Механизм влияния приливных колебаний на погоду

© Ерашов В.М.

В настоящее время есть возможность не только фиксировать малейшие колебания скорости вращения Земли (этим занимается Служба вращения Земли), но и прогнозировать большинство этих колебаний заблаговременно. Это возможно потому, что самые большие колебания скорости вращения Земли носят приливной характер, то есть, возбуждены гравитационным воздействием на Землю Луны и Солнца. Если мы посмотрим на график таких колебаний [2]), то бросаются в глаза колебания близкие к месячным, у них самая большая амплитуда. Как они возникают? Ответ простой, Луна движется по эллиптической орбите, то приближаясь к Земле (в перигее), то удаляясь (в апогее). Когда Луна приближается к Земле, приливные силы растут, они деформируют Землю, растягивая в экваториальной области и сжимая по полюсам. Меняется момент инерции Земли, чем больше приливные силы, тем больше вздутие по экватору и тем больше момент инерции. А чем больше момент инерции, тем меньше скорость вращения. Наглядный пример, фигурист на льду при вращении раскидывает руки, его скорость вращения замедляется, прижимает руки, скорость вращения растет. Помимо расстояния между Землей и Луной на прилив сильно влияет положение на орбите Солнца, Земли и Луны. Когда они выстраиваются в одну линию, прилив растет (новолуние, полнолуние), когда Луна уходит в сторону (четверть), прилив убывает. На скорость вращения Земли влияет суммарный прилив от этих двух компонент, он и изображен на графике. Далее уточним, что прилив бывает в самом теле Земли (земной), в океане (океанический) и в атмосфере (атмосферный). Любой из этих приливов вычисляется по одним и тем же формулам, то есть приливные силы, действующие на единицу массы, практически одни и те же, что в земле, что в океане, что в атмосфере, но вот подвижность этих всех сред разная. Хорошо известно, что подвижность океана куда как выше, чем тела Земли, потому и приливы в океане гораздо мощнее земных. Подвижность – это, по другому говоря, сопротивляемость деформирующим силам. Естественно, тело, близкое к твердому, имеет сопротивляемость выше, чем жидкий океан. А подвижная атмосфера должна оказывать еще меньшую сопротивляемость, чем жидкий океан, воздух более текуч, чем вода. Значит, размах приливов в атмосфере должен быть гораздо большим, чем в океане. До настоящего времени ученые изучением приливов в атмосфере практически не занимались, не видели в этом нужды. Поэтому и приходится оценивать приливные явления в атмосфере путем сравнения амплитуды приливных колебаний земных и океанических и дальше через подвижность эстраполировать на атмосферу. Из этих рассуждений следует, что при росте прилива должны быть значительные движения воздушных масс из средних и высоких широт в экваториальную область и поднятие вверх. Наоборот, при уменьшении приливов возвращение в средние и высокие широты и опускание.

В метеорологии известно, что основные перемещения воздушных масс в атмосфере Земли вызваны действием, так называемой, тепловой машины первого рода. Разговор идет о том, что под действием солнечных лучей вода в океанах в экваториальной области нагревается сильнее, чем в средних и низких широтах. Там же и происходят наиболее сильные испарения, которые поднимаются на высоту порядка десяти километров. Далее происходит конденсация влаги и выпадение осадков, избыток воздушных масс, увлеченных парами на эту же высоту, прямо вниз опуститься вслед за осадками не может, мешают новые порции восходящих потоков, поэтому они приземляются в более высоких широтах в виде антициклонов. Эти опускающиеся воздушные потоки Кариолисово ускорение в Северном полушарии закручивает по часовой стрелке, а в Южном против. Именно тепловая машина первого рода ответственна за западный перенос воздушных масс в средних и высоких широтах. Крутящиеся антициклоны через трение увлекают воздушные массы средних широт с запада на восток, а в экваториальной области с востока на запад. Они так же способствуют и рождению циклонов, иногда происходит отрыв периферийных воздушных потоков от антициклонов (трение с антициклонов на периферии «снимает стружку»), которые способны зародить циклон, особенно при наличии восходящих потоков.

Как же взаимодействует тепловая машина первого рода с атмосферными приливами? Рост прилива в экваториальной области сопровождается усилением восходящих потоков, а следовательно прилив, сначала накапливает избыточные воздушные массы на какой-то высоте, а затем при уменьшении усиливает антициклонические вихри. Напомним, при росте прилива, должны преобладать воздушные потоки со средних широт в экваториальные, и восходящие. При уменьшении прилива наоборот. Таким образом, используя график приливных колебаний скорости вращения Земли, который достаточно легко прогнозируется, можно прогнозировать основные тенденции перемещения воздушных масс в атмосфере. По мере накопления статистики и развития теории среднесрочное и долгосрочное прогнозирование погоды будет прогрессировать, благо механизм влияния приливных колебаний на погоду обозначился.

Первоисточники

1. Владимир Ерашов «Атмосферный прилив и погода» http://www.randewy.ru/gml/erashov41.html

2. Н.С.Сидоренков, К.Бизуар, Л.В.Зотов, Д.Салстейн «Момент импульса атмосферы», Природа, №4, 2014г.