Meteoweb.ru
     Интернет-журнал
 
главная страница
о проекте
обратная связь
текущая погода
солнечный монитор
 
прогнозы погоды на 5 - 30 сут.
метеостанции проекта
фотодневник погоды
карты погоды
астрономические наблюдения

Сегодня:
15.12.2017 

 5 октября в 18:40
 12 октября в 12:25
 19 октября в 19:12
 27 октября в 22:22
 Весеннее равноденствие
 20.03, 04:30 UTC
 Летнее солнцестояние
 20.06, 22:34 UTC
 Осеннее равноденствие
 22.09, 14:21 UTC
 Зимнее солнцестояние
 21.12, 10:44 UTC
 

Волны погоды - как их предсказывать?

"Техника Молодежи" №2 №4; 1973 год
11-03-2011

В конце прошлого века талантливый популяризатор Оливер Лодж, автор увлекательнейшей книги "Пионеры науки", сравнивал пути астрономии и метеорологии: "Наука о погоде, о последовательности дождя и ветра, солнечного сияния и мороза, об облаках и туманах близко подходит к той стадии, на которой находилась астрономия до Кеплера. Мы прошли уже период объяснения атмосферных возмущений участием сверхъестественных деятелей, мы прошли уже своего рода Коперникову эпоху. Она, правда, была создана не одним человеком, но мы ее пережили. Нам теперь известны некоторые закономерности циклонов и антициклонов, и уже возможны грубые предсказания погоды.

Барометры, термометры и анемометры со всей их свитой можно уподобить астрономическим приборам XVII века. Наши многочисленные метеорологические обсерватории с постоянным ведением записей совершают работу, аналогичную неустанным трудам Тихо Браге.

Наблюдения громоздятся одни на другие, составляются таблицы, тома наполняются данными, отмечаются часы солнечного сияния, падение дождя, влажность воздуха, род облаков, температура - миллионы фактов. Но где, же тот Кеплер, который станет их изучать и размышлять над ними? Где тот муж, который посвятит всю свою жизнь отысканию начатков закона и порядка среди всего этого хаоса?

Ну и работа предстоит тому, кто бы ее ни предпринял, - убийственно монотонный ряд вычислений, гипотез, опять гипотез, опять вычислений и отчаянные слепые попытки примирить теорию с фактами!" Научное пророчество Лоджа оправдалось. Сколько было отчаянных, порою действительно слепых попыток отыскать глобальные силы, управляющие воздушными стихиями Земли! Неимоверно трудно сделать для метеорологии то, что сделал Кеплер для астрономии. Сегодня мы знакомим вас с одним из тех смельчаков, которых не привела в уныние отдаленность цели.

Анатолий Витальевич Дьяков, синоптик из Горной Шории, всю свою жизнь посвятил именно отысканию начатков закона и порядка в хаосе атмосферных явлений. На фоне традиционных идей метеорологии его мысль была отчаянно смелой.
Солнце! Его царственную власть над Землей по-своему осознали уже древние египтяне, изобразившие лучи дневного светила в виде многочисленных рук, протянутых к нашей планете (см. рисунок на 4-й стр. обложки). Синоптики наших дней должны научиться сопоставлять ветры земные с ветрами космическими - только тогда теоретическая мысль может охватить миллионы фактов о тепле и холоде, ливнях и засухе, ураганах и наводнениях.


Так считал и считает А. Дьяков. Мысль эту, говоря словами Лоджа, многие долго, слишком долго считали "слепой" гипотезой. Но проникновение человека в космос не только не опровергло ее, а неожиданно придало ей черты убедительности.
Познакомьтесь с идеями пионера гелиометеорологии, награжденного недавно орденом Трудового Красного Знамени за помощь, оказанную работникам сельского хозяйства долгосрочными прогнозами погоды.

- В печати уже сообщалось, что вам, Анатолий Витальевич, удается давать прогнозы погоды, которые отличаются высокой степенью достоверности. Для районов Западной Сибири успех сопутствует вашим предсказаниям в 90-95% случаев, когда речь идет о прогнозах на декаду. Вы смело рисуете картину погоды на месяц, даже на три месяца вперед, и в 80-85% случаев выходит по-вашему. В практике метеослужб это мало кому удается. Многие специалисты, которым по роду занятий приходится пользоваться вашими прогнозами, даже называют вас богом погоды. А иногда можно услышать, что вам просто сопутствует какое-то удивительное везение. Но ведь ваш стаж метеоролога уже без малого тридцатипятилетний. Так что вряд ли можно говорить о постоянном вмешательстве счастливой случайности...

- Вы правы - на везении синоптику далеко не уехать. Все дело в том, как он смотрит на силы, хозяйничающие в "кухне погоды". У меня на сей счет еще в молодые годы сложилась своя точка зрения. Ей я остаюсь верен и поныне.
Ливни, грозы, штормовые ветры, тайфуны, циклоны и антициклоны формируются в тропосфере - сравнительно тонком воздушном слое высотой до 18 км над экваториальными районами и до 8 км над полюсами. Уже само название говорит о сути процессов, протекающих в этом слое: "тропос" по-гречески означает "вращаться", "перемешиваться".
И вот что главное в моем подходе. Тропосферу ни в коем случае нельзя рассматривать как изолированную систему. Надо принять во внимание ее связи с вышележащими атмосферными слоями и, в первую очередь, влияние солнечной активности на эти высотные слои.

- По-вашему, "кухня погоды" куда как просторна: для того чтобы всю ее охватить одним взглядом, надо как бы смотреть из космоса и мыслить чуть ли не галактическими категориями!

- Конечно, масштаб не маленький, но это еще не значит, что понимание воздействий Солнца на погоду нам будет не под силу. Во всяком случае, в своей нынешней практике я пользуюсь не такой уж сложной физической моделью. Представьте себе, что маленький мальчик взобрался на качели. Он не достает ногами до земли, пытается раскачаться, но ничего не выходит: ему едва удается немного продвинуться то вперед, то назад. Кто-нибудь из взрослых может помочь мальчугану: отвести качели далеко в сторону, а затем отпустить. Но тратить столько энергии совершенно не обязательно. Достаточно слегка толкать качели в такт колебаниям, и очень скоро их амплитуда станет довольно большой. Б системе "Солнце - тропосфера" события часто развиваются именно по второму варианту.

- Стало быть на циклоны и антициклоны вы смотрите как на своеобразные резонансные явления, чьим возбудителем служит наше светило!

- Вот вы и нашли верное слово. Да, речь идет именно о резонансе в газовой оболочке планеты. Для многих это звучит странно, почти нелепо. Само слово "газ" происходит от древнегреческого слова "хаос". Беспорядочное перемешивание огромных воздушных масс - и вдруг резонанс! Уж если о нем зашла речь, то и неспециалисту понятно, что мы усматриваем в атмосфере регулярные колебательные явления.

- Можно ли в таком случае говорить о волнах погоды, набегающих и отступающих с определенной периодичностью!

- Не только можно, но и нужно. Кстати, одна из книг по метеорологии, написанная еще в 20-е годы советским ученым Л. Даниловым, так и называлась - "Волны погоды". Поводом для возникновения столь необычного термина послужило открытие самопроизвольных колебаний давления в тропосфере. Их средний период оказался в пределах 18 - 25 суток.
Без притока энергии извне самопроизвольные колебания мало-помалу затухают. Если же подталкивать воздушные качели в такт с их собственным периодом, раскачивание приведет к явлениям из ряда вон выходящим, даже катастрофическим: штормам, тайфунам, ураганам, наводнениям. Ведь при резонансе энергия "переливается" от внешнего источника в колебательную систему, побуждая ее "идти вразнос".
На Солнце как раз есть активные зоны - генераторы энергии, которые на фоне общего постоянного излучения время от времени посылают добавочные импульсы сверх нормы. Деятельности активных зон неизменно сопутствует изменение площади солнечных пятен, в которых температура понижена. Просмотрев данные за много лет, я обнаружил, что максимумы площадей пятен в среднем повторяются через 19- 22 суток.
Разрастание пятен, словно по контрасту, вызывает увеличение напряженности магнитного поля активных областей Солнца. По закону Фарадея это ведет к увеличению выброса заряженных частиц из короны светила. Через несколько дней избыточные порции солнечных корпускул подлетают к Земле. Магнитные силовые линии планеты захватывают частицы и заставляют их двигаться в районы полюсов.
Осколки солнечной материи отдают свою энергию верхним слоям атмосферы и подогревают их. У полярной шапки возникает высотный вихрь-антициклон - область повышенного давления. С нее воздух начинает стекать вниз, в тропосферу. Двигаясь с северо-востока, он вторгается в Европу. Над европейской территорией Союза зимой проносятся волны холода. А летом прочно устанавливается жаркая и сухая погода, ибо нисходящие потоки воздуха уменьшают облачность, приток солнечного тепла растет. В тропических районах картина противоположная. Там возникают компенсационные потоки: теплый воздух поднимается вверх и движется к северу, отклоняясь на северо-восток к территории Сибири, формируются циклоны. Такой процесс повышает температуру иногда на 10-15°, а в Западной Сибири и Северном Казахстане вызывает летом грозы и ливни, зимой - штормовые ветры и снежные бураны.
Атмосферный резонатор чутко реагирует на понижение и повышение активности нашего светила. При частых взрывах на Солнце скорости воздушных потоков, как теплых, так и холодных, возрастают в среднем на 40%. Как тут не говорить о регулярности, о волнах погоды! Еще в 30-е годы я укрепился в мысли, что главным показателем динамики атмосферы надо считать потоки воздуха, их энергию, а не поля давлений, как это принято в современной метеорологии.

- Анатолий Витальевич, а как соотносится энергия циклона с энергией, поступившей на Землю, скажем, от мощной солнечной вспышки!

- Эти величины, конечно, несопоставимы, вторая в 100, а то и в 1000 раз меньше первой, что, кстати, и заставляет некоторых синоптиков воздерживаться от признания связей между погодой земной и погодой солнечной. Но скептики не замечают того, что в игру вступает необычное физическое явление - резонанс, когда причина может быть многократно слабее следствия. Вспомните: в горах достаточно бывает человеческого голоса, чтобы со склона обрушилась колоссальная снежная лавина. Так и вспышки на Солнце - они лишь выполняют роль "спускового механизма", ритмично раскачивающего и раскручивающего газовые массы на Земле.

- Как же вы учитываете действие этого "спускового механизма" в своих прогнозах погоды!

- Для успешного долгосрочного прогнозирования важно знать, в какую сторону меняется активность светила. Если она нарастает, то атмосферные процессы идут к состоянию неустойчивости, когда холодные и теплые течения сближаются. Солнечные контрасты усиливают контрасты на Земле, особенно над океанами. Поступающая извне дополнительная энергия идет преимущественно на поднятие теплых потоков вверх, против силы тяжести. В это время созревают особо сильные штормы, ураганы, тайфуны. Словом, в силу входит тропический циклон. На подвластных ему районах бывает избыток осадков, а во владениях антициклона - засуха. Именно таким предстало для нас прошлое лето с его иссушающей жарой в центре и на юге европейской части СССР и неустойчивостью погоды в Западной Сибири. С самого начала 1972 года активность Солнца развивалась резкими скачками в такт колебаниям земной атмосферы. Систематическое появление тропических потоков воздуха над Западно-Сибирской низменностью через 3-4 суток после импульсов солнечной активности я обнаружил еще в 1938 году.
Когда же Солнце успокаивается, приток тепла из тропиков временно ослабевает, начинают преобладать нисходящие самопроизвольные движения полярного воздуха в южном направлении. Атмосфера стремится к состоянию устойчивого равновесия. Обширный полярный вихрь-антициклон, раскручиваясь по огромной спирали, вторгается уже не на европейскую часть Союза, а в Западную Сибирь и Северный Казахстан, где становится причиной засухи летом и сильных морозов зимой.
Необычная и стойкая жара, отсутствие дождей связаны как с максимумом, так и с минимумом солнечной активности. Только районы засушливой погоды бывают разные. А когда светило "не впадает в крайности", для сельского хозяйства выдается, как правило, благоприятный год. "
Цикличность в поведении ближайшей к нам звезды, 11-летний и другие периоды ее активности давно известны. Поэтому общий характер погоды просматривается на несколько лет вперед. А хорошо поставленная служба Солнца поможет уже сегодня давать значительно более точные месячные и сезонные прогнозы.

- Вы предсказывали ливни, штормы, тайфуны и ураганы даже для территорий других стран. За какой срок вы посылали свои предупреждающие сообщения!

- Не менее чем за 15 суток. Знание закономерностей, о которых я говорил, позволило мне в течение последних 15 лет дать предупреждения о 50 крупных возмущениях погоды, сопровождавшихся наводнениями. Телеграммы о предстоящих стихийных бедствиях были отправлены во Францию, Италию, Индию, Чехословакию и даже на Кубу.

- Ваши представления о волнах погоды сформировались еще до начала исследований околоземного и межпланетного пространств с помощью ракет, спутников и автоматических станций. Не противоречат ли прямые наблюдения в космосе вашим позициям в метеорологии!

- Нет, не противоречат. Больше того, они укрепляют эти позиции, дают обширный материал для совершенствования теории. Теперь уже никто не сомневается, что горячий газ солнечного происхождения заполняет межпланетное пространство. Речь идет о потоках протонов и электронов с примесью альфа-частиц. Выброшенные короной, они со сверхзвуковой скоростью летят к Земле и уносятся дальше, за пределы орбит Нептуна и Плутона. Как метко сказал английский геофизик Сидней Чепмен, "мы живем 8 продолжении солнечной короны".
Ракетное зондирование верхней атмосферы дало любопытный результат: с удалением от земной поверхности температура возрастала, а не падала. Причина тому - разогрев высотных слоев воздуха плазменным газом межпланетного пространства, или, как теперь говорят, солнечным ветром. Его напор столь велик, что он, подобно гигантской метле, выметает из солнечной системы газы, оставленные планетами и кометами, мелкую метеорную пыль и даже космические лучи высокой энергии. За секунду светило с поистине царской щедростью выбрасывает "на ветер" около 1 млн. т своей водородной массы.

Взаимодействие плазменного газа с магнитосферой Земли теперь твердо доказано.
Первые прямые измерения солнечного ветра были выполнены в нашей о ране приборами автоматических станций "Луна-2", "Луна-3" и "Венера-1" (1959-1961 годы). Итоги измерений явились для меня, как и для многих других ученых, настоящим откровением. В 1963 году я уже с полной уверенностью опубликовал свою теорию резонанса погоды.
Метеоролога плазменный ветер интересует, конечно, не сам по себе. Гораздо важнее его изменения, вызванные колебаниями активности Солнца. Как отмечает член-корреспондент АН СССР Э. Мустель, непрерывность и повсеместность межпланетного ветра не означают, что в нем нет более сильных порывов. Внутри одного потока может оказаться другой, более быстрый. Перераспределение энергии между ними затруднено из-за малой концентрации частиц. Так что два потока, "скорый" и "курьерский", могут долго сосуществовать. И если по расписанию "скорого" частицы летят постоянно, то "пассажирским" или "курьерским" они отправляются лишь в определенные периоды. Знание этой периодичности и должно быть, на мой взгляд, основной предпосылкой для прогнозов погоды. Ведь ветры земные во многом следуют за ветрами космическими.
Конечно, цепи солнечно-земных связей очень длинные и часто осложняются вмешательством то одного, то другого фактора. Но тем важнее иметь подходящую модель явлений, чтобы не запутаться в метеорологическом лабиринте. Над уточнением и совершенствованием нашей модели еще предстоит работать и работать.

Многие опрашивают меня: как возникла и развивалась идея о влиянии солнечной активности на погоду? Вот лишь некоторые вехи.
В 1926 году Л. Данилов издал в Виннице небольшую книжку под названием "Волны погоды". Несколько необычный для метеорологии термин автор употребил, чтобы обозначить случайно подмеченное явление - самопроизвольное колебание атмосферного давления с периодом 18-25 суток. В 1931 году существование таких волн подтвердил немецкий синоптик В. Швердфегер. Речь шла о собственных затухающих колебаниях атмосферного давления.

В январе 1934 года, на I съезде Всесоюзного астрономо-геодезиче-ского общества, выступил сотрудник Ташкентской обсерватории М. Жуков. Он-то первым и сказал "а". Жуков заявил, что после прохождения группы пятен через центральный меридиан светила на Европу со стороны полуострова Таймыр обрушиваются потоки холодного воздуха. Доклад ташкентского исследователя не вызвал энтузиазма. Вскоре Жуков умер, его работа в обсерватории не нашла продолжателей.

Не прошло и нескольких лет, как обнаруженный в Ташкенте факт "переоткрыл" молодой астроном Пулковской обсерватории Б. Руба-шев, ныне доктор физико-математических наук. Его сообщения были опубликованы в солидных научных изданиях: журнале "Метеорология и гидрология" за 1939 год и "Докладах АН СССР" за 1940 год. Б. Рубашев сделал тогда около 40 сопоставлений между солнечными и земными явлениями. Я же в 1938 году подметил, казалось бы, совершенно иное явление. То был год, когда нарастание солнечной активности проявилось несколькими скачками, в мае, июле и ноябре. Работая в Западной Сибири, я обратил внимание, что и в мае, и в июле, и в ноябре 1938 года туда вторгались потоки теплого воздуха из тропиков. Каждый раз эти потоки шли навстречу арктическим течениям, о которых говорил М. Жуков. Если смотреть по ходу движения холодного потока, то теплый был слева от него. Между ними возникала зона пониженного давления.

Тогда-то мне и пришла в голову счастливая мысль - связать между собой два как будто независимых факта. Возникла гипотеза об усилении циркуляции воздуха под действием скачков солнечной активности. С этой точки зрения движение мощных встречных потоков - холодного и теплого - представилось двумя сторонами одного глобального процесса. Эти мысли появились у меня под влиянием интересной работы советской исследовательницы Э. Лир. Она доказала, что всякому атмосферному потоку сопутствует встречный, текущий слева от него.

Естественно, у меня возник интерес ко всем данным, касающимся пятен на ближайшей к нам звезде. Наиболее полные сведения о динамике площади пятен собраны в Гринвичской обсерватории (Англия). Там подобные наблюдения ведутся с 1872 года. Просмотрев данные за много лет, я обнаружил, что максимумы "пятноразрастания" повторяются в среднем через 18-22 суток. С таким периодом и происходят колебания энергии солнечной активности, а значит, и порывы "солнечного ветра". Вот где было чему удивляться! Ведь период ранее замеченных самопроизвольных волн давления в земной атмосфере составил, как я уже сказал вначале, 18-25 суток.

Напрашивалась мысль: нижние слои воздуха представляют колебательную систему, которая находится на грани неустойчивости. Поэтому достаточно небольших, но сделанных в "такт" внешних толчков, чтобы энергия воздушных потоков резко возросла. Более или менее систематическое раскачивание может породить в атмосферном резонаторе штормы, тайфуны, ураганы. А с другой стороны - усилить противоположные явления: засухи летом и морозы зимой.

Знание этой закономерности позволило мне на протяжении 35 лет сделать свыше 300 сопоставлений между ветрами земными и ветрами космическими, выброшенными Солнцем. Недаром поэт Г. Гейне сказал: "Каждый век, приобретая новые идеи, приобретает и новые глаза".

Назову примеры одного только прошлого года, когда погодные связи Солнце - Земля выявились столь же ярко, как и в 1938 году. С декабря 1971 года в течение 375 суток была зарегистрирована 21 волна атмосферного давления. Средний период их составил 17,9 суток, 67% всех волн имели период от 15 до 20 суток. А Солнце? Оно за 360 суток дало 19 волн активности со средним периодом 18,9 суток. С периодом от 15 до 20 суток оказалось 63% всех волн.

Все первое полугодие 1972 года активность светила изменялась точно в "такт" переменам атмосферного давления на нашей планете. Как тут было не возникнуть резонансу! Отсюда мощный и устойчивый летний антициклон, вызвавший засуху на европейской части СССР, несколько тихоокеанских тайфунов, промчавшихся один за другим, наконец, ураган "Агнесс", обрушившийся в июне на восточные штаты США.

Любопытно, что 30 октября, в день открытия I Всесоюзного совещания по солнечно-атмосферным связям, светило устроило еще одну "диверсию". На его центральном меридиане оказалась громадная группа пятен, чья общая площадь в 20 раз превышала поверхность земного шара. А в первые дни ноября в Европу с северо-востока вторгся уже знакомый нам поток полярного воздуха. В Москве были настоящие морозы: минус 15-20°. Через несколько дней арктическая волна вызвала заморозки даже на юге Украины и Северном Кавказе.

В Западную Сибирь, как и следовало ожидать, вторгся встречный поток воздуха из тропиков. С 6 по 14 ноября на Алтае, в Новосибирской, Томской и Кемеровской областях свирепствовали метели, скорость ветра достигала 25 м/сек, снега выпало на 35% больше нормы, средняя температура воздуха была на 3-4° выше обычной.

О предстоящих у нас ноябрьских метелях я предупреждал в бюллетене погоды, разосланном еще 31 августа. Каково же было мое удивление, когда 29 октября я прочел месячный прогноз Гидрометцентра для Западной Сибири: большие морозы, днем до минус 25-30°, ночью до минус 35-40°, преобладание облачности без осадков... Прогноз был составлен, конечно, без учета солнечной активности. И он оказался ошибочным.
"На погоду активность Солнца не влияет". Этот категорический, но ни чем не обоснованный тезис проник во многие научные труды, опубликованные в 50-60-е годы, и даже в учебники метеорологии. Теперь частицу "не" пришлось из тезиса изъять. Но впереди еще бездна работы, которой хватит не на одно поколение астрономов и синоптиков. Особенно важно изучать погоду в тех районах, где влияние активности светила бывает противоположным. Совершенствуя одновременно "службу Солнца", можно будет намного повысить надежность долгосрочных прогнозов.

Назад в раздел

 

© Meteoweb.ru 2006 – 2017
Все права защищены. Авторы проекта не несут ответственности
за точность прогнозов погоды и за возможные негативные
последствия, возникшие при использовании информации с сайта.
При использовании информации с сайта гиперссылка на Meteoweb.ru обязательна!



INFOBOX - хостинг php, mysql + бесплатный домен! Индекс цитирования.