Александр фон Гумбольдт. Вестник Европы
Шрифт:
Для измерения количества водяных паров, содержащихся в воздухе, необходимо иметь инструмент, его определяющий. Такие инструменты, известные под названием гигрометров, известны уже давно и приготовляются из различных растительных или животных веществ, изменяющихся в сыром воздухе. Так, прежде употребляли для этой цели струны, волосы человеческие (Соссюр), китовый ус (Делюк), расправлявшиеся в сыром воздухе и показывавшие на циферблате степень сырости. Новейшие аппараты, приспособленные для этой цели, конечно, гораздо совершеннее, так как они показывают даже точку, когда вода переходит из газообразного состояния в капельно-жидкое.
Гигрометрические наблюдения Гумбольдта, произведенные им во время его американского путешествия при посредстве аппаратов Соссюра и Гей-Люссака, показали, что в равноденственной полосе Америки воздух в ясные дни содержит значительное количество сырости, превосходящую почти вдвое сырость, замечаемую в средней Европе даже в летние месяцы. Но это замечается только на равнинах; на высотах содержание водяных паров атмосферы падает быстро, так что на значительных горах оно не достигает даже того количества, которое
Нижний предел высоты густых облаков Гумбольдт определил в 615, верхний – в 1 700 – 1 800 туазов. Редкие облака, известные под именем барашков, находятся гораздо выше. Гумбольдт и Бонплан определили высоту их по крайней мере в 4 100 туазов.
Монография Гумбольдта – De l’influence de la d'eclinaison du soleil sur le commencement des pluies 'equatoriales [1818] – представляет особенный интерес потому, что она дает возможность изучать распределение погоды под тропами, как местности, представляющей исходный пункт для всех почти метеорологических исследований. Мы уже выше упоминали, что под тропами все метеорологические явления отличаются необыкновенной правильностью, и не подлежит сомнению, что если бы метеорология начала здесь свои наблюдения, она сделала бы гораздо большие успехи, чем те, которые она может предъявить в настоящую минуту на основании наблюдений, сделанных в умеренном поясе. Гумбольдт изучает здесь распределения времен года. Как у полярных кругов известны только два времени года, холодное и теплое, или время года ночи и дня, так и в тропической полосе их тоже два: жаркое и дождливое, или, по выражению индейцев, время солнца и облаков. В более теплых местностях умеренного пояса дожди падают тогда, когда Солнце стоит низко, т. е. в то время года, которое соответствует нашей зиме. Тогда там период дождей. В местностях же тропических наступает самое дождливое время, когда Солнце приближается к зениту, т. е. в период, соответствующий нашему лету. С декабря по февраль нет там ни облачка на небе; ветры дуют с востока к северо-востоку – это пассат – ветер, приносящий воздух из холодных стран к тем, над которыми стоит солнце. Воздух, переходя из холодных местностей в теплые, нагревается и, как выше упомянуто, при высшей температуре он получает способность принимать в себя больше воды, то при этих условиях, не может быть речи о метеорическом осадке в виде дождя. Там повторяется то же, что случается в наших местностях, когда у нас дует северо-восточный ветер. И у нас стоит тогда ясная погода; но в наших местностях ветер этот постоянно чередуется с юго-западным ветром, приносящим дождь, между тем как под тропами в течение названных месяцев этого не случается. В конце февраля гигрометр начинает показывать увеличивающуюся сырость; ветер стихает и переходит нередко в затишь; на юго-юго-востоке показываются облака; по временам замечаются электрические разряжения; направление ветра переменяется к западу и юго-западу и к концу апреля начинается период дождей и гроз; небо заволакивается грозными тучами; дождь льет в течение целого дня, переставая к ночи. Период этот длится до тех пор, пока солнце не отклонится опять к югу, когда для северного полушария наступает холодное время. Тогда здесь опять начинается северное течение, а с ним вместе и ясная погода.
Гумбольдт не только описал эти явления, но и объяснил их вполне удовлетворительно. По теории Галлея явление пассатных ветров обусловливается совокупным действием Солнца и вращения Земли: первое – причиной движения воздуха к экватору как тому месту, где он теплее; второе – обусловливает вращение на запад. На северном полушарии течению воздуха, направляющемуся из северо-востока к юго-западу, соответствует течение в противоположном направлении; у нас оба течения направляются рядом друг с другом. Сменяя одно другое; в местностях же, лежащих в незначительных широтах, полярное течение находится всегда внизу (пассат), другое же – всегда наверху. Так как от каждого полюса направляется пассат, то они должны где-нибудь встретиться, и они встречаются там, где Cолнце стоит выше, где теплота самая значительная. До тех пор, пока ветер может направляться из более холодного места в более теплое, дождь, по причинам вышеизложенным, образоваться не может; но там, где температура самая высокая, горизонтальное движение в высокой степени пресыщенного водяными парами воздуха прекращается, он поднимается вверх, расширяется, но при этом и охлаждается и теряет часть своей воды, которая и падает в виде тропического дождя.
Пояс, на пространстве которого падают тропические дожди (Kalmenzone [45] ), с которым познакомил нас Гумбольдт, окружает земной шар на пространстве 8-10 градусов ширины. Он прерывается только в Индийском океане муссонами.
Найденные Гумбольдтом законы испытывают, как он сам объясняет, некоторые исключения, обусловливаемые местными причинами. Они и причиной, почему местами горы и берега представляют противоположные периоды дождей.
В нашем климате самое большее количество метеорической воды падает в течение лета, так как это время года отличается самой высокой температурой, вследствие чего атмосфера получает возможность насыщаться большим количеством водяных паров, и с другой стороны – освобождаться от них. Под экватором теплая погода стоит круглый год, в особенности же в период дождей, так что причина, обусловливающая у нас более сильные дожди, сказывается там гораздо сильнее. В то время, как в Европе, по наблюдениям Гумбольдта, редко падает в течение часа больше 4 линий дождя, в Гваяквиле он выпадает в продолжение того же времени 1 8/10 дюйма! Этим объясняется, что под тропами, несмотря на то, что там гораздо больше ясных дней, чем у нас, количество выпадающего там дождя гораздо значительнее, чем в умеренном поясе. Оно там достигает средним числом 70 дюймов (в некоторых местностях и больше!),
45
Области практически полного штиля рядом с Экватором, особенно между 10° южной и 10° северной широты, в т. н. внутритропической зоне конвергентности или экваториальном поясе. В этих областях встречаются постоянно дующие северо-восточные пассаты северного полушария и юго-восточные пассаты южного полушария. Разогревающийся воздух при этом образует крупные формации облаков и поднимается на высоту тропопаузы.
Точно так же как количество дождя в виде исключений может значительно увеличиваться, оно может в некоторых местностях и уменьшаться от влияния местных причин. Так, в Кумане количество его не превосходит 7 и 8 дюймов; вдоль же берега Перу дождь вообще не падает.
VIII
Изобретение цианометра – Изучение рефракции света
Синева неба, свободного от туч, не всегда и не везде одинакова; летом оно темнее, зимой – яснее. Выражение: «итальянское небо», т. е. темное небо, вошло даже в пословицу. Соссюр, сознавая необходимость сравнивать между собой разные состояния синевы неба, придумал для определения их особый инструмент, названный им цианометром. Он состоит из 53 полос, наклеенных на круг представляющих постепенные переходы от белого цвета через все возможные ступени синего до черного, названные им градусами цианометра. Синева данного места неба определяется тождественностью его с одним из этих градусов, определенной непосредственным наблюдением.
Синева неба – есть действие воздуха. Если бы не было его, оно казалось бы нам совершенно черным. Чем плотнее слои воздуха, через которые мы смотрим на небо, тем цвет его больше приближается к белому, и потому синева неба в зените насыщеннее, нежели на горизонте. Измерения этих оттенков, произведенные Гумбольдтом на Атлантическое океане (соответствующие довольно близко определениям Соссюра на Женевском озере), показали, что под 1° высоты, следовательно, очень близко к горизонту, цианометр показывает от 2,5° до 3°; под углом 60°-21°– 22°, а в зените – 22,4°-23,5°. При наблюдениях в зените Гумбольдт нашел, что под тропами синева насыщеннее: в то время, как средняя синева в Париже (при 25° теплоты) 16-17°, она доходит под тропами, тоже на равнине, до 23°. Самые великолепные испанские и итальянские ночи, по уверению Гумбольдта, нельзя сравнить со спокойным величием тропических. У экватора все звезды блестят спокойным планетарным светом; мерцание едва заметно на горизонте. Самые слабые телескопы под тропами кажутся гораздо более сильными; так значительна и постоянна прозрачность тамошнего воздуха!
Если тропический воздух кажется темнее нашего, то из этого следует, что там из числа лучей, исходящих из солнца, пропадает на пути их к земле менее, нежели у нас, а если это так, то понятно, что количество достигающих земной поверхности лучей там больше, чем у нас. Явление это, равно как влияние солнечных лучей на физиологические отправления растений, на их дыхание, цвет, отложение азота, не укрылись от наблюдательности Гумбольдта. Этому ничем не ослабленному влиянию лучей он приписывает и ароматичность горных растений. Им же объясняет он странное чувство расслабления, испытываемое жителями Кито и Мексики, когда они, поднявшись на высоту 3 000 – 4 000 метров, испытывают жгучесть лучей не так ослабленных, как достигшие поверхности земли.
Известно, что луч солнечный, проходя через разные слои атмосферы неодинаковой плотности, отклоняется от своего первоначального направления, описывая на пути кривую линию. Исключение из этого закона представляют только такие лучи, которые, исходя из зенита, направляются к поверхности земли в перпендикулярном направлении, нигде не преломляясь. Как только светящееся тело не находится в зените места наблюдения, лучи тотчас уклоняются, искривляясь тем сильнее, чем больше расстояние от зенита. Так как более плотные слои воздуха находятся внизу, то выпуклая сторона образуемой лучом кривой линии обращена кверху, и потому, следя в направлении последнего пути назад, светящаяся точка кажется нам лежащей ближе к зениту, чем она находится в действительности. Глаз наблюдателя ищет виденный предмет на продолжении того направления, которое имел луч прежде, чем он проник в глаз, и если луч на пути своем изменил свое направление, то глаз не видит светящейся точки в том месте, где она действительно находится. Мы видим, например, изображение предмета в зеркале. Свет прошел в этом случае путь от видимого предмета к зеркалу, отразился в нем, изменил свое направление и проникает по этому новому направлению в глаз наблюдателя. Последний видит таким образом предмет или, вернее, изображение его, в продолженном назад от зеркала направлении, которое имел луч перед непосредственным входом в глаз, т. е. глаз видит предмет за зеркалом.
Вследствие уклонения света от своего пути в воздухе мы никогда не видим звезды, не находящейся в зените, на том месте, где она находится в действительности; она всегда кажется приближенной к зениту; словом, мы видим ее всегда выше, чем она находится на самом деле. Едва только восходящая звезда кажется нам находящейся над горизонтом на высоте около полудиаметра луны; если же мы видим ее на самом горизонте – то она в действительности еще и не показалась на нем.
Из сказанного будет ясно, какую важную роль играет в практической астрономии это свойство света. Если мы желаем основать вычисление пути какого-нибудь светила на наблюдении, то необходимо при этом знать настоящую высоту его, а это невозможно, не зная точно величины лучепреломления.