Почему меняется погода? Просто о сложном с инфографикой автора. Часть 1.

Часть 1. Почему на закате небо красное, и где летают птицы и самолеты?

Мой муж - военный летчик, летавший на боевых самолетах, очень интересно рассказывает о небе, самолетах, устройстве мироздания и погоде. Он объясняет на пальцах мне и прочим не просвещенным гуманитариям, что и как, чтобы мы окончательно не впали в невежество, с нашей склонностью к мистике, астрологии и хиромантии, потому что с 7 класса не брали учебника физической географии в руки.

Я попросила написать об этом статью. Вот его размышления с собственными иллюстрации художника-дизайнера.

Чем дальше информационный мир захватывает нас в свои сети, тем более увеличивается наш разрыв с миром физическим, в котором мы живем. Несмотря на огромный прогресс в науках об окружающем мире, этими знаниями обладают ученые, специалисты, а среднестатистический человек знает о нем едва ли больше, чем люди прошлых веков.

Постараюсь наиболее просто рассказать о Воздушном Океане, о том, что сам когда-то узнал, что видел, переосмыслил и пропустил через себя. Постараюсь без формул, заумных фраз и специальной терминологии, которые способны усыпить практически любого, взявшего в руки учебник метеорологии, только суть.

АТМОСФЕРА

Мы живем на дне воздушного океана, называемого "атмосферой".
Атмосфера — это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами, движущаяся вместе с Землей в мировом пространстве как единое целое и одновременно принимающая участие во вращении Земли.

Атмосфера состоит из смеси газов — воздуха, в котором во взвешенном состоянии находятся пыль, капельки, кристаллы и водяной пар. При подсветке солнечными лучами воздух светится голубым светом - именно поэтому днем небо голубое, а ночью - темно-синее, почти черное. И потому же днем в зените небо темнее, а к горизонту переходит в бледно-голубой - просто слой воздуха в этом направлении толще.

Часто дети спрашивают: "Почему небо на закате красное?"- и взрослые не могут ответить. И правда, почему? Я часто слышал, что это, дескать, к хорошей/плохой/ветреной погоде на завтра, и тому подобные бабушкины сказки. А в действительности потому, что, когда солнце опускается к горизонту, солнечным лучам приходится пробивать очень толстый слой воздуха, поэтому, согласно законам физики, коротковолновая (синяя) часть спектра поглощается воздухом, а проходит только длинноволновая (желто-красная) часть, и то частично.

То есть, чем более загрязнен воздух разными включениями, тем более красным и темным будет закат.

Нижняя часть атмосферы до высоты около 10-12 км в умеренных широтах (на экваторе на 4-5 км выше, у полюсов – на 2-3 км ниже), в которой находится территория России и центральной Европы, называется тропосферой (от греческого "тропос" - вращаться, смешиваться). Тут постоянно перемешиваются во всевозможных направлениях массы воздуха.

ГДЕ ЛЕТАЮТ ПТИЦЫ И САМОЛЕТЫ

Тропосфера - нижний основной слой атмосферы, содержащий более 4/5 всей массы атмосферного воздуха. Обычно именно её называют в быту атмосферой, и в этом нет ошибки, просто это её часть.Именно здесь происходят основные события, формирующие погоду, здесь же летают самолеты, лишь немногие из которых способны подниматься выше, в стратосферу.

Птицы тоже летают в тропосфере, в её нижнем слое, и выше - в тропопаузу - слой толщиной около 10 000 м, разграничивающий тропосферу и стратосферу, и тем более, в стратосферу, не поднимаются по нескольким причинам:

• во-первых, на верхней границе тропосферы - тропопаузе температура постоянная и зимой и летом, -560С. И хотя серые гуси и лебеди могут летать на высотах более 8000 м, как они это выдерживают остается загадкой - мы бы, люди, точно так не смогли (я имею в виду не летать, а просто оставаться живыми в тех условиях).
• во-вторых, ввиду разреженности воздуха, крылья уже не держат в воздухе.
• в третьих, кислорода для нормального дыхания и жизнеобеспечения уже не хватает.

Человек вообще не может находиться без кислородного оборудования на высотах более 4 км, он теряет сознание от недостатка мозгового кровоснабжения.

То же относится и к самолетам: крылья не держат из-за разреженности воздуха, и двигатели не тянут по той же причине. В принципе, если нарастить крыло, увеличить скорость полета до максимума, и усилить компрессоры двигателей, то можно летать и в стратосфере, как это делают высотные разведчики Lockheed SR71 «Blackbird», способные длительно лететь на высоте 24 000 м и на скорости до 3200 км/ч.

На этих высотах небо уже не голубое, а темно-синее, почти чёрное, и звезды видны. Считается, что такой самолет сбить уже невозможно, по-крайней мере ни разу ни один Lockheed SR71 не был сбит.

Таких самолетов было построено всего 12 штук, и сейчас они уже сняты с вооружения по нескольким причинам, в частности слишком дорогого содержания, хотя остались летающие экземпляры, но это уже не тема данной статьи.

У нас, в России тоже есть высотный истребитель-перехватчик МиГ-25, созданный нашими гениями авиастроения ещё в 1964 году, и его продолжение - МиГ-31, он тоже способен совершать полет на высотах до 22 000 м, кратковременно поднимаясь ещё выше, и на скорости до 3200 км/ч (хотя был даже факт разгона до 3600 км/ч, но в дальнейшем это решили не повторять).

Этот же самолет под "спортивным"названием Е-266 установил несколько мировых рекордов высоты и скороподъемности, в частности в 1977 году поднялся на высоту 37650 м, этот рекорд не побит до сего дня.

Современные гражданские самолеты летают на высотах до 12000 м, точнее говоря на "эшелоне" до 12000м - он отсчитывается не от уровня местности, а от уровня моря, от давления 760 мм.ртутного столба, выставляемого на высотомере.

Сейчас чаще можно увидеть на картах погоды давление в миллибарах (мб), или гектапаскалях (гПа) 1гектапаскаль = 0,75мм.ртутного столба, номинальное давление на уровне моря принимается равным 1013 гектапаскалей.

Получилось небольшое отступление от темы. Вернемся к теме погоды.

ЗЕМЛЯ И АТМОСФЕРА

Итак, мы живем на дне воздушного океана, в нижней части тропосферы, о ней и будем говорить.

Посмотрим графически как соотносятся размеры Земли и атмосферы, картина будет нагляднее.
Справка: в среднем радиус Земли составляет 6371 километр, на экваторе чуть больше, в меридиональном направлении чуть меньше.

Вот так можно графически представить толщину слоя по отношению к размерам Земли. 

Слева - Земля и Тропосфера в относительных размерах (тонкую голубую Тропосферу трудно даже разглядеть, её будто и нет совсем! - это подобие тонкой пленки, примерно как на крупном тонкокожем яблоке.

Справа  - я вывел в масштабе кусочек земной поверхности длиной в 1000 км (здесь Тропосфера уже видна, но насколько она тонка по отношению к размерам Земли тоже хорошо видно). 

А теперь задумайтесь: 80% массы всего воздуха находится в этой тонкой пленке!

А вот так выглядит Земля из космоса:

Узнаёте? Эта тонкая голубая пленочка и есть атмосфера, 4/5 которой составляет тропосфера. Если бы её не было - небо над нами днем было бы черным, как и ночью. Хотя в этом случае и нас бы не было, и не только нас.

Изменения погоды происходят вследствие изменений состояния воздушных масс именно в тропосфере. Здесь образуются облака, так как здесь сосредоточена основная масса водяного пара, здесь образуются и исчезают атмосферные вихри: циклоны и антициклоны, происходят ураганы/тайфуны, торнадо, смерчи, отсюда выпадают осадки в виде дождя, снега и града.

Почему и как это происходит - продолжение следует.

Иллюстрации автора.

До встречи на Голосе! С любовью, ваша @sofya