Может быть, такой вопрос на первый взгляд покажется странным — ну кто же не знает, что такое погода! Это тепло и холод, дождливые и солнечные дни, сменяющие друг друга, ветер, снег…

Однако не все знают, отчего возникают и меняются погодные условия. А чтобы это узнать, сначала нужно выяснить, где происходят те процессы, которые и приводят к формированию различных погодных условий.

Погода зависит от процессов, происходящих в атмосфере. Атмосфера состоит из нескольких слоев, обладающих разными свойствами — разной температурой, плотностью, количеством содержащегося в слоях кислорода и других веществ.

Воздушные потоки в атмосфере постоянно движутся. Именно благодаря этому движению, а также круговороту воды, солнечному теплу и некоторым другим факторам мы и наблюдаем всевозможные погодные явления. Изучением погоды занимается специальная наука — метеорология.

Одним из первых ученых-метеорологов был Аристотель. Около 340 года до н. э. он даже написал книгу, которая так и называлась — «Метеорология». Это название произошло от древнегреческого слова, означающего «изучение метеоров», а метеорами древние греки называли «воздушные, небесные явления» (meteoros — «находящийся в воздухе»); они считали, что метеоры — причина всех стихийных бедствий на земле.

Погодные условия ученые-метеорологи называют метеорологическими элементами: это температура воздуха, его влажность, атмосферное давление, облачность и количество выпавших осадков (дождя, снега, града), скорость и направление ветра, дальность видимости, продолжительность солнечного сияния, температура почвы, высота снежного покрова и т. п., а также гроза, метель, туман и др. Такие явления, как гало и радуга, тоже изучаются метеорологами.

Итак, атмосферный воздух находится в постоянном движении. Это означает, что и погода в разных частях мира тоже меняется. На какой из метеорологических элементов люди обращают внимание в первую очередь? Да, действительно, температура воздуха — один из важнейших элементов погоды.

Температура воздуха в разных точках земного шара очень сильно различается. Самую высокую температуру воздуха ученые отметили в Ливийской пустыне, в Африке. Она составила почти 60 ‘С! Самая низкая на земном шаре температура воздуха отмечена, конечно же, в Антарктиде. Она составила около —90 'С.

Самая благоприятная для большинства людей температура — это 20–25 *С. Правда, коренные жители Севера и тропиков в значительной степени приспособились к «своим» температурам — тем, что обычны в их местности.

А только ли от температуры воздуха зависит ощущение тепла или холода? Вспомните: когда дует холодный и сильный ветер, даже при довольно высокой температуре воздуха бывает прохладно.

Среди элементов погоды мы отметили атмосферное давление. Так называется сила, с которой слои воздуха давят на все, что находится под ними, в том числе и на нас. Само это давление мы не чувствуем. А вот его перепады, то есть изменения в большую или меньшую сторону, чувствует большинство людей. Это ощущение обычно сопровождается неприятными симптомами, например головной болью, слабостью, головокружением и т. д.

В разных областях земного шара атмосферное давление разное. Самое высокое отмечено в Сибири, а самое низкое — в районе тропиков над Атлантическим океаном. Атмосферное давление играет большую роль в формировании погоды, так как от него зависит перемещение воздушных потоков, то есть ветер.

Несильный ветер приносит людям большую пользу: он очищает воздух городов от вредных примесей, несет с собой прохладу в жаркую погоду. Раньше ветер помогал парусным судам бороздить моря и океаны, крутил крылья ветряных мельниц, помогая людям молоть зерно. Но сильный ветер, скорость которого больше 15 м/с, очень опасен. А если штиль (полное отсутствие ветра) длится довольно долго, в воздухе над крупными городами скапливается много пыли и вредных веществ.

В воздухе всегда присутствует некоторое количество воды. Она может пребывать и в газообразном состоянии, и в виде крохотных капелек, и в виде мельчайших ледяных кристаллов. От влажности воздуха, как и от температуры, а также от силы и направления ветра, зависит, насколько хорошо чувствует себя человек, насколько ему тепло.

Еще есть такое понятие, как облачность. Легко догадаться, что речь идет о количестве облаков в небе. Облака — это и есть скопления микроскопических капелек или льдинок, а также водяного пара. Если такие скопления образуются у поверхности земли и не поднимаются высоко, это не облака, а туман. Удерживают все эти капли и кристаллики льда вместе движущиеся потоки воздуха.

Но воздух может «сцеплять» только совсем маленькие капли и льдинки. Однако они растут, и воздух уже не в силах удерживать их. И тогда идет снег или дождь. Бывает и по-другому: капли воды не соединяются, а испаряются, и облака рассеиваются.

Начнем с верхнего яруса. Оказывается, что в разных широтах его высота неодинакова. Так, в тропиках высота верхнего яруса может быть от 6 до 18 километров, а в полярных районах она гораздо ниже — от 3 до 8 километров. Здесь образуются перистые облака, а также перисто-кучевые и перисто-слоистые. Перистые облака имеют рыхлый вид: они словно состоят из отдельных крохотных кусочков. Впрочем, их название говорит само за себя: перистые — словно из порвавшейся подушки вытряхнули кучу перьев, и вот они плывут в небе. Перисто-кучевые облака уже более плотные по виду: они как будто состоят из небольших шариков или же похожи на кудрявых барашков. Перистослоистые облака похожи на полупрозрачную пелену, закрывшую кусок неба. И все виды перистых облаков легко пропускают солнечный свет.

Спустимся пониже. Средний ярус тоже имеет неодинаковую высоту: от 2 до 4–8 километров в зависимости от широты. Как и в случае с верхним ярусом, ближе к полюсам высота снижается. Здесь образуются высокослоистые и высококучевые облака. Высокослоистые обычно светло-серые и закрывают значительную часть неба. Солнечный свет сквозь них пробивается слабо. А высококучевые облака похожи на ряды неравномерно окрашенных бело-серых гряд.

Осталось рассмотреть облака нижнего яруса. Высота этого яруса не превышает 2 километров. Здесь образуются слоистые облака, а также слоисто-дождевые и слоистокучевые. Каковы особенности этих облаков? Слоистые облака плотные, серого цвета. Из таких облаков может идти морось, но не снег или дождь. Слоисто-дождевые, как ясно уже из их названия, обязательно несут дождь или снег. Эти облака тоже очень плотные, серого или свинцового оттенка. Солнечный свет они практически не пропускают. А слоисто-кучевые облака в чем-то похожи на высокослоистые: они тоже имеют вид гряд, но между этими грядами видны полоски неба или легкая облачная дымка.

Однако есть облака, которым все ярусы нипочем. Это кучево-дождевые облака. Они образуются в нижних слоях атмосферы, а затем растягиваются в высоту. Происходит это так. Сначала в небе появляются белые облака с четкими очертаниями, по форме напоминающие купола. Вереница таких облаков в ясном небе обычно является признаком хорошей погоды, но бывает, что такие облака начинают быстро расти, заволакивая небо. В этом случае они приобретают рыхлую структуру. Из таких облаков идут град и ливни, нередко сопровождающиеся молниями и громом. Поэтому кучево-дождевые облака также называют ливневыми, или грозовыми.

Еще один важный элемент погоды — это осадки (дождь, снег, град, морось, снежная и ледяная крупа), которые выпадают из облаков. Вряд ли можно переоценить значение осадков в жизни планеты и человека. Ведь отсутствие осадков или их недостаток могут привести к засухе и неурожаю, а очень большое количество осадков грозит наводнениями. В тех районах, где ежегодно выпадает мало осадков или совсем их нет, образуются пустыни.

Для измерения количества выпадающих осадков используется специальный прибор — дождемер. Ученые считают, что это самый древний метеорологический прибор. В Европе он появился в 1639 году. Его изобрел Б. Кастелли, ученик знаменитого ученого Г. Галилея. Однако на Востоке дождемер был известен задолго до изобретения Кастелли.

Осадки измеряют в миллиметрах: если, например, вы услышите, что за какой-то промежуток времени выпало 15 миллиметров осадков, это означает, что такой была бы толщина слоя воды в данной местности, если бы вода не испарялась, не впитывалась почвой и не стекала бы в водоемы.

Кстати, самая смертоносная разрушительная стихия на планете — это не тайфуны и ураганы, и даже не землетрясения и извержения вулканов, а большие наводнения. От них погибает людей в 3,5 раза больше, чем от других бедствий.

Республику Бангладеш, находящуюся в Южной Азии, называют «страной катастрофических наводнений». Каждый год из-за муссонных дождей и таяния снегов в Гималаях реки Ганг и Джамуна выходят из берегов и затапливают чуть ли не каждый раз 40–50 тысяч квадратных километров.

Но не все осадки ведут себя столь разрушительно.

На юге африканской Республики Того, у побережья Гвинейского залива, есть удивительное место с удивительным названием — Земля вежливых дождей. Обычно в сезон затяжных дождей ливни идут беспрерывно несколько суток подряд, а то и недель. А в этом месте дождь идет глубокой ночью, когда все спят, и после полудня, когда у людей послеобеденный отдых. Правда, случаются сбои, но очень редко…

Разумеется, метеорологи наблюдают за изменением погодных условий постоянно. Сейчас существуют приборы, которые фиксируют даже незначительные колебания влажности, температуры и атмосферного давления. Особенно тщательное наблюдение за погодой ведется на аэродромах. Ведь самолеты могут безопасно летать только при хорошей видимости, когда нет сильного ветра, снегопадов и т. д. Задача метеорологов в данном случае — заранее предупредить о скоплениях облаков, усилении ветра и других неблагополучных для полетов явлениях. Поэтому на аэродромах показания со всех метеорологических приборов снимают через каждые 15 минут. Наблюдение за погодой ведется и на специальных метеорологических станциях, которые находятся в разных точках мира. На этих станциях показания приборов снимают через каждые 3 часа.

Чтобы получить полное представление о каком-либо погодном явлении, его нужно наблюдать с разных точек, ведь воздушные вихри — циклоны и антициклоны — возникают над достаточно большой территорией. Значит, метеорологам надо знать о том, какая погода установилась на всей этой территории. Но как это сделать? Здесь на помощь людям приходят компьютеры, на которых составляют карты погоды (для этого разработаны специальные программы). На карте обозначают все метеорологические станции, расположенные на данной территории, и условными знаками наносят результаты наблюдений за погодой.

Погодные карты называют синоптическими, то есть обзорными. Их составляют через определенный промежуток времени — через 3, 6 или 12 часов. Такие синоптические карты делают не только для поверхности земли, но и для разных слоев атмосферы — ведь именно процессы, происходящие в атмосфере, отвечают за изменения погоды.

Метеорологические службы есть в каждом государстве, но существуют и международные службы метеорологии. Это Всемирная метеорологическая организация и Всемирная служба погоды. Их основная задача — проведение глобальных, то есть охватывающих весь мир, наблюдений за погодой. Между прочим, наблюдения ведутся не только на метеорологических станциях, находящихся на земле, но и посредством космических спутников. Также для отслеживания процессов, происходящих в атмосфере, запускают радиозонды — устройства, которые легко поднимаются вверх вместе с потоками воздуха, а полученные ими данные передаются на станции с помощью специальных приборов. Метеорологи используют в работе и самолеты, оснащенные соответствующей аппаратурой.

Всемирная служба погоды располагает глобальной системой телесвязи. Высокоточная техника быстро обрабатывает полученную информацию, а затем прогнозы погоды на ближайшее время распространяются по всему миру.

Различают такие прогнозы: краткосрочные (на 1–3 суток), среднесрочные (на 4—10 суток) и долгосрочные (на месяц и на более длительный срок).

К сожалению, прогнозы, составляемые синоптиками, не всегда точны. Если прогноз составляется на относительно небольшой срок — не больше недели, то он бывает верен, как правило, на 90 %. И дело тут не в небрежности синоптиков — просто те схемы расчетов, которые применяют при прогнозировании, несовершенны; кроме того, никогда нельзя собрать всю информацию о состоянии атмосферы. Да и влияние особенностей конкретной местности на развитие атмосферных явлений тоже слабо поддается прогнозированию. Конечно, техника постоянно совершенствуется, однако вероятность ошибок останется всегда, потому что в природе всегда возможно что-то неожиданное.

Это относится не только к краткосрочным и среднесрочным прогнозам, но и к долгосрочным. Ясно, что при попытке предсказать изменения погоды на длительное время погрешностей будет гораздо больше. Как показывает опыт работы синоптиков, самое большее время, на которое удается достаточно точно предсказать погоду, — это две недели. И все же долгосрочные прогнозы погоды важны — и для сельского хозяйства и для промышленных разработок, даже несмотря на то, что они всегда очень приблизительны.

Некоторые ученые полагают, что вряд ли возможно разработать методики, которые бы позволили делать по-настоящему точные прогнозы хотя бы на три недели вперед. Однако общее изменение температуры воздуха и осадки предсказать можно.