Происхождение. Как Земля создала нас

Самый теплый регион на Земле – экватор, который получает больше всего прямых солнечных лучей за год. Воздух у поверхности на экваторе нагревается и поднимается вверх, но по мере подъема остывает, и влага в нем конденсируется в облака и затем выпадает в виде дождя. На большой высоте остывающая масса воздуха расходится на север и на юг – этакая развилка в верхних слоях атмосферы. Каждая из ветвей проходит около 3000 километров, а затем снова опускается к поверхности примерно на широте 30° в Северном и Южном полушарии, то есть примерно на трети расстояния между экватором и соответствующим полюсом, только к этому времени воздух становится совсем сухим. Эти две полосы вокруг Земли называются субтропическими антициклонами, поскольку воздух, резко опускаясь, создает зону несколько повышенного давления. Теплый воздух, поднимающийся с экватора, оставляет по себе, напротив, зону пониженного давления.

Затем воздух субтропических антициклонов на широте 30° возвращается к экватору в виде поверхностных ветров, завершая огромный вертикальный круговорот. Эта зона постоянных ветров, игравшая такую важную роль для европейцев в плаваниях к берегам Америки, – манифестация той же закономерности циркуляции в атмосфере, которая создает мощные пояса тропических лесов и пустынь в средних широтах, о которых мы говорили в предыдущей главе. Эти два колоссальных атмосферных конвекционных круговорота – точь-в-точь как в радиаторе у вас дома – называются ячейками Хэдли и подобны паре шестерней, разделенных экватором и вращающихся в противоположных направлениях. Движение ячеек Хэдли, вызванное нагревом экватора, – это колоссальный тепловой двигатель, действующий по тому же принципу, что и паровой двигатель или двигатель внутреннего сгорания в вашем автомобиле, только обладающий мощностью примерно в 200 миллионов ватт[552], в десять раз больше, чем вся энергия, расходуемая сегодня человеческой цивилизацией.

Однако на рисунок ветров на планете влияет и другой существенный фактор. Наша планета вращается, причем вместе с атмосферой. Поскольку Земля – твердая сфера, это значит, что поверхность на экваторе движется быстрее, чем в более высоких широтах. Поэтому, когда воздух возвращается из зоны субтропических антициклонов к экватору, поверхность под ним движется на восток все быстрее и быстрее. И тогда небольшое трение между поверхностью и атмосферой начинает тащить воздух за поверхностью, но воздух не успевает набрать достаточную боковую скорость, поэтому ветры, дующие в сторону экватора, отстают от вращающейся поверхности. В результате они отклоняются к западу по плавной кривой. Это называется «эффект Кориолиса», он влияет на все, что движется по поверхности вращающейся сферы, например на траектории баллистических ракет. Иначе говоря, если представить себе, что мы плывем по тропическим морям на корабле, превалировать будут ветры, дующие с востока, но точнее было бы сказать, что мы вместе с поверхностью Земли быстро мчимся сквозь атмосферу, а эти восточные ветры – будто ветерок, который треплет волосы, когда несешься в открытом автомобиле.

Все ветры в Северном полушарии под воздействием эффекта Кориолиса отклоняются вправо, а в Южном – влево. Поэтому между экватором и 30° северной широты преобладающие ветры следуют по кривой на юго-запад, а следовательно, согласно номенклатуре, называются северо-восточными. То же самое справедливо и для Южного полушария: ветер, возвращающийся на север вдоль поверхности к экватору, смещается к западу, что создает преобладающие юго-восточные ветры. Эти стабильные восточные ветры в тропиках называют пассатами, и они стали жизненно необходимым подспорьем для мореплавателей[553].

Полосу на экваторе, где возвратившиеся северо-восточные и юго-восточные ветры встречаются, современные метеорологи назвали зоной межтропической конвергенции. А морякам она известна своими штилями. Это область низкого давления, для которой характерны слабые ветры или периоды полного затишья, и первыми в нее попали португальские мореплаватели, когда пересекали экватор по пути вдоль африканского побережья в конце XV века. Этот регион мог обернуться бедствием для кораблей – им приходилось неопределенно долго ждать ветра или ловить течение, которое вынесло бы их из мертвой зоны. Парусники могли застрять так на долгие недели, а в жарком влажном климате это могло означать не только задержку доставки груза в порт, но и верную смерть, если кончатся запасы пресной воды. Отчаяние моряков, попавших в штиль в Тихом океане, описывает Сэмюэл Тэйлор Кольридж в «Поэме о старом моряке»:

За днями дни, за днями дниМы ждем, корабль наш спит,

Как в нарисованной воде,Рисованный стоит.Вода, вода, одна вода.

Но чан лежит вверх дном;Вода, вода, одна вода,Мы ничего не пьём.