Приливы в воздушном океане
Против того берега в море лежат острова, на одном из них на расстоянии трех дней пути от материка находится огромный вулкан. В определенное время года он ревет, огни его увеличиваются, поднимаясь к небу, как самые высокие горы, и он выбрасывает огня больше, чем размеры этого моря, так что видно его на расстоянии почти ста фарсахов от берега. Этот вулкан можно сравнить с вулканом Буркан, находящимся в Сицилии, в земле франков.
В этой книге уже упоминались лунные и солнечные приливы в атмосфере. С поисками приливных ритмов в атмосфере связано несколько интересных страниц в истории метеорологии. Воздушные приливы искали долго. Ведь «пятый океан» нашей планеты тоже должен подчиняться закону тяготения. Но как измерить приливы в небе, где нет ни поверхности, ни уровня, ни берегов?
Ведь в обычном океане, не будь у него берегов, тоже трудно было бы заметить прилив. Даже цунами, огромные океанские волны от землетрясений, смывающие с берегов целые поселения, остаются незамеченными с судов, которые совершают плавание вдали от суши. И если океанолог хочет измерить колебания уровня моря вдали от берегов, он помещает на дне или на любой фиксированной глубине на якоре манометр - измеритель давления. Показания передаются на поверхность. Вот давление упало, потом поднялось выше обычного, снова упало ниже среднего уровня, и, наконец, поколебавшись, стрелка манометра установилась на прежнем делении. Значит, в этом месте прошла волна.
А нельзя ли «уловить» подобным способом атмосферные приливы? Эта мысль пришла в голову еще Лапласу, знаменитому французскому ученому начала XIX века. Ведь барометры - измерители давления на дне воздушного океана - изобретены давно. Лаплас проанализировал измерения атмосферного давления, накопленные Парижской обсерваторией за восемь лет, и никаких данных, указывающих на существование воздушных приливов, не получил.
Дело в том, что ничтожные волны приливного происхождения буквально тонут в изобилии метеорологических бурь в воздушном океане. Лаплас с присущей этому ученому дотошностью исследовал причины своей неудачи и предсказал, что выявить лунные приливы в атмосфере можно в том случае, если тщательно сопоставить 40 тысяч измерений барометрического давления.
Примерно так оно и вышло. Приливы были обнаружены в 1842 году британской метеостанцией на острове Святой Елены после 17 месяцев специальных наблюдений. Оказалось, что в тропиках, где приливы самые сильные, приливный перепад атмосферного давления составляет всего 0,1 миллиметра ртутного столба. В средних широтах он еще меньше.
Это что касается лунных приливов в атмосфере. Солнечные приливы, и океанские и земные, меньше лунных в 2,5 раза. Далековато все же Солнце от нашей планеты, потому и приливная сила Солнца на Земле, хотя Солнце и сильней притягивает Землю в целом, чем Луна, меньше лунной. (Приливная сила получается из разницы между притяжением близкого и дальнего «конца» планеты, и для далекого Солнца эта разница меньше, чем для близкой Луны.) Логично предположить, что в атмосфере солнечный прилив почти неуловим: ведь он, наверное, подчиняется общей для приливов закономерности.
Однако ученые установили, что солнечный прилив в атмосфере больше лунного, и намного - в 16 раз! Или в 100 раз больше, чем это ему «положено» по теории.
Странное это явление долго объясняли «термическим», тепловым воздействием Солнца на земную атмосферу. Солнце по этой гипотезе усиливает свою приливную волну, нагревая, а следовательно, расширяя, приподнимая обращенную к ней часть земной атмосферы. Это объяснение удовлетворяло всех, пока английский ученый Уильям Томпсон довольно простыми расчетами и рассуждениями не доказал в 1882 году, что термический эффект не то что в 100 раз, а вообще не может заметно усиливать приливную волну. И предложил новое решение проблемы. Во всем виноват резонанс, объявил он.
По улице проехал грузовик, и вы поморщились от дребезжания стекол. Обратите внимание: вот грузовик взревел (водитель готовится переключить скорость) - и стекло перестает дребезжать, хотя мощность звука, казалось бы, увеличилась. Стекло «вышло» из резонанса, его собственная частота колебаний перестала совпадать с частотой колебаний мотора.
Собственной частотой колебаний обладает любое тело, от струны гитары до двутавровой балки и целого железнодорожного моста. В Петербурге в начале XX века был случай, когда рота солдат, вступившая чеканным шагом на вполне прочный