Если измерить скорость падения снежинки в неподвижном воздухе, например в закрытой с обоих концов и стоящей вертикально стеклянной трубе, то получится величина, называемая гидравлической крупностью. С весом частиц она согласуется далеко не во всех случаях. Даже мелкие дождевые капли падают со скоростью нескольких метров в секунду, тогда как отдельные снежинки и хлопья такого же веса не пролетают в секунду больше метра. Пока еще таких измерений мало, особенно если учесть богатейшее разнообразие форм и размеров снежинок. Поэтому примем указанную величину за среднюю и посмотрим, какие перелеты способна совершать снежинка.
Если снежинка образовалась на высоте 500 м над поверхностью плато, а скорость ветра повсюду здесь равна 10 м/сек., то очевидна такая пропорция: 10 м/сек.:1 м/сек. = х:500 м. Расстояние по горизонтали от точки образования до точки падения снежинки х равно в этом случае 5 км.
В действительности дело обстоит, конечно, сложнее. Воздушный поток, обтекая прихотливо расчлененный горный рельеф, образует волны, и направление его в пределах гор почти никогда не бывает горизонтальным. Истинные пути воздуха можно проследить с помощью уравновешенных (гидравлическая крупность равна нулю) воздушных шаров, клубов дыма или более приблизительно на основе теоретических расчетов. Если рисунок этих путей, или план линий тока воздуха, построен, то можно уже гораздо ближе к действительности изобразить и путь снежинок. Для этого только надо помнить, что в любой точке пространства траектория снежинки определяется сложением двух векторов: скорости ветра и гидравлической крупности.
Взобравшись на плато, вездеход набирает скорость и мчится к виднеющемуся вдалеке дому. Снегопад стихает. В двух-трех местах видны такие же, как перед нами, облачные массы, как будто привязанные к отдельным участкам хребта.
В километре от дома мы поравнялись с двумя лыжниками – сотрудниками метеостанции. Они радостно нас приветствуют: соскучились по новым людям. Ведь зимой здесь редко кто бывает, а ближайший населенный пункт в 100 км. «Но вообще-то скучать некогда,– говорят ребята.– Наблюдения, измерения, а в свободное время книги. Полон дом книг. Да и на месте сидим не все время. Сейчас идем по разрезу от самой вершины до края плато: так у нас осадкомеры расставлены, а заодно делаем и снего-съемку».
Неподалеку от нас из снега торчит столб, а на нем как будто распустился металлический цветок – это осадкомер Третьякова. Изящно изогнутые лепестки-планки защищают от порывов ветра стоящее на столбе небольшое цилиндрическое приемное ведро, помогают собрать по возможности все выпадающие снежинки или капли. Наблюдатель растапливает накопившийся в ведре снег, сливает воду в мерный сосуд и определяет таким образом количество осадков в миллиметрах слоя воды. Достаточно теперь умножить этот слой на площадь определенного участка местности, чтобы узнать, какая масса снега накопилась. Казалось бы, что может быть проще? Однако ряд обстоятельств существенно осложняет задачу.
Прежде всего встает вопрос, к какой именно площади относятся показания осадкомера. Заглянув в записную книжку наблюдателей, видим, что прошедший снегопад так распределил осадки по осадкомерам: 25, 40, 30, 20, 15 мм. К тому же во время путешествия мы имели возможность убедиться, что немного восточнее осадки вообще не выпадали. Совершенно ясно, что по одному, произвольно взятому осадкомеру в горах, даже на небольшой территории, невозможно судить об истинном количестве осадков. Крайняя неравномерность, изменчивость этой величины – одна из основных трудностей ее правильного учета. Но не единственная.
Приглядимся внимательней к «работе» осадкомера во время снегопада при ветре. Это удобно сделать ночью, осветив прибор и окружающее пространство достаточно сильным направленным светом. Мы увидим, что около ведра и защиты то образуются, то исчезают «воздуховороты». Часть снежинок благодаря этому отклоняется от своего естественного пути по наклонной к земле, совершает скачки вверх и вниз и, вместо того, чтобы попасть в приемное отверстие, облетает прибор стороной. Такую картину беспристрастно запечатлел фотоаппарат. На снимке, заимствованном из работы американского исследователя Уарника, показан путь снежинок около осадкомеров со свободно качающейся и жестко закрепленной планочной защитой. Второй тип защиты вносит гораздо больший беспорядок в стройные «колонны» летящих снежинок, и пунктирные линии – их следы на фотопленке – раскидываются причудливыми веерами.
Существует множество различных видов осадкомеров. В Швеции, например, используют осадкомер-малютку. В собранном виде он легко умещается в небольшой коробке. В США некоторые модели достигают нескольких метров в высоту. У нас в стране, кроме осадкомера Третьякова, применяются еще суммарные осадкомеры Косарева. Большой металлический бак, соединенный с приемной трубой, позволяет собирать осадки сразу за много месяцев, даже за всю зиму вдали от метеорологической станции {чтобы вода из бака не испарялась, в него наливают масло).
Ученые и инженеры продолжают поиски наиболее рациональных конструкций. Но никакими способами не удается пока избежать искажений, которые вносит прибор в естественный снего-ветровой поток. Только при полном штиле фиксируют снегопад практически безупречно любые осадкомеры. С усилением ветра увеличивается ошибка измерения твердых осадков, как правило, в сторону занижения количества. Значит, необходим метод, с помощью которого можно было бы проконтролировать показания осадкомеров. Таким методом может служить снегомерная съемка.
