Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Стало очевидно, что Колумб побывал не на Востоке; но что же он тогда открыл? Европейцы начали догадываться, что, вероятно, земли на западе – это одно сплошное длинное побережье и что они обнаружили не цепочку новых островов, а целый континент: Новый Свет.

Португальцы потратили почти столетие на прокладку пути вдоль африканского побережья, пока наконец не дошли до южной оконечности континента и не обошли ее, открыв проход в Индийский океан. А теперь не прошло и поколения с 1492 года, когда была открыта Америка, как европейские моряки разведали все океаны планеты и совершили первое в истории кругосветное плавание. Это была настоящая революция, знаменовавшая рождение современной глобальной экономики.

Все это стало возможным только потому, что мореплаватели распознали закономерности попутных ветров и течений по всему земному шару, и именно это и задало торговые пути, приносившие в Европу несметные богатства. Но по какой причине на земном шаре возникают чередующиеся полосы преобладающих ветров, которые, в свою очередь, запускают огромные карусели океанских течений?

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»:

Расположение зоны межтропической конвергенции зависит от поднимающегося воздуха, нагретого солнцем, поэтому в разные времена года она несколько смещается к северу и к югу от геометрической линии экватора. А поскольку летом суша нагревается быстрее океана, континенты отодвигают полосу зоны межтропической конвергенции дальше от экватора. Поэтому она идет по обхвату планеты почти что по синусоиде – по волнистой линии. От этого точное положение и ширину зоны межтропической конвергенции трудно предсказать, что увеличивает для моряков опасность попасть в полосу штилей.