Вопросы о погоде - Павел Астапенко

Искусственный климат внутри палаток не обеспечивает сохранение зоны комфорта. В палатке, пока горит печка, наверху тепло, а у пола – холодно. В балках хотя и тепло, но трудно обеспечить нормальный воздухообмен и потому внутри них повышенное содержание углекислого газа. В стационарных домиках условия наиболее благоприятные, в них вполне достижим режим комфорта, но в таких домах постоянно ощущается излишняя сухость воздуха, поскольку наружный воздух в силу низких температур отличается очень незначительной абсолютной влажностью. Это становится заметным уже в первые часы пребывания внутри такого стационарного домика: отпадает необходимость пользоваться полотенцем – после умывания лицо и руки мгновенно становятся сухими. Это наиболее характерная черта искусственного климата в помещениях полярников. Вторая черта – недостаток дневного света даже летом, во время полярного дня, и его полное отсутствие зимой, во время полярной ночи.

19.16. Как в Антарктиде зимовщики строят свои жилища, оберегая их от снежных заносов?

В зависимости от места расположения станции ее жилые домики строят под снегом или, наоборот, поднимают над ним на своего рода сваях из труб, с тем чтобы снег, переносимый ветром, не заносил дома.

Если научную станцию сразу строят из расчета укрытия ее жилых помещений под снегом, то все строения размещают на дне вырытого в снегу тоннеля глубиной 5 – 6 м; над крышами домиков вровень с местностью тоннель закрывают гладким перекрытием, по поверхности которого свободно переносится снег, не отлагаясь и не накапливаясь. Если домики поставить просто на снегу, их за два-три зимних сезона занесет снегом так, что они окажутся погребенными под многометровой снежной толщей. Под тяжестью снега крыши домиков могут обрушиться.

19.17. Что собой представляют и для чего используются микроклиматические камеры?

Помещения, в которых можно искусственно создавать требуемые климатические условия, называют микроклиматическими камерами. В них можно задавать любой режим температуры, влажности и ветра. Существуют и такие камеры, в которых можно задавать режим радиации.

Используются микроклиматические камеры для исследований теплового состояния людей и животных при различных режимах температуры и ветра, а также для определения теплозащитных свойств различных образцов одежды и оценки способности человеческого организма к адаптации в экстремальных условиях, к восстановлению теплопотерь.

Такого рода исследования в микроклиматических камерах широко практикуются в Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте в Ленинграде при подготовке полярных экспедиций. Камеры позволяют создать и сохранять в течение нескольких часов режим холода и сильного ветра, сильного холода и слабого ветра и т. д. Например, -28 ± 0,9°C и ветер 6,1 ± 0,4 м/с или -36 ± 0,9°C и ветер 2,5 ± 0,2 м/с.

По результатам испытаний людей и одежды в микроклиматической камере можно определять доступную продолжительность пребывания на морозе человека в различной одежде.

19.18. Какой микроклимат поддерживается в кабине самолета при полетах на различных высотах?

Микроклимат в кабине самолета искусственно поддерживается на уровне условий, соответствующих зоне комфорта. Для этого работает система кондиционирования воздуха, автоматически регулирующая режим температуры и влажности, а также атмосферного давления внутри кабины самолета. Герметичность кабины позволяет поддерживать атмосферное давление, равное примерно 3/4 нормального давления на уровне моря даже при полетах на самых высоких эшелонах в нижней стратосфере, где давление вне кабины в три-четыре раза меньше, чем на уровне моря. Забортный воздух, прежде чем поступить в кабину самолета, нагревается до обычной комнатной температуры и сжимается в турбокомпрессоре. Одновременно в нем происходит разрушение значительной части избыточного озона, что также очень важно, так как озон оказывает освежающее действие только при небольшой его концентрации, обычной в приземных слоях атмосферы. Если же концентрация озона в воздухе достигает более одной десятимиллионной части по объему, то озон начинает оказывать токсичное влияние на человеческий организм.

19.19. Почему необходимость снижения концентрации озона внутри кабины самолета возникает лишь на больших высотах?

Воздух у земной поверхности содержит незначительное количество озона, составляющее стомиллионные доли по объему. К такой его концентрации или несколько большей человеческий организм привык, в этом случае озон не является для него токсичным. С высотой в атмосфере содержание озона возрастает, но его концентрация в тропосфере остается в пределах допустимой. Однако уже в стратосфере, выше тропопаузы, концентрация озона резко возрастает и несколько превышает допустимую уже на эшелонах полетов обычных дозвуковых самолетов в нижней стратосфере, а на эшелонах полетов сверхзвуковых самолетов, приближающихся по высоте к уровню максимальной концентрации озона (21-26 км), превышает ее уже в несколько раз. Воздух, подаваемый в кабины сверхзвуковых самолетов, должен пропускаться не только через турбокомпрессоры, но и через специальные фильтры, освобождающие его от избыточной концентрации озона, поскольку в турбокомпрессорах разрушается только 75 – 90% количества озона, превышающего допустимый уровень.

КАВЕРЗНЫЕ ВОПРОСЫ МАЛЕНЬКИХ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ

Наряду с бесчисленными «почему» об окружающем их мире, дети имеют обыкновение задавать старшим вопросы и о погоде, и при этом чаще всего самые неожиданные. Не всегда на эти вопросы легко ответить, и не только потому, что не все очевидные вещи доступны пониманию ребенка, но еще и потому, что дети, с их наблюдательностью, способны останавливать внимание на деталях, ускользающих от внимания взрослых. Ниже приводятся вопросы и ответы на них из числа тех, с которыми пришлось столкнуться автору в беседах с внуком и его сверстниками, а также с их родителями, просившими помощи для удовлетворения любознательности своих маленьких «почемучек».

Следует признаться, что не на все поставленные ребятами вопросы автор сумел дать исчерпывающий ответ, но он стремился избегать упрощений, способных породить ошибочное понимание сути сложного природного явления, и в каждом случае – дать хотя бы основы верных представлений, которые со временем могут быть расширены и углублены, но не будут нуждаться в исправлениях.

Интересно отметить, что дети о погоде, как и вообще о всех природных явлениях, значительно чаще спрашивают, находясь за городом, в деревне или на даче. Расширение круга наблюдений, возможность видеть весь небосвод до самого горизонта, воду в речках или озерах с естественными берегами, а животных – не в клетках, а на свободе, стимулирует процесс познания окружающего мира, порождает потребность спрашивать о вещах, далеких от сиюминутных нужд. К примеру, в городе ни один из всех знакомых мне ребят не спросил, глядя на небо: «Какие это облака, почему они все в завитушках?» или: «Где кончается небо? У него есть дно?»… Такие вопросы задают, гуляя в поле, на берегу моря или на лесной поляне. Конечно, о погоде дети спрашивают и в городе, но это совсем другие вопросы. Во всяком случае, у тех, с кем мне приходилось общаться. Итак, обратимся к вопросам о погоде, интересующим наблюдательных ребят.

20.1. Почему так бывает: зимой с крыш вода капает, а на улице мороз, по радио сообщают, что температура воздуха несколько градусов ниже нуля?

Дело в том, что по радио сообщают температуру воздуха, измеренную на площадке метеорологической станции, в специальной будке, на высоте 2 м над земной поверхностью. Место для площадки выбирается свободное от застроек, хорошо продуваемое ветрами и освещаемое солнцем. На показания приборов на метеорологической площадке не должны оказывать влияния никакие искусственные сооружения, там должны сохраняться естественные условия данной местности. Крыши же городских домов, как и стены, – в иных условиях. Зимой дома отапливаются, внутри городских зданий искусственно поддерживается более высокая температура воздуха, чем снаружи. Тепло внутренних помещений дома передается его стенам и крыше. При небольших морозах, о которых сообщается по радио, температура крыш зданий может быть на несколько градусов выше, то есть может оказаться положительной, достаточной для таяния лежащего на крышах снега. Поэтому-то при отрицательной температуре воздуха с крыш городских домов может капать вода.

20.2. Почему при морозе из выхлопных труб автомобилей вылетают клубы пара, похожие на облака, а при другой погоде – только дым?