Химический завод над экватором

                                    Химический завод над экватором
                                                © Ерашов В.М.

                            Особенности экваториального климата
     На экваторе нет сезонов года, там вечное лето. Вот цитата из работы [1]:
Температура воздуха в экваториальном поясе исключительно устойчива. Здесь нет не только зимы, но и вообще сезонов года в привычном для нас смысле (есть лишь периоды усиления и ослабления дождей). Так, в Манаусе на Амазонке средняя температура воздуха в течение года изменяется на 1,8 °С (25,7 °С в апреле и 27,5 °С в сентябре). На островах Гилберта в Тихом океане сезонные „контрасты" температуры впечатляют еще больше: если в самом теплом месяце, октябре, она составляет 28,7 °С, то в самом „холодном", июле,— 28,1 °С. Суточные колебания температуры в экваториальном поясе всегда больше годовых.
Конец цитаты
    И вообще на экваторе не только царит устойчивая температура, но и другие параметры погодных характеристик повторяются изо дня в день. Еще одна цитата из работы [1]:
Конечно же, интенсивность дождей в экваториальной зоне поражает воображение, но еще более необычной кажется их ежедневная регулярность, как, впрочем, и регулярность других атмосферных явлений в этой зоне. Вот, например, как описывается погода на берегах Гвинейского залива:
„Как правило, до 8 часов утра сильный туман господствует над низменностью. В 9 часов из пасмурного, влажно-серого покрова облаков показывается солнце, в 11 часов жара становится тягостной. В 1 или в 2 часа пополудни небо покрывается темными грозными облачными массами. Приблизительно к 5 часам разражается гроза с сильным дождем... Почти 10 месяцев в году господствует это время дождей. Солнце по неделям прячется за облаками; безжалостно и равномерно льет дождь, и земля принимает в себя совершенно невероятные количества влаги. Бесчисленные ручьи и речки в лесу не в состоянии вместить этот гигантский паводок и вскоре выходят из берегов. При нескончаемо идущем дожде влажность воздуха необычайно велика, и это в сочетании с высокими температурами действует на человека крайне неприятно".
И. Блютген „География климатов"
Конец цитаты.
   И так на экваторе - все размеренно и ритмично. Все ли?
Еще одна цитата из работы [1]:
Специальный эксперимент по наблюдению за выпадающими из облаков ВЗК осадками, проведенный в Венесуэле в июне 1969 г. с привлечением данных густой сети метеорологических радаров и осадкомерных станций, показал, что ливневые штормы прошли 2, 7, 8, 10 и 22 июня, причем настоящий потоп был только 8 и 22 июня, а в остальные дни месяца дожди были умеренными или слабыми. В связи с наличием продолжительных периодов спокойной, безветренной погоды ВЗК получила еще одно название — „зона экваториального затишья". Следует отметить, что затишье в этой зоне гораздо чаще отмечается на океанах. Неслучайно феномен экваториального затишья был открыт именно моряками. На суше за счет хорошо развитой дневной конвекции атмосфера возмущена, или турбулизи-рована, больше, и послеполуденные грозы, при которых происходит усиление ветра, там явление обычное.
Конец цитаты.
Оказывается, интенсивные осадки там совсем не регулярны, а происходят по каким-то особым дням. Вот бы разобраться в чем особенность таких дней?
                                    КПД атмосферной тепловой машины
В работе [2] мы выдвинули предположение, что на КПД атмосферной тепловой машины на экваторе главным образом влияет солнечная активность и приливные силы. Нужно несколько слов сказать о работе атмосферной тепловой машины (сокращенно АТМ).  АТМ раскручивает западный перенос в атмосфере. Сначала развивается восточный перенос в атмосфере, а потом под действием сил Кориолиса воздушный поток закручивается в Северном полушарии по часовой стрелке, а в Южном против, и разворачивается на западный. Нас в первую очередь интересует вопрос , какую работу совершает АТМ, и что служит движущей силой. Так вот движущей силой АТМ служит влага поднятая на высоту. Когда влажные воздушные массы соскальзывают с экватора к тропикам они переходят с большего диаметра вращения на меньший. Даже, если при этом воздушные массы не теряют высоту относительно поверхности Земли, расстояние до оси вращения уменьшается. Вес воздушного потока, опускаясь, совершает работу mgh, потом, освободившись от осадков, воздушный поток в виде пассатов возвращается на экватор (уже налегке). В итоге  работу по раскрутке атмосферы совершает влага, поднятая на высоту энергией Солнца, и отдавшая свою энергию атмосфере. Следовательно, чем больше влаги поднимает ежедневная солнечная тепловая волна на экваторе, тем большую работу совершает АТМ. И еще один момент, на работу АТМ влияет не только количество влаги, но и высота, но которую она была поднята. Чем выше в атмосферу на экваторе поднимаются облака, тем большую работу совершает АТМ, тем выше КПД тепловой машины. На этот момент до сих пор никто из ученых не обратил внимание.
       Выше мы выяснили, что на экваторе практически царят постоянные температуры, следовательно, количество испаряемой влаги там  почти постоянно и мало влияет на КПД тепловой машины. Остается только вариант с поднятием влаги на различную высоту. И так, если влага, поднимаемая солнечной тепловой волной по каким-то причинам  склонна к ранней конденсации, то есть осадки падают с малой высоты, то АТМ работает с малой отдачей , она слабо раскручивает атмосферу. Если же до конденсации осадкам удалось подняться на значительную высоту, то АТМ работает с большой отдачей, она раскручивает атмосферу как надо быть. Итого вопрос КПД тепловой машины целиком и полностью зависит от высоты зоны конденсации водяных паров в атмосфере.
    Есть много теорий конденсации влаги в атмосфере, это с виду простой вопрос, а на деле там имеются тысячи нюансов и вопрос из простого превращается в архи сложный. Что же на сегодняшний день мы доподлинно точно знаем:
1. Влага в атмосфере может до температуры -10 градусов находиться в переохлажденном состоянии. Без центров конденсации капельки влаги укрупняются крайне «неохотно». Наличие достаточного количества ионов (центров конденсации) может ускорять  процесс  выпадения осадков на несколько порядков.
2. Центрами конденсации могут служить льдинки. Давление паров воды над льдинками значительно ниже, чем над жидкими каплями. За счет этого идет постоянный процесс укрупнения льдинок, и испарения жидких капелек. Следовательно, усиление вертикальных циркуляций в зоне облачности ведет к резким перепадам температур в потоке за счет вертикального градиента температур атмосферы, а следовательно и к образованию осадков.
Вот из этих позиций давайте и рассмотрим КПД тепловой машины над экватором. Как же солнечная активность может влиять на этот КПД? Если солнечная активность низкая, то космические лучи интенсивно проникают и в нижние слои атмосферы [3] на высоту ниже 9 км. Ионизируют эту область тропосферы и тем самым вызывают интенсификацию  осадкообразования на относительно малых высотах (до 9км). Есть и вторая причина, по которой образование осадков космическими лучами интенсифицируется  на этих же высотах. За счет высоких энергий космических лучей в местах их поглощения атмосферой возникают вертикальные микро циркуляции (микро нагрев атмосферы), эти микро циркуляции способны инициировать и более крупные циркуляции в атмосфере и вызывать осадкообразование уже по второму пункту.
Солнечные космические лучи поглощаются атмосферой  на более низких высотах(какая-то часть поглощается в очень высоких слоях атмосферы, она на конденсацию не влияет) , чем космические. Они тоже способны ионизировать атмосферу и создавать центры конденсации влаги. Вот только на очень низких высотах, за счет еще относительно высокой температуры, даже наличие  множества центров конденсации не способно всю влагу сконденсировать, а только ее небольшую часть, остальная же влага, лишенная центров конденсации, поднимается в стратосферу на высоту до 18 км и заставляет АТМ работать с большой отдачей.
В этой работе мы рассмотрели только вершину айсберга, только самые существенные моменты образования осадков, на самом деле в атмосфере работает целый химический завод в этом направлении, многие детали еще изучать и изучать, но канву мы определили и теперь последующие работы будут кучковаться вокруг нашей работы, как вокруг центра осадкообразования.
                             Первоисточники
1. Гидрометцентр России «Под небом экватора» http://meteoinfo.ru/about/ugryumov/2922-ugryumov-ecvator
2. Ерашов В.М. «Погода по расписанию» https://www.randewy.ru/gml/erashov74.html
3. Ерашов В.М. «Влияние солнечной активности на работу атмосферной ТМ «
http://www.proza.ru/2016/02/02/1222
                                  3.02.2016г.


Рецензии