Течения и вихри атмосферы. Чтобы понять горы, надо отойти немного в сторону, посмотреть на них со стороны. Горы же окружает атмосфера. «Стоим мы или лежим, мы находимся относительно атмосферы, нас окружающей, в том же положении, как кораллы, морские растения и зоофиты, обитающие на дне моря»,– писал Камилл Фламмарион в книге «В небесах и на земле», изданной в 1908 г.

Невидимым одеялом обволакивает планету нашу атмосфера – механическая смесь газов, пыли и водяного пара. Это вроде бы легчайшее одеяло оказывается, если его взвесить, не таким уж легким. Его общий вес 5,3 квадрильона т! Конечно, для планеты, весящей в миллион раз больше, тяжесть его почти не ощутима. Иное дело – для всего, что находится на самой поверхности Земли, включая и человека, гордо именующего себя ее «хозяином». Обитателям поверхности земного шара, хотят они этого или нет, приходится считаться с тем, что находятся они на дне воздушного океана, под тяжелейшим покрывалом планеты. Человек, гордый «хозяин» Земли, испытывает на себе давление воздушного столба в несколько десятков километров высотой. Этот невидимый столб, который каждый из нас покорно носит на своей голове, сложен из воздуха, очень легкого «строительного материала». У поверхности Земли 1 куб. м его весит 1 кг 290 г, на высоте 20 км всего 90 г, а еще выше на 20 км только 4 г. Но столь легкий воздух, по сути, уже не воздух – им нельзя дышать, в нем нельзя жить.

Нет на Земле стихии более бурной и подвижной, чем атмосфера. Движения пронизали всю ее толщу, опоясали весь земной шар. Особенность этих движений в том, что они невидимы. Мы ощущаем только результат их – погоду: холодную и жаркую, тихую и штормовую, сухую и дождливую...

Земной шар – препятствие, внезапно возникающее на пути потока солнечной энергии. И она обрушивается на него со скоростью 300 000 км в секунду. Передовые молекулы атмосферы, находящиеся на высоте сотен километров от земной поверхности,– первые принимают солнечную энергию. На каждый квадратный сантиметр поступает от Солнца две калории в минуту. Это тепло приходит регулярно, ежеминутно, почти без изменений в течение миллионов лет.

Атмосфера как бы фильтрует солнечную энергию. Она не всем ее составным частям дает «визу» на посещение Земли. Первая жертва – смертельные ультракоротковолновые лучи. Их останавливает тончайший, всего 2–3 мм, слой озона, расположившийся на высоте примерно 30 км.

Дальнейший путь солнечной радиации тоже достаточно тернист. Все плотнее становится воздух, все больше увеличивается в нем содержание водяных паров и пылевых частиц – между ними приходится прокладывать себе путь солнечному свету. Он многократно отражается, поглощается, рассеивается, прежде чем попасть на поверхность Земли. И здесь оказывается, что путь через земную атмосферу стоил солнечной энергии примерно четверти ее величины. Эта задержанная в атмосфере энергия преобразуется в грандиозные движения воздушных масс. Солнце запускает машину атмосферной циркуляции.

Солнце по-разному нагревает поверхность нашей планеты, образованную океанами и материками, низменностями и горами, пустынями и ледниковыми покровами.

Неоднородность температурного поля над Землей становится причиной воздухообмена между горами и низменностями, морем и сушей, между экватором и полюсами. Под действием силы вращения планеты течение воздуха от экватора к полюсам меняет свое направление, приближается к широтному, В результате контрасты между полюсом и экватором становятся более резкими, между потоками воздуха с различной температурой возникают фронты, а на них начинается интенсивное образование вихрей.

«Киклон анемос» – вращающийся ветер, или вихрь, становится хозяином положения. Возникает ряд грандиозных вихрей (циклоны и антициклоны), которые хорошо умеют растрачивать излишки энергии и, кроме того, разрастаясь, выполняют роль переносчиков тепла и холода. По восточной периферии обширных циклонов и западной периферии антициклонов поступает на север теплый воздух с юга, а параллельно ему, на противоположной стороне вихря, распространяется на юг холодное дыхание Арктики. «Киклон анемос» уменьшает температурные контрасты. А в результате ослабевают фронты и затухают воздушные вихри.

Дальше все снова повторяется. Солнце ровным потоком льет свое тепло на Землю, но отдельные части планеты воспринимают это тепло неодинаково – одни получают больше, другие меньше. Атмосферная циркуляция стремится восстановить справедливость, но как только эта цель кажется уже близко достижимой, Солнце вмешивается и все ломает. Начинается новая борьба...

Атмосферная машина – автоколебательная система, самонастраивающаяся и работающая в определенном ритме.

С высотой в атмосфере меняется не только плотность, но и температура, влажность, ветер. В ней отмечаются слои, на границе которых физические свойства воздуха меняются скачкообразно. Два основных слоя составляют атмосферу: тропосфера, в которой температура с высотой понижается, и стратосфера, в которой прекращается понижение температуры и даже начинается некоторый ее рост.

В тропосфере температура понижается со скоростью 6–7° на каждый километр. Тем, кто летал на скоростных самолетах, приходилось слышать дежурную фразу бортпроводницы:

– Температура воздуха за бортом самолета минус 50°!

Трассы современных пассажирских самолетов прокладываются в верхних, холодных слоях тропосферы. Примерно на этой же высоте происходит мощный обмен воздухом между различными широтами земного шара, перераспределение энергии. В слое тропосферы сосредоточена основная масса и основная энергия атмосферы.