На протяжении многих поколений погода была основным элементом юмора и комедии. Марк Твен писал, что “Приключения Гекльберри Финна” были его попыткой написать книгу без погоды. Прогноз погоды на вечер, – сказал комик Джордж Карлин, – одним словом, “мрачный”. А писатель Чарльз Дадли Уорнер заметил, что “все говорят о погоде, но никто ничего с ней не делает”.
Несмотря на подобные остроты, погода – в целом, влияние ветра и солнца (по крайней мере, на Земле) – жизненно важна для нашего благополучия и, более того, самого нашего существования, и она настолько серьезно воспринимается фермерами, исследователями и почти всеми остальными, что ее изучению посвящена целая отрасль знаний – метеорология.
Хотя мы склонны думать, что в погоде мало неизвестного, время от времени возникают новые метеорологические явления, а также явления, связанные с погодой. Как видно из этого списка, некоторые из них действительно причудливы, а некоторые буквально не от мира сего. Среди относительно недавних открытий – новые типы облаков, новые типы чрезвычайно мощных штормов, странное оптическое явление, не предполагаемое происхождение засух, “топливо” для ураганов, влияние вспышек на магнитные поля, существование космических ураганов, так называемый “зеленый призрак”, неожиданный источник антиматерии и “совсем другое”.
10 Мамматусовые облака
Хотя впервые они были замечены в начале ХХ века, мамматусовые облака были добавлены в систему классификации Всемирной метеорологической организации только в обновленном в 2017 году “Международном атласе облаков”.
Названные так за сходство с коровьим выменем, облака mammatus формируются вверх ногами, свисая, так сказать, с нижней стороны циррокумулусных, альтостратусовых, альтокумулусных и стратокумулусных облаков. Многие считают, что облака mammatus предвещают приближение торнадо, но они не обязательно указывают на суровую погоду, несмотря на их тенденцию сопровождать грозы.
Мамматусовые облака образуются, когда влажный, холодный воздух опускается в более сухой, теплый воздух. Когда содержащаяся в них влага состоит из крупных капель водяного пара или кристаллов снега, облака, как правило, держатся дольше, чем в противном случае, поскольку для испарения пара требуется больше времени, так как его больше. Эти облака невозможно перепутать: их вид поразительно необычен, даже жутковат.
9 Стив
Что имеет фиолетовый цвет, появляется в небе как гигантская распутывающаяся лента и может быть или не быть новым видом авроры?
Группа метеорологов-любителей The Aurora Chasers, которые первыми заметили это явление, назвали его Стив, в честь имени, которое дети в фильме “За хеджем” дают ранее неизвестному существу, которое они обнаружили.
Открытие Aurora Chasers заинтересовало Эрика Донована, профессора Университета Калгари, который знал, что предположение первооткрывателя о том, что Стив был протонной авророй, было неверным, поскольку протонные авроры всегда невидимы, так как “обычно слишком темны, чтобы их можно было увидеть”. Донован установил, что “когда спутник пролетел прямо над Стивом, данные с прибора электрического поля показали очень четкие изменения”, включая повышение температуры на высоте “300 км (186 миль) над поверхностью Земли”. Атмосфера нагрелась “на 3000 градусов Цельсия (5432 градуса по Фаренгейту) и … лента газа шириной 25 км (15 миль) [текла] на запад со скоростью около 6 км/с по сравнению со скоростью около 10 м/с по обе стороны от ленты”.
Стив оказался не таким уж редким явлением, как считалось сначала. На самом деле, Стив был “очень распространен”, хотя это явление “оставалось незамеченным” до того, как его заметила группа The Aurora Chasers. Один из ученых-любителей, обнаруживших Стива, предположил, что его название, как аббревиатура, прекрасно описывает его происхождение: “Сильное усиление скорости теплового излучения”. Однако Донован и его коллега Беа Галлардо-Лакур не уверены, что именно объясняет появление Стива, хотя они планируют опубликовать свои выводы после проведения дополнительных исследований.
Хорошо, что Донован и Галлардо-Лакур не стали преждевременно придерживаться теории происхождения Стива, потому что их дополнительные исследования выявили тот факт, что Стив все-таки не является авророй. Стив не является результатом “ливневых дождей [из] верхних слоев атмосферы Земли”, как это бывает при аврорах. Вместо этого явление представляет собой “своего рода небесное свечение”, источник происхождения которого неизвестен, что делает свет в ночном небе “новым видом оптического явления”, – заключили Донован и Галлардо-Лакур. Далее они планируют определить, обязан ли Стив своим существованием событиям в ионосфере или событиям на более высоком уровне земной атмосферы.
8 Штормовые землетрясения
Как следует из названия, штормовые землетрясения, новое геофизическое явление, порождаются гигантскими силами погоды планеты.
Ураганы и другие сильные штормы могут вызывать колебания дна океана. Эти штормовые землетрясения по силе не уступают незначительным землетрясениям (3,5 балла по шкале Рихтера). Веньюань Фуан, доцент кафедры наук о Земле, океане и атмосфере в Университете штата Флорида, и его исследовательская группа обнаружили, что сильные штормы передают часть своей огромной энергии земной коре, или внешнему слою, посредством мощных волн, которые генерируют штормы. Эта энергия, в свою очередь, вызывает “интенсивную сейсмическую активность”, которая может длиться от нескольких часов до нескольких дней.
Фуан и его команда обнаружили, что более 10 000 штормовых землетрясений произошли на дне океана, вдоль краев континентальных шельфов планеты, у берегов Новой Англии, Флориды, Мексиканского залива, Новой Шотландии, Ньюфаундленда и Британской Колумбии.
7 Обвальные засухи
Засухи вызывают множество проблем, включая неурожай, сокращение водоснабжения, снижение производства электроэнергии, негативные последствия для торговли и здоровья экосистемы, перемещение населения и потери миллиардов долларов. Открытие метеорологами того факта, что засухи возникают в регионах, характеризующихся “атмосферным давлением”, которое повышает засушливые условия, может позволить метеорологам отслеживать их “миграцию” в сторону суши, которая “обычно занимает … месяцы”, тем самым обеспечивая “заблаговременное предупреждение”, которое может позволить определенную защиту от этих явлений и их последствий.
6 Влияние поверхностно-активных веществ на морские брызги
Один из авторов работы, докторант колледжа Халмос НГУ Бреанна Вандерплоу, говорит, что при благоприятных условиях окружающей среды поверхностно-активные биологические материалы, такие как коралловые рифы, и поверхностно-активные антропогенные материалы, такие как разливы нефти, могут увеличить “распространение” морских брызг, служа своего рода “топливом” для ураганов, усиливая тем самым ураганы и их последствия.
Александр Соловьев, доктор философии, профессор и главный исследователь кафедры морских и экологических наук колледжа Халмос НГУ, объяснил, как биологические и антропогенные ПАВ влияют на такие изменения в ураганах: “ПАВ снижают межфазное натяжение между воздухом и водой, что приводит к увеличению скорости образования морских брызг. . . . Испарение морских брызг является частью термодинамики тропического циклона. Частицы брызг также создают дополнительное сопротивление воздушному потоку, поскольку они увеличивают общую поверхность, подверженную воздействию ветра”.
До того, как команда обнаружила роль, которую такие ПАВ играют в интенсификации ураганов, считалось, что эти материалы влияют только на термодинамику тропических циклонов. “Бреанна выявила новое явление, которое может способствовать улучшению прогнозов интенсивности ураганов”, – сказал Соловьев.
5 Феномен солнечной вспышки
Не вся погода происходит на Земле. На других планетах тоже бывает своя погода. Погода бывает даже в космосе. Действительно, большая часть погоды в Солнечной системе возникает благодаря энергии Солнца.
Современная трехмерная модель солнечных вспышек предполагает, что такие вспышки происходят в “искаженных” областях магнитного поля Солнца. В этих областях магнитные поля образуют петли, которые “скользят и переворачиваются друг вокруг друга”, соединяясь вновь. При этом поля создают новые магнитные структуры, и магнитная энергия возрастает до тех пор, пока она не высвобождается, когда петли, или линии поля, “выпрямляются”, возвращаясь к своим прежним “более низким энергетическим состояниям”.
Эти извержения, известные как выбросы корональной массы (КВМ), выбрасывают магнитную энергию в космос в огромных масштабах. Теперь, когда ее создание предсказуемо, благодаря проверке 3-D модели относительно солнечных вспышек, способность ученых предсказывать возникновение солнечных вспышек, вероятно, поможет защитить технику, самолеты, спутники, инфраструктуру и саму Землю от последствий крайне разрушительной “космической погоды”.
Обсуждая последствия понимания явления солнечной вспышки, доктор Ярослав Дудик, международный научный сотрудник Королевского общества Ньютона в Центре математических наук Кембриджского университета, резюмировал преимущества, которые должны принести такие знания: “Человеческая цивилизация сегодня поддерживается технологиями, а эти технологии уязвимы перед космической погодой”.
4 Космические ураганы
Высоко над полярными областями Земли вихри плазмы вращаются подобно ураганам. Но ураганы, полярные или иные, возникают не только на Земле; они образуются и над другими планетами Солнечной системы и, более того, во всей Вселенной.
Когда частицы поднимаются или опускаются, образуется зона низкого давления. Ураганы обычно возникают вокруг этих зон. Как тропические штормы формируются таким образом в нижних слоях земной атмосферы, так и космические ураганы собираются вокруг электрически заряженных частиц в ионосфере. Космические ураганы намного больше, чем ураганы на Земле или другие ураганы Солнечной системы; плазма, вращающаяся на расстоянии сотен километров над Северным полюсом Земли, имеет размеры 1000 километров, или 600 миль, в поперечнике, а электроны, ускоряясь от плазменных бурь, устремляются к Земле, “усиливая северное сияние”, которое само по себе также “имеет циклоническую форму”.
Ученые считают, что затишье перед бурей на самом деле создает космические ураганы. Когда магнитосфера Земли относительно неактивна, линии магнитного поля планеты остаются невозмущенными, “воронка электрических частиц от солнечного ветра … в верхние и средние слои атмосферы”, где солнечные бури, создаваемые такой воронкой, могут прервать передачу данных со спутников. В то же время “непрерывный поток” солнечных частиц постепенно разрушает технологии, даже когда космическая погода достаточно спокойна.
3 Зеленый призрак
Эшкрафт – один из немногих, кто стал свидетелем этого явления, но он не был первым, кто сделал это. Эта честь принадлежит Хэнку Шиме, охотнику за штормами из Хьюстона, штат Техас, которого зовут Пекос Хок. По его словам, когда он просматривал кадры, снятые им в Оклахоме, он увидел “зеленое послесвечение над некоторыми из крупных спрайтов”. Когда он и его коллега Пол М. Смит поделились видеозаписью этого явления с учеными, многие эксперты утверждали, что это явление – не более чем “артефакт датчика камеры”. Однако скептицизм ученых не помешал Смиту сфотографировать еще больше призраков, и все больше ученых убеждались в том, что зеленые призраки реальны.
Хотя никто не знает, что является причиной появления призраков, их цвет может дать подсказку, поскольку авроры и свечение воздуха часто имеют зеленый цвет в результате возбуждения молекул кислорода. Эта же причина может вызывать цвета “зеленых призраков”, отсюда и их название. Если ничего другого не остается, необычное явление свидетельствует о том, что погода и связанные с ней эффекты остаются загадочными даже после тысячелетий исследований.
2 Антиматерия
Грозы производят даже больше энергии, чем мы думали. В середине 1990-х годов исследователи обнаружили, что молнии и электрические поля над такими грозами производят гамма-излучение, которое можно обнаружить из космоса. Эти гамма-вспышки (ГВС) происходят по всей Земле до пятисот раз в день. И это еще не все, что производят грозы. Гамма-лучевой космический телескоп НАСА “Ферми” обнаружил другие, до недавнего времени “необнаруженные явления”: вершины гроз также производят лучи антиматерии!
Пучки антиматерии имеют довольно мощную энергию: 511 кэВ – энергию, эквивалентную “событию электрон-позитронной аннигиляции”. По словам ученых, при благоприятных условиях мощные электрические поля, возникающие во время грозы, могут вызвать перевернутую “лавину электронов”, которая достигает скорости, близкой к световой. Когда эти ускоренные электроны “отскакивают от молекул воздуха”, они высвобождают высокоэнергетические гамма-лучи, TGF, которые могут привести в действие датчики телескопа.
1 “Совсем другое дело”
Погода Сатурна породила странное, но интересное погодное явление: Большое белое пятно, которое “бушевало у северного полюса планеты в 2018 году”. Это третий тип шторма, который астрономы наблюдали на гигантском небесном теле. Один из двух других типов включает в себя небольшие штормы размером 2 000 километров (примерно 1 250 миль) в поперечнике, которые напоминают “яркие облака” и длятся несколько дней. Другой известный тип, Большие белые пятна планеты, которые “в 10 раз больше [чем малые штормы] и могут бушевать месяцами”. Источник всех трех типов штормов один и тот же, считают ученые: облака воды “на сотни километров ниже верхнего облачного покрова планеты”.
Недавно обнаруженный тип штормов Сатурна остается чем-то загадочным. Неизвестно, сколько молний он генерирует и как он формируется, хотя некоторые астрономы считают, что это остаток “неудавшегося Большого белого пятна”. Однако ученый-планетолог Роберт Уэст не убежден в этом возможном объяснении. По его словам, газы в атмосфере Сатурна, которые предположительно являются топливом для Больших белых пятен, не смешиваются. По словам Уэста, вновь обнаруженный тип бури, скорее всего, не является неудавшимся Большим белым пятном, как считают некоторые его коллеги, а “совершенно другой вещью”, происхождение которой пока остается неизвестным.
