всего потому, что они занимают особое место в истории развития наземных позвоночных, будучи первыми и наи­более примитивными обитателями суши. Среди других позвоночных земноводные — наименее изученная группа. Знания об их образе жизни крайне ничтожны. Внимание учёных прежде всего привлекали животные, играющие большую роль в хозяйственной дея­тельности человека. В этом отношении земноводные не могут конкурировать …...

03 04 2020 22:22:49

Sibiraea — Род Сибирка

Sibiraea — Род Сибирка Sibiraea — Род Сибирка...

02 04 2020 13:38:26

Общие сведения о способах умерщвления и хранения различных беспозвоночных (кроме насекомых)

Общие сведения о способах умерщвления и хранения различных беспозвоночных (кроме насекомых) Общие сведения о способах умерщвления и хранения различных беспозвоночных (кроме насекомых)...

01 04 2020 15:57:21

Как появились растворенные в воде вещества? | Подземная гидросфера

Как появились растворенные в воде вещества? | Подземная гидросфера Дождевая вода, когда горы пронизает, тончай­шие земляные частицы, из которых камни оседаются, в себе разводит и от тех силу получает другие тела претворять в камень. М. В. Ломоносов. О слоях земных Состав подземных вод отражает геологическую историю района. А. М. Овчинников Каким образом сформировался состав подземных вод.  Когда говорят о генезисе подземных вод, принято раз­личать две группы вопросов: …...

31 03 2020 6:47:41

Целеуказание на карте | Топографическая карта и местность

Целеуказание на карте | Топографическая карта и местность Целеуказание заключается в быстром и точном ука­заний цели или местного предмета лицу, принимающему целеуказание. В бою мало найти цель — нужно еще ука­зать, где она находится и на каком расстоянии. Перед тем как приступить к целеуказанию, необхо­димо произвести топографическое и тактическое ориен­тирование. Целеуказание должно быть простым, понятным, чет­ким и кратким. Тогда оно обеспечит на поле боя полное взаимопонимание дающего и принимающего целеуказа­ние, …...

30 03 2020 21:32:46

Что означают термины анабиоз, гипобиоз, диапауза, покой, гипотермия, гибернация, эстивация, летаргия, криобиология и криомедицина? | На грани жизни

В своем эволюционном развитии многие растительные и животные организмы приобрели своеоб­разные механизмы приспособления, чтобы иметь возмож­ность пережить неблагоприятные сезоны года. В эти пе­риоды условия их жизни резко ухудшаются в связи с нехваткой пищи, исключительно низкими или высокими температурами, высокой влажностью или засухой и пр. Многие организмы погибли бы, если не обладали бы со­вершенными физиологическими механизмами …...

29 03 2020 0:34:39

Почему возникает движение воздуха

Почему возникает движение воздуха Почему возникает движение воздуха...

28 03 2020 4:41:21

Болота в числах и фактах | Слово о болотах

Болота в числах и фактах | Слово о болотах Лица болот Для неспециалиста болота, особенно на первый взгляд, все на одно лицо. Однако достаточно срав­нить планы нескольких болот или взглянуть на них сверху, и станет ясно, что нет двух в точности одинаковых торфяников. Природа не любит абсо­лютных копий, она скорее художник, чем фото­граф. Но как же все-таки выглядят болота, эти нето­ропливые соперники человека в …...

27 03 2020 0:15:43

Перелеты журавля

Перелеты журавля Перелеты журавля...

26 03 2020 17:10:47

Ориентация птиц при перелете

Ориентация птиц при перелете Ориентация птиц при перелете...

25 03 2020 19:11:56

Настроение собаки

Настроение собаки...

24 03 2020 23:54:31

Оценка агроклиматических условий и агроклиматическое районирование применительно к отдельным сельскохозяйственным культурам и приемам земледелия

Оценка агроклиматических условий и агроклиматическое районирование применительно к отдельным сельскохозяйственным культурам и приемам земледелия...

23 03 2020 6:29:10

Следы без людей | Австралийское племя Пинтуби

Для  Джерими  Лонга дымовые сигналы и следы людей имеют непреодолимую притягательную силу. Они для него, словно яркий маяк в ночи. Такой уж он чело­век. Он бросается по следам, не думая ни о себе, ни о своих по­путчиках. Вот и сейчас, сделав два раза крюк, чтобы посмотреть Маму и место Каменных Ножей, мы раз­били лагерь близ  Поллок- Хиллса, хотя могли …...

22 03 2020 17:51:36

тля сливовая опыленная (Hyaloplerus arundinis F.)

тля сливовая опыленная (Hyaloplerus arundinis F.) тля сливовая опыленная (Hyaloplerus arundinis F.)...

21 03 2020 17:14:42

Основные принципы вскармливания недоношенных детей | Недоношенные дети: профилактика и выживание

Основные принципы вскармливания недоношенных детей | Недоношенные дети: профилактика и выживание О правильности проводимого вскармливания свиде­тельствует прежде всего нормальное физическое раз­витие ребенка. Общеизвестно, что наилучшей пищей для детей 1-го года жизни, а тем более первых месяцев жизни являет­ся грудное молоко. Объем молока к 10—15-му дню жизни составляет 1/5 веса тела, или 200 мл на 1 кг веса. С 20-го дня жиз­ни, а у глубоконедоношенных с 1 мес. вскармливание проводят под …...

20 03 2020 19:10:42

Большой Кавказ. Кахети-Шекинская провинция

Большой Кавказ. Кахети-Шекинская провинция Большой Кавказ. Кахети- Шекинская провинция...

19 03 2020 3:34:11

Кракатау

Кракатау Кракатау...

18 03 2020 8:24:50

Фотопериодизм

Фотопериодизм...

17 03 2020 20:10:41

Климат степи

Климат степи Климат степи...

16 03 2020 23:16:28

Глаз и фотохимия | Химическая физика проблемы «Глаз и Солнце»

Глаз и фотохимия | Химическая физика проблемы «Глаз и Солнце» Процесс фоторецепции — восприятия света — про­исходит в высокоспециализированных зрительных клет­ках. Хотя строение этих клеток в глазах позвоночных и беспозвоночных животных отличается, молекулярная организация их основного светочувствительного элемен­та — фоторецепторной мембраны практически одина­кова. Эта мембрана, как и любая другая биологическая мембрана, состоит из белка и липидов. Белок в фото­рецепторной мембране окрашен и чувствителен к свету. …...

15 03 2020 4:12:52

Возраст камня

Возраст камня...

14 03 2020 22:44:40

К динамике растительного покрова Предкарпатья в позднеледниковье и голоцене (по данным палинологического изучения торфянника Пидлужжя)

Изменения растительности и климата Восточного Предкарпатья реконструированы на основании палинологического анализа отложений торфянника Пидлужжя...

13 03 2020 4:44:57

Предварительные замечания о распространении растений | География жизни

Предварительные замечания о распространении растений | География жизни ... Мы прошли четыре тысячи лиг... по этому Тихому морю... Кроме двух пустынных островов, на которых мы нашли одних только птиц да деревья и потому назвали их Несчастными Островами, мы никакой земли не видали. Фердинанд Магеллан, из дневника, 1519 г. Существует несколько способов рассмот­рения распространения растений, но пока мы остановимся только на одном: на фло­ристическом делении земного …...

12 03 2020 17:51:18

Некоторые сведения о продуктах деятельности грязевых вулканов

Некоторые сведения о продуктах деятельности грязевых вулканов Некоторые сведения о продуктах деятельности грязевых вулканов...

11 03 2020 3:16:39

Геоморфология как наука. Объект ее изучения

Геоморфология как наука. Объект ее изучения...

10 03 2020 11:50:56

Загрязнение ледяного покрова

Загрязнение ледяного покрова Загрязнение ледяного покрова...

09 03 2020 4:49:25

Антарктическая область

Антарктическая область Антарктическая область...

08 03 2020 15:27:37

Сосуществование вследствие разделения ниш: гипотеза лимитирующего сходства | Экология. Особи, популяции и сообщества. Часть 1

Сосуществование вследствие разделения ниш: гипотеза лимитирующего сходства | Экология. Особи, популяции и сообщества. Часть 1 Какова степень разделения ниш между сосуществующими кон­курентами?—  Создание простых моделей позволяет получить ответ на этот вопрос. —  Сосуществование с минимальным пере­крыванием ниш возможно, но только в строго ограниченных условиях. —  Модель предполагает, что отношение d/w должно быть примерно равно единице или немного больше ее. —  Модель может быть «ошибочной» в деталях, но принципиально верной. Устойчивое сосуществование конкурентов, согласно модели Лотки— Вольтерры, должно быть связано с …...

07 03 2020 23:30:47

Торможение роста и развития растений | Власть человека над жизнью растений

Торможение роста и развития растений | Власть человека над жизнью растений В практике давно известны случаи, когда одни растения губительно действуют на другие. Недаром в народной пословице сказано: « Лен с ярью не ладит», т. е. на льнище не сеют яровые хлеба. Но сам лен тоже плохо растет в присутствии молочая, а овес сильно стра­дает от чертополоха. Белая акация же в смешанных насаждениях с други­ми породами деревьев сильно задерживает …...

06 03 2020 20:46:54

Исчезнувший материк

Исчезнувший материк Исчезнувший материк...

05 03 2020 9:30:15

5.2. Нарушения в системе «поток-русло»

5.2. Нарушения в системе «поток-русло»...

04 03 2020 8:51:30

Мыс «Берегись»

Мыс « Берегись»...

03 03 2020 21:33:56

Сбор добычи ос

Сбор добычи ос Сбор добычи ос...

02 03 2020 22:16:45

Как узнали, что Земля – шар?

Как узнали, что Земля – шар? Как узнали, что Земля – шар?...

01 03 2020 9:52:21

Третья Советская антарктическая экспедиция (1957-1959)

Третья Советская антарктическая экспедиция (1957-1959)...

29 02 2020 22:55:49

Пахинематус черносмородинный (Pachynematus pumilio Knw.)

Пахинематус черносмородинный (Pachynematus pumilio Knw.) Пахинематус черносмородинный (Pachynematus pumilio Knw.)...

28 02 2020 22:41:23

О потребности и способности быть личностью | Быть личностью

Индивид без личности, личность без индивида Если мы согласились с тем, что индивид не может быть отождествлен с личностью, а личность с индивидом, то невольно напроси­лись на некоторые каверзные вопросы. Может ли существо­вать индивид, который не стал личностью или, наоборот, перестал ею быть? Может ли быть названа личность, за кото­рой не обнаруживается индивида? На первый …...

27 02 2020 5:21:55

Предисловие | Власть над геном

Как бы человечество ни ушло по пути прогресса, наш XX в. навсегда останется в его памяти. Люди всегда будут помнить, что этот век был отмечен тремя важней­шими достижениями: люди научились использовать энергию атома, вышли в космос и стали направленно изменять наследственность. Вот три великих успеха, ко­торые наши отдаленные потомки будут помнить даже тогда, когда станут летать от звезды …...

26 02 2020 16:15:31

Зеленые разведчики

Зеленые разведчики Зеленые разведчики...

25 02 2020 22:47:38

Lagerstroemia — Род Лагерстремия

Lagerstroemia — Род Лагерстремия Lagerstroemia — Род Лагерстремия...

24 02 2020 0:33:50

Анчар

Анчар Анчар...

23 02 2020 17:25:35

Погребальный инвентарь. Часть 1 | Курганы раннескифского времени в бассейне р. Рось

Погребальный инвентарь. Часть 1 | Курганы раннескифского времени в бассейне р. Рось Предметы, входящие в состав ин­вентаря курганов Поросья, представ­лены керамикой, орудиями труда, оружием, предметами конского сна­ряжения, туалета и украшениями. Керамика.  В инвентаре преобла­дает глиняная посуда. Из 89 погре­бений она не сохранилась только в 12. В ее составе в отличие от поселений основная часть — столовая посуда, представленная черпаками, мисками, кубками. Реже встречаются корчаги и кухонные горшки. Отдельную …...

22 02 2020 8:54:12

Геологические проблемы при закладке плотин

Геологические проблемы при закладке плотин...

21 02 2020 14:41:27

Постоянство ориентации некоторых разновозрастных систем разломов

Постоянство ориентации некоторых разновозрастных систем разломов...

20 02 2020 7:33:21

Центральная Америка (материковая область)

Центральная Америка (материковая область)...

19 02 2020 8:18:51

Кустарники

Кустарники Кустарники...

18 02 2020 19:46:23

Зольнхофен (Франконский Альб)

Зольнхофен (Франконский Альб) Зольнхофен ( Франконский Альб)...

17 02 2020 11:31:10

Заключение | Так начиналась биология

К началу XIX столетия под влиянием интересов интенсивно развивающейся капиталистической систе­мы наблюдается тенденция познать природу на основе опыта и объяснить ее естественными законами. Бур­жуазии для развития ее промышленности нужна была наука, пишет Энгельс, которая исследовала бы свойст­ва физических тел. Эта тенденция способствовала мате­риалистическому объяснению природы. Происходит энергичное накопление фактического материала во всех областях биологии. Появляются новые отрасли …...

16 02 2020 8:37:18

Листовертка кривоусая ивовая (Pandemis heparana Den. u. Schiff.)

Листовертка кривоусая ивовая (Pandemis heparana Den. u. Schiff.) Листовертка кривоусая ивовая (Pandemis heparana Den. u. Schiff.)...

15 02 2020 22:10:11

Региональная география мирового океана | География Мирового океана

Прежде чем начать региональный обзор океана, необхо­димо немного сказать о принципах его районирования. Районирование океана — вопрос очень сложный и до конца не разработанный. Это в значительной мере объ­ясняется единством Мирового океана: непрерывностью водной оболочки Земли, единством солевого состава вод, внутренней взаимосвязанностью циркуляции, приливными явлениями и т. д. Существуют разные принципы райони­рования океана: по водным …...

14 02 2020 5:48:26

Литература | Физиология сна

Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного реф­лекса. М., « Медицина». 1968. В разделе « Сон и сноподобные состояния», включенном в главу XV, автор излагает свое представление о сне как о результате оп­ределенных корково-подкорковых взаимоотношений; сон возникает в том случае, кода снижение тонуса коры приводит к освобождению подкорковых аппаратов сна. При этом автор опирается на современ­ные нейрофизиологические сведения о сне …...

13 02 2020 12:33:46

Частуха подорожниковая

Частуха подорожниковая...

12 02 2020 17:14:45

Почему бывают снежные узоры на окнах?

Почему бывают снежные узоры на окнах?...

11 02 2020 22:23:50

Viburnum — Род Калина

Viburnum — Род Калина Viburnum — Род Калина...

10 02 2020 19:53:34

Основные черты развития методологии общественной географии в Украине в XX веке

Основные черты развития методологии общественной географии в Украине в XX веке...

09 02 2020 10:25:29

Разведчики недр

Разведчики недр Разведчики недр...

08 02 2020 11:29:15

Возможные исторические пути

Возможные исторические пути...

07 02 2020 6:58:35

Еще:
Учебные материалы -1 :: Учебные материалы -2 :: Учебные материалы -3 :: Учебные материалы -4 :: Учебные материалы -5 :: Учебные материалы -6 :: Учебные материалы -7 :: Учебные материалы -8 :: Учебные материалы -9 :: Учебные материалы -10 :: Учебные материалы -11 :: Учебные материалы -12 :: Учебные материалы -13 :: Учебные материалы -14 :: Учебные материалы -15 :: Учебные материалы -16 :: Учебные материалы -17 :: Учебные материалы -18 :: Учебные материалы -19 :: Учебные материалы -20 :: Учебные материалы -21 :: Учебные материалы -22 :: Учебные материалы -23 :: Учебные материалы -24 :: Учебные материалы -25 :: Учебные материалы -26 :: Учебные материалы -27 :: Учебные материалы -28 :: Учебные материалы -29 :: Учебные материалы -30 :: Учебные материалы -31 ::

В век высоких технологий умственные способности человека являются базовым фундаментом для жизненного успеха. Умение быстро запоминать и воспроизводить информацию, эрудированность, компетентность – все эти признаки относятся к понятию «интеллект»