Первый полет
Первые воздушные шары, способные перевозить пассажиров, были построены французскими братьями Монгольфье. В 1783 году на борту судна из бумаги и шелка полетели первые аэронавты: овца, утка и петух, специально отобранные по физическим показателям. На утку высота не действует, петух – птица, которая не может летать высоко, а овца и вовсе не умеет. За восьмиминутный полет никто из животных не пострадал.
Ураган
Организация, ставшая впоследствии Национальной метеорологической службой, была создана в 1870 году и уже через три года выпустила первое предупреждение об урагане. С тех пор служба занимается исследованием этих штормовых гигантов.
Самые сильные ветры находятся в «стене глаза», необъятном кольцевом облаке, которое окружает глаз – чистую зону со слабыми ветрами и ясным небом в самом центре бушующего шторма.
Президент Улисс Грант основал Бюро погоды США, чтобы «обеспечить проведение метеорологических наблюдений на военных базах внутри континента и в других точках штатов и территорий… и уведомить о приближающемся шторме и его силе на северных озерах или морском побережье с помощью телеграфа и морских сигналов». Новая организация находилась под эгидой министра обороны: чтобы получить результат, требовалась жесткая дисциплина. (С тех пор Бюро претерпело множество изменений, теперь это Национальная метеорологическая служба, часть Национального управления океанических и атмосферных исследований.)
В 1870-е годы океанские суда были плохо оборудованы, чтобы выдержать ураган. Главный метеоролог Кливленд Эббе уже начал делать прогнозы погоды на основе данных, присылаемых ему через «Вестерн Юнион», объединение телеграфных линий на западе США, и Торговую палату Цинциннати. Эббе настойчиво «обрабатывал» своих начальников, чтобы те предоставили ему все необходимое для изучения погодных явлений, чтобы он мог предсказывать их.
Сезон штормов
В июне 1873 года Бюро получило сведения о шторме, проходящем через Карибское море. Казалось бы, ничего страшного, но уже в августе сильный ураган поднялся над Восточным побережьем и затих только у острова Ньюфаундленд. А в сентябре еще два урагана обрушились на Флориду. В те времена ведущим специалистом по ураганам был кубинский священник Бенито Вайнз, который управлял метеорологической обсерваторией в Гаване. В 1877 году он опубликовал работу, в которой описал, как предсказать приближение урагана по движению волн и облаков, но это не принесло особой пользы. 1893 год стал самым смертоносным в истории США из-за серии сильных штормов, захвативших Восточное побережье. В 1898 году Бюро перенесло ураганный центр из Кингстона (Ямайка) в Гавану (Куба), которая более подвержена ураганам. Спустя два года ураган, обрушившийся на Галвестон (штат Техас), унес жизни по меньшей мере 8000 людей.
Эффект Фудзивары
Эффект, названный в честь японского метеоролога Сакухэя Фудзивары, который описал его в 1921 году, возникает, когда два циклона подходят довольно близко друг к другу и ветры притягивают их так, что они начинают вращаться один вокруг другого. Затем штормы меняют направление и в конце концов сливаются в один более крупный и опасный ураган. Этот эффект встречается довольно редко – раз в несколько лет.
Атлантические ураганы образуются далеко в открытом океане из-за погодных явлений, возникающих в пустыне Сахара. Поначалу это тропические депрессии с низким давлением, наблюдатели отслеживают их продвижение на запад. Некоторые превращаются в штормы со скоростью ветра до 120 км/ч. Еще чуть-чуть и шторм становится ураганом. Самые сильные штормы – ураганы 5-й категории (по шкале Саффира-Симпсона), при них скорость ветра выше 250 км/ч.
Что представляет собой ураган?
Постепенно пришло понимание, как устроены сильные штормы. Японский исследователь Сакухэи Фудзивара показал, как ураганы вписывались в общую погодную картину тропической Атлантики. В 1922 году Эдвард Боуи обнаружил, что движение ураганов, как правило, антициклоническое, или противоположное направлению вращения Земли. В Северном полушарии – против часовой стрелки. Однако все эти знания не помогли ураганным центрам оповещать людей об опасности заблаговременно, поэтому ураганы на побережье часто заканчивались сотнями жертв.
Метеорологические спутники
Масштаб урагана довольно трудно оценить. Попытка запечатлеть один из них потребовала развития космических технологий. Первый метеоспутник «Авангард-2» был запущен в 1959 году. Он был оснащен примитивной цифровой камерой, чтобы делать снимки облаков. Снимки получались нечеткими, и от них не было особой пользы. Однако американские ученые, исследующие Землю, продолжили работать с этой системой и с конца 1970-х годов два спутника GOES («геостационарных эксплуатационных спутника наблюдения за окружающей средой») смогли предоставить общий снимок всей Земли (и ураганов).
К концу 1940-х годов картина прояснилась во многом благодаря пилотам, летающим в ураганы. Они должны были фиксировать скорость ветра и изменения атмосферного давления, а также отмечать на карте таинственный глаз – тихое место в самом центре урагана. В 1948 году финский метеоролог Эрик Пальмен доказал, что для возникновения урагана температура воды на поверхности должна составлять минимум 26 °C, а глубина должна быть не менее 50 метров. Воздух над теплым морем плавится от жары. Поднимаясь вверх, он остывает быстрее, чем обычно, водяной пар конденсируется в густые облака. Теплота, выделяемая в процессе конденсации, добавляет энергии в систему, поднимая все больше воздуха и воды с поверхности. Восходящий поток воздуха создает глаз бури. Более холодный воздух, попадая в этот поток, еще больше снижает атмосферное давление в центре системы, втягивая в нее все больше влаги и расширяя зону влияния. Этот процесс будет продолжаться, пока шторм не достигнет суши или не переместится в более холодные моря.
Экспедиция «Челленджера»
Можете ли вы догадаться, что изучает океанография? Это несложный вопрос, так как наука достаточно молодая и берет начало с экспедиции «Челленджера», британского военно-морского корабля королевского флота, переоборудованного в 1872 году для научных целей.
