17.3. Что такое подветренные?
В тех случаях, когда длинный горный хребет расположен под углом, близким к прямому, относительно направления воздушного потока на подветренной стороне хребта могут возникнуть регулярные возмущения потока. Эти возмущения принимают характер стоячих волн, прослеживающихся на значительном расстоянии за хребтом (примерно равном двадцатикратной высоте хребта) и до высоты, в несколько раз превосходящей высоту самого хребта. Это явление чаще всего имеет место при устойчивом и достаточно сильном ветре скоростью не менее 10 м/с, оно бывает особенно четко выраженным при наличии плоской равнины на подветренной стороне хребта. Часто подветренные волны порождают характерные облака линзообразной (чечевицеобразной) формы, располагающиеся ярусами, – слоисто-кучевые, высоко-кучевые и перисто-кучевые. В нижнем, приземном, слое воздуха на подветренной стороне хребта, кроме того, могут наблюдаться замкнутые, так называемые роторные, вихри и связанные с ними облака. Общая картина подветренных волн и облачности показана на рис. 81.
17.4. Какие оптические явления можно наблюдать в горах?
Альпинисты и жители горных селений нередко наблюдают в горах удивительные явления. При тумане или облачности, покрывающей склоны гор в стороне, противоположной солнцу, стоящему невысоко над горизонтом, часто можно увидеть расплывчатые очертания диковинных существ, напоминающих человека, но в несколько раз больше его размерами. Эти существа темно-серой окраски непрерывно меняют форму, то приближаясь, то удаляясь. Иногда над их «головами» виден яркий круг сияния, придающий им еще более загадочный вид, что дало суеверным людям повод принимать их за призраки. Это явление получило название «брокенский призрак» XE "брокенский призрак", по вершине Брокен (горы Гарц в Средней Германии), где это можно видеть довольно часто. Явление это имеет простое объяснение: стоящие на вершине люди попадают в лучи низко стоящего солнца и их тени проецируются на фоне колышущегося тумана или облачности. Капли тумана или облаков разлагают солнечный свет на отдельные лучи спектра, образуя яркое цветное свечение вокруг неясных очертаний верхней части тени, а объемный характер отражающей поверхности тумана или облаков делает изображение тени тоже объемным.
Рисунок 82 поясняет, как возникают в горах подобные оптические явления. Иногда эти явления можно наблюдать и с борта самолета, летящего невысоко над облаками. Вокруг движущейся и колышущейся тени самолета виден ореол свечения – радужные кольца венцов, или глории.
В старину в Западном Китае брокенский призрак был известен под названием «Великолепие Будды» – набожные буддисты совершали паломничество на гору Золотой пик, чтобы удостоиться чести созерцать это «чудо».
17.5. Как возникают снежные лавины?
Лавины, или снежные обвалы, возникают при соскальзывании с поверхности горных склонов накоплений снега. Скорость движения снежной массы лавин – 20-30 м/с. Лавиноопасными считаются склоны крутизной более 15°. Для образования лавины необходима толщина снега на склоне более 40 см. В зависимости от высоты склона и его горизонтальной протяженности объем низвергающегося при лавинах снега может быть очень большим. Иногда он превышает 1 млн. м3, что при средней плотности лавинного снега 0,5 составляет колоссальную массу. Сила удара снежной лавины может достигать 100 т/м2.Непосредственной причиной схода лавин могут быть:
– перегрузка склона после метели или сильного снегопада, когда силы сцепления свежевыпавшего снега с подстилающей поверхностью еще незначительны;
– появление водной смазки между снегом и подстилающей поверхностью во время сильных оттепелей;
– разрыхление нижнего слоя снега из-за повышения температуры в его толще и испарения снега в теплом горизонте.
Таким образом, лавины могут быть сухие и мокрые. В зависимости от характера горного склона лавины могут соскальзывать по всей поверхности склона вне русел (осовы), вдоль русел, по ложбинам (лотковые) и по уступам склонов (прыгающие). Все они представляют большую опасность, но особенно разрушительны прыгающие лавины. Вместе с массой снега лавины нередко несут с собой обломки горных пород. На дне долин они могут формировать насыпи снега; нередко последние служат источниками дополнительного питания ледников.
Как опасные явления лавины прогнозируются, об их предстоящем сходе даются предупреждения. Строительство дорог в горах, сооружение ЛЭП и возведение зданий осуществляются с учетом лавиноопасности местности. Населенные пункты, как правило, располагаются на участках гор, не доступных лавинам. Лавиноопасные участки дорог защищаются противолавинными инженерными сооружениями. Одной из мер предотвращения лавин является также облесение склонов.
Кроме того, существуют активные методы борьбы с лавинами: опасные скопления снега расстреливают из артиллерийских орудий или минометов.
Это теплый сухой ветер. Существует несколько разновидностей фёна: ветер, возникающий при переваливании воздушным потоком горного хребта, ветер, дующий с гор по склону в долину вне связи с переваливанием хребта, и нисходящий поток воздуха в свободной атмосфере в центральной части антициклона. При всех разновидностях фёна решающую роль в развитии процесса играет нагревание опускающегося воздуха в соответствии с известными физическими законами (при сжатии некоторого объема воздуха в связи с ростом давления его температура повышается, а при расширении и понижении давления – падает). По классической схеме фёна воздух, переваливающий горное препятствие, сперва охлаждается, поднимаясь по наветренному склону, а затем нагревается, опускаясь по подветренному склону. Если при подъеме достигается температура конденсации – возникает облачность и могут выпадать осадки, что часто и наблюдается в горах на наветренных склонах. В опускающемся воздухе относительная влажность быстро уменьшается, облака исчезают. Так как изменение температуры воздуха при подъеме и опускании происходит с разной скоростью, то опустившийся вниз воздух может оказаться теплее, чем он был до начала его подъема. В этом и состоит тепловой эффект фёна. Кроме того, фён на подветренных склонах хребтов может размывать облачность атмосферных фронтов, способствовать прекращению или ослаблению осадков и т. п. В разных горных районах фёновые ветры имеют свои местные названия.
Для возникновения фёна должны складываться благоприятные синоптические условия, способствующие направлению воздушного потока через горное препятствие под углом, близким к прямому, по отношению к направлению хребта.
17.7. Чем характерен ветер чинук в Скалистых горах Северной Америки?
Чинук – это ветер типа фёна, наблюдающийся на восточных склонах Скалистых гор. Он может вызывать очень сильные колебания температуры, особенно зимой: в это время они могут достигать нескольких десятков градусов за несколько часов. При высоте перевалов более 2000 м нагревание воздуха может быть очень значительным – более 20,0°C. В котловинах и на равнинах в предгорьях в условиях ясной штилевой погоды зимой температура воздуха бывает очень низкая: около -30°C; когда возникает чинук, пленка приземного холодного воздуха разрушается и на смену ему приходит опускающийся сверху сухой прогревающийся воздух. Зарегистрирован случай, когда температура воздуха в январе менее чем за сутки повысилась при таком процессе на 50°C: от -31 до 19°C!
17.8. Что такое фёновая стена облаков?
Облака, возникающие на наветренной стороне горного препятствия, у вершины его, с подветренной стороны при фёне резко обрываются, образуя длительно существующую неподвижную облачную стену. В действительности с наветренной стороны хребта облака непрерывно продолжают развиваться, но наблюдателю с подветренной стороны они кажутся неподвижными, стоящими стеной, отчего и возник этот термин.
Это холодный резкий ветер, наблюдающийся зимой, как правило, очень сильный. Стремительно спускаясь вниз по невысокому горному склону, он вытесняет располагающийся ниже более теплый воздух. При таком распределении температуры по высоте возникает очень сильная турбулентность, порождающая множество вихрей, ветер у поверхности земли носит шквалистый характер, с резким изменением направления и скорости. Поскольку высота склона, по которому холодный воздух обрушивается вниз, невелика, воздух практически не нагревается. Если горный склон обращен к морю, озеру или другому водоему, то на поверхности последнего образуется сильное волнение, воздух над водой наполняется водяной пылью, пеной и брызгами; при отрицательной температуре воздуха происходит быстрое намерзание льда на всех окрестных предметах, и они обледеневают, как при интенсивном гололеде.
