Не менее грандиозна роль океана в стабилизации температуры, как повседневной, так и на протяжении всей геологической истории Земли. Океан непосредственно воздействует на температуру атмосферы. Воздух сам по себе мало нагревается солнечными лучами, а получает тепло либо от нагретой земли, либо от поверхности океана. Поскольку теплоемкость воды значительно выше теплоемкости воздуха, то нагревание атмосферы происходит гораздо быстрее, чем остывание воды. Так, если при выравнивании температуры на стыке двух стихий поступивший холодный воздух подогревается теплым морем на 6 градусов, верхний стометровый слой воды остынет лишь на одну десятую градуса.
Видный советский ученый академик В. Шулейкин сравнил взаимоотношения океана и атмосферы с тепловой машиной. Главным условием работы такой машины служит разница температур. Чтобы привести в действие паровую машину, необходимо нагреть в котле воду до кипения. Полученный пар поступает в цилиндр, где он, расширяясь, передвигает поршень и производит работу. Но так паровая машина может работать только при условии, что температура наружной среды будет ниже температуры котла; в противном случае пар из него вообще не выйдет.
В приведенном примере наружная среда служит тем холодильником, который не менее необходим для работы паровой машины, чем котел, где кипятят воду.
Природные тепловые машины, работающие в океане и атмосфере, также имеют свои нагреватели и холодильники.
Академик В. Шулейкин различает два рода таких «машин».
Для первого из них нагревателем служит тропическая зона океана, а холодильником — две полярные области. С работой этой природной тепловой машины мы уже познакомились ранее, когда речь шла о пассатном течении, которое приводится в действие постоянным движением тропического воздуха и сложными зональными циркуляциями тропосферы более высоких широт.
Здесь важно отметить, что нагреватель и холодильники этой тепловой машины находятся каждый на своем месте. В результате производимой ими работы направление переноса тепла не меняется.
Для второго рода тепловой машины Земли зимой нагревателем служит поверхность океана, а холодильником — материки. В теплую пору года роль холодильника выполняет океан, а к материкам переходит функция нагревателя. Деятельность машины второго рода порождает переменчивую по направлению муссонную циркуляцию воздуха.
Когда говорят о силе ветра, то на самом деле имеют в виду его скорость. Чем она выше, тем ветер сильней. В метеорологических сводках в соответствии с показаниями приборов точно измеренные скорости ветра выражаются в количестве метров за секунду, но на практике силу ветра обычно оценивают в баллах. Каждый балл соответствует двум-трем метрам в секунду. Если сила ветра достигает 9 баллов, его уже называют штормом, а при 12 баллах — ураганом. Существует еще термин «буря», которым обозначают любой очень сильный ветер, независимо от количества баллов.
При движении воздуха над сушей неровности рельефа, леса и другие препятствия тормозят его скорость, и потому наиболее сильные бури обычно свирепствуют над морем или вблизи морского побережья.
Выше уже было сказано, что любой ветер вызывается разницей в атмосферном давлении. Если такая разница существует постоянно, ветер никогда не прекращается.
Таков пассат, сила и направление которого практически неизменны в течение круглого года. Муссоны меняют направление дважды в год, в соответствии с сезонными колебаниями температуры.
Кроме того, в атмосфере над разными частями поверхности нашей планеты периодически возникают временные локальные повышения и понижения давления, которые также порождают ветры. Однако они движутся не по прямой, соединяющей между собой точки с наибольшим и наименьшим давлениями, а отклоняются от нее вследствие вращения Земли вокруг своей оси. В результате в северном полушарии вокруг центра низкого давления такие ветры описывают круги, направленные против часовой стрелки, — это циклоны. Вокруг точки с самым высоким давлением воздух движется по часовой стрелке и называется антициклоном.
В южном полушарии направление этих ветров обратное.
Зарождение, развитие и перемещение циклонов и антициклонов оказывают самое существенное воздействие на погоду. Циклон, как правило, сопровождается сильным ветром с дождем или снегом, антициклон несет с собой маловетреную ясную погоду. Бури, вызванные глубокими циклонами, подчас обрушиваются на морское побережье, оставляя после себя страшные разрушения. На море они разгоняют гигантские волны, топят корабли. Известно немало случаев, когда сильная буря вносила свои коррективы в ход исторических событий.