Есть факты, о которых школьный курс географии и биологии забывает упомянуть. Или считает их недостаточно важными. А они не только любопытны, но и важны для понимания многих процессов, происходящих с планетой и ее обитателями.
1. Какого цвета небо?
На этот вопрос отвечают даже детские картинки, нарисованные малышом, едва научившимся держать карандаш. Казалось бы, достаточно глянуть вверх, чтобы с уверенностью сказать, что небо над землей голубое. И все же это не так. Если бы не особенности нашего зрения и не оптические законы физики, мы видели бы над головой фиолетовый небосвод. Дело в том, что, когда свет проходит через атмосферный слой, водяные пары и воздух рассеивают его. Более короткие излучения поглощаются сильнее, а именно к ним относится фиолетовый тон спектра. Человеческие же глаза чувствительнее к синему оттенку. Соответственно, небо нам кажется голубым.
2. Живительный кислород
Из программы 7-го класса нам известно, что атмосфера на 78% состоит из азота и на 21 – из кислорода. Остальное – другие газы в незначительных концентрациях. Однако внимание школьников не акцентируется на том, что кислород является весьма активным газом с точки зрения химии, благодаря чему в космосе немедленно вступает в реакции. В свободном состоянии он обнаружен только на комете 67Р. Астрономы склонны к мнению, что кислородная планета наподобие Земли – чрезвычайно редкое явление во Вселенной.
Так что если человечеству удастся встретиться с инопланетным разумом, скорее всего, основой его жизнедеятельности будет другой элемент из таблицы Менделеева. Наиболее распространен в космических масштабах водород, за ним следует гелий. Вполне вероятно, один из этих газов и будет жизненно важен для пришельцев. Хотя допускаются и метанодышащие существа: планет с атмосферой, состоящей из метана, открыто уже достаточно много.
3. Важные незначительные добавки
«Посторонние» газы, к которым относятся все, кроме азота и кислорода, имеют в воздухе массовую долю меньше 1%. Однако никак нельзя сказать, что ими можно пренебречь. Порицаемый людьми углекислый газ, водяные пары, гелий и прочее служат задаче перераспределения тепла. Они поглощают солнечную энергию и равномерно разносят ее по всей поверхности. Без такого воздействия на планете было бы чересчур холодно, за исключением экваториальной зоны, где стояла бы непереносимая жара.
4. Самолетный след
В синем небе очень красиво смотрится «лыжня», оставляемая реактивным самолетом и не рассеивающаяся довольно долго. Взрослые, успевшие растерять любопытство, редко задумываются, чем вызваны эти полосы. А вот от детей «почему?» на эту тему звучит очень часто.
Все очень просто: это лед, который получается вследствие встречи влажного и очень горячего самолетного выхлопа с куда более прохладным воздухом за бортом. Вода замерзает мельчайшими кристалликами – и маршрут самолета становится отчетливо виден.
Если полоса слабая, размытая и быстро исчезает, значит влажность на полетной высоте низкая. Это один из признаков хорошей погоды. Устойчивый и четкий самолетный след свидетельствует о повышенной влажности. Так что вполне вероятно, что до вас скоро доберется гроза. Или как минимум будет серьезное ухудшение погоды.
5. Слоеный пирог
О том, что атмосфера состоит из нескольких «уровней», в школе рассказывают. Поскольку это знания не из жизненно важных, они вылетают из головы сразу же после выпускного (а может, и раньше). Между тем неплохо бы помнить хотя бы о том, что атмосферных слоев (основных) насчитывается пять. Самый нижний, в котором и сконцентрирована жизнь, называется тропосферой. Она достигает на экваторе высоты в 17 километров, и 80% всех погодных изменений протекает как раз в ней. Не менее интересна наружная оболочка атмосферы, носящая название экзосферы. Ее нижний уровень отстоит от поверхности планеты на 700 км, и с удалением от нее воздух в экзосфере становится все менее плотным, плавно перетекая в вакуум ближнего космоса. Но самое интересное заключается в том, что толщина экзосферы является переменчивой и находится в прямой зависимости от активности нашего светила. Пока Солнце спокойно, экзосфера растягивается в слой толщиной до 10 тыс. км; когда бушуют солнечные бури, она сжимается до тысячи.
6. Тот самый озоновый слой
Вторым снизу слоем является стратосфера. Она важна для земной жизни тем, что именно в ней располагается слой озона, защищающий обитателей планеты от смертоносного ультрафиолета. Любопытно, что стратосфера теплее тропосферы, хотя и находится выше нее. Так сказывается поглощаемое этим слоем солнечное тепло.
Такой необходимый озоновый щит образовался не так уж давно. Для «производства» озона в атмосфере должно было накопиться достаточно свободного кислорода, чтобы он смог преобразоваться под воздействием солнечного ультрафиолета. И это случилось только после довольно плотного заселения Мирового океана первичными организмами, которые и снабжали атмосферу кислородом.
Стратосфера, помимо озонового слоя, важна еще и тем, что является полетным пространством для реактивных самолетов и метеорологических зондов. С самолетами все понятно: здесь пониженное трение из-за разреженного воздуха, что дает возможности развивать большие скорости. Метеозондам же стратосфера подходит как «площадка наблюдений»: отсюда прекрасно видны зарождающиеся тайфуны и штормы, размещающиеся этажом ниже, в тропосфере.
Вероятно, любопытные ощущения были австрийца-парашютиста Феликса Баумгартнера, выпрыгнувшего из особой капсулы, поднятой к верхней границе стратосферы. Поначалу скорость его падения была больше скорости звука. Разумеется, по мере уплотнения воздуха она потихоньку уменьшалась, а когда был раскрыт парашют, и вовсе стала незначительной. Впечатления, надо полагать, были ошеломительными!
7. Щит Земли
Стоит упомянуть и среднюю атмосферную прослойку – мезосферу. Ее максимальная высота – 85 километров, и выжить в ней без скафандра невозможно, поскольку там держится температура в -120° по Цельсию. Но особо интересен этот слой тем, что именно в нем сгорают атакующие планету космические объекты. И если ей не удалось с ними расправиться, Землю постигают катаклизмы вроде Тунгусского или Челябинского метеоритов.
8. Когда Земля лишится атмосферы…
Один из самых любимых голливудских сюжетов апокалипсиса – потеря нашей планетой атмосферного «одеяла». Ученые считают, что Земля проходила через такую утрату неоднократно. А впервые атмосферный слой на ней образовался, вероятнее всего, еще на стадии формирования планеты. Когда на ее поверхности кипели магматические океаны, в Землю на большой скорости (щита-то еще не было!) врезались крупные космические объекты. Тогда и начал появляться привычный нам атмосферный кокон.
9. Удар молнии
Молнии – удивительное и завораживающее атмосферное явление. Их мощь так велика, что разряд небесного электричества раскаляет воздух, через который проходит, до 30 тысяч градусов. Из-за того, что нагревание происходит стремительно, воздух взрывообразно расширяется – это и есть то, что мы называем громом. Так что «столкновение туч в небе» к звуковым эффектам отношения не имеет.
Молний боятся, и неудивительно. Некогда их обожествляли, что тоже объяснимо. Однако лишь немногие люди в курсе, что молнии весьма полезны «в хозяйстве». Пронзая толщи воздуха, они вбирают из него сотни и тысячи тонн азота, превращают его в соединения и отдают земле. Бесплатное и щедрое удобрение, особенно ценимое злаковыми растениями.
10. Пара слов о кислотных дождях
Дождь даже из разбавленной кислоты может уничтожить целые гектары леса и отравить обширную сеть водоемов. Принято считать, что в их выпадении виновато человечество со своими вредными для экологии технологиями. Отчасти это так, но бывают и природные кислотные дожди. Вода превращается в кислоту, когда с ее парами вступают в реакцию оксиды серы или азота. Первые щедро поставляет в атмосферу любое извержение вулкана. Второй может быть захвачен водой при разрядах молний, особенно многочисленных, идущих одна за другой. Так что молния способна не только удобрять растения, но и убивать их (снова возвращаемся к опасениям и недовериям).
11. Полярное сияние
Полыхание неба наблюдается и на Северном, и на Южном полюсе. Благодарить за это «шоу» нужно ионы, пронизывающие термосферу – четвертый слой атмосферной оболочки. При столкновении частичек солнечного ветра с молекулами, из которых состоит воздух, они начинают светиться, развешивая над Землей сверкающие и переливающиеся полотна.
12. Почему небо на заре краснеет
Пламенеющие небеса на закате (реже – на восходе) обязаны своей красотой все тому же рассеиванию света мельчайшими атмосферными частицами. Результатом процесса становится отражение лучей в желто-оранжево-красных тонах. Народная примета о перемене погоды (солнце садится в красное – к дождю) имеет под собой физическое обоснование: перед ненастьем влажность воздуха повышается, частиц становится больше, и оттенки получаются более насыщенными.
И напоследок – коварный вопрос. Где больше воды – в тучах или в чистом небе? Наивные люди обычно говорят, что в облаках. Дескать, это максимальная концентрация водяных паров, потому-то из них вскоре и начинает литься дождь. В реальности высшая концентрация воды нам невидима и содержится в воздухе перед дождем. В народе даже есть определение: «парит».
Впрочем, и без дождя в воздухе Н2О может содержаться больше нормы. Тогда, даже если не очень жарко, человек начинает потеть. Такую реакцию организма вызывает повышенная влажность.
