Вода регулирует климат

Исключительно высокая теплоемкость^* воды привела к тому, что океан стал регулировать климат Земли. Мировой океан превратился в огромный термостат, делающий более устойчивой температуру (и влажность) атмосферы, или в своего рода грандиозную установку для кондиционирования воздуха в мировом масштабе.

^* (Теплоемкость - это количество тепла, которое должно получить тело, чтобы нагреться на 1 °С.)

Вода - самое теплоемкое вещество в природе, она может поглощать большое количество тепла, не нагреваясь при этом так сильно, как другие вещества.

Повесьте пустой котелок над огнем, и он скоро раскалится докрасна. Наполните котелок водой, продержите его над огнем столько же времени, и вода в котелке нагреется всего на несколько градусов. Теплоемкость воды в 10 раз больше теплоемкости железа, в 5 раз больше теплоемкости песка, в 4 раза больше теплоемкости воздуха, поэтому она медленно нагревается и так же медленно отдает свое тепло при остывании. Песок быстро нагревается и быстро остывает, от этого, например, Сахара в летний день превращается в пекло, температура воздуха доходит до 55-56 °С (разумеется, в тени, в северной части пустыни, в поселках Туггурт, Ин-Салах и др.). Ночью температура падает до 20-25 °С, т. е. на 30 °С и более, что после дневного зноя вызывает озноб. В приморских районах таких резких колебаний температуры не бывает.

Поэтому об огромных пространствах, занятых водой на Земле, следует не сожалеть, а радоваться им, так как океан, аккумулировав тепловую энергию, отдает ее постепенно и этим способствует смягчению и выравниванию климата в приморских районах и от сезона к сезону. Именно океан делает нашу планету пригодной для жизни.

Соотношение теплоемкости воды и воздуха таково, что если стометровый слой воды в океане охлаждается на 0,1 °С то воздух над ним нагреется на 6°С.

Многое еще не ясно в механизме теплообмена между океаном и атмосферой и океаном и материками, поэтому эта проблема в настоящее время привлекает геофизиков, океанологов, метеорологов.

Всемирная метеорологическая организация в 1965 г. выступила с проектом глобального эксперимента, в котором наряду с главной задачей раскрыть механизм общей циркуляции атмосферы, чтобы усовершенствовать методы долгосрочных и кратковременных прогнозов погоды, отводилось место для изучения взаимного влияния атмосферы и океана. Осуществляемому в настоящее время проекту было дано название "Программа исследований глобальных атмосферных процессов", или сокращенно ПИГАП.

Особенно заметно на формирование климата материков влияют, как известно, морские течения, образующие в каждом океане замкнутые кольца циркуляции. В некоторые районы течения приносят огромное количество воды, нагретой или охлажденной по сравнению с местными водами. По С. В. Калеснику, около половины переноса тепла из тропических районов в умеренные и полярные осуществляется морскими течениями, при этом на континентах создаются аномалии температуры воздуха.

Наиболее яркий пример - влияние Гольфстрима, мощной системы теплых течений, идущих от полуострова Флорида в Северной Америке до Шпицбергена и Новой Земли. Благодаря Гольфстриму средняя температура января на побережье Северной Норвегии, за Полярным кругом, такая же, как в степной части Крыма,- около 0 °С, т. е. повышена на 15-20 °С. А в Якутии на той же широте, но вдали от Гольфстрима -40 °С!

Убедительным примером влияния холодного течения на климат может служить Лабрадорское течение, омывающее восточные, атлантические берега Канады (точнее, полуостров Лабрадор). Расположенный на той же широте, что Англия, Германия, Польша, но на противоположной стороне Атлантики, Лабрадор представляет собой холодную, слабонаселенную тундру.

Смягчающее влияние на климат оказывает не только водная масса самого океана, но и поступающий с океана в атмосферу водяной пар - он, создавая мощный "парниковый эффект", задерживает до 60% теплового излучения нашей планеты, не дает ей охлаждаться (отеплительный эффект создает и находящийся в атмосфере углекислый газ, перехватывающий до 18% теплового излучения Земли). По расчетам М. И. Будыко, при уменьшении содержания водяного пара в атмосфере вдвое средняя температура поверхности Земли понизилась бы более чем на 5° С (с 14,3 до 9 °С).

Кроме большой теплоемкости воды и парникового эффекта водяного пара, на смягчение земного климата, в частности на выравнивание температуры воздуха в переходные сезоны - весну и осень, заметное влияние оказывают огромные величины скрытой теплоты плавления и испарения воды.

Для того чтобы растопить 1 г льда, имеющего температуру 0 °С, надо затратить 79 калорий; чтобы превратить 1 г воды, нагретой до 100 °С, в пар, надо затратить 539 калорий. А чтобы расплавить железо, нагретое до 3000 °С, надо всего 6 калорий. При обратных процессах - замерзании и конденсации - такое же количество тепла выделяет каждый грамм замерзающей или конденсирующейся воды.

Благодаря высокой скрытой теплоте плавления и испарения воды у нас на Земле, в сущности, и возникают осень и весна. Ведущим фактором изменения "общеземельного" климата является все же солнечная постоянная (2 кал/см² в минуту). Изменение ее на ±10% вызвало бы изменение средней температуры на Земле на ±6 °С.