Текст книги "От звезды до росинки. 120 удивительных явлений природы"

14 Видеть облака (часть 1)

ГДЕ И КОГДА: в горах ясным облачным днем

Поднимаясь ввысь над поверхностью горных склонов, воздух переходит из областей высокого давления – вблизи земной поверхности – в области низкого давления. При этом он расширяется и охлаждается, конденсируется водяной пар. В горах часто можно наблюдать, как над горными вершинами, когда ветер дует с нужной стороны, образуются облака, повторяющие порой рельеф земной поверхности (рис. 13).

Рис. 13. Горные облака

15 Видеть облака (часть 2)

ГДЕ И КОГДА: между высотными домами в дождливый ветреный день или в горах

1. Когда в дождливый ветреный день стоишь между городскими высотками, рядом с крышами иногда видны клочья тумана, которые, кружась, опускаются вниз и при этом рассеиваются. Это процесс, обратный тому, который приводит к образованию облаков над горными вершинами: когда туман попадает в область более высокого давления (т. е. вниз), он нагревается. А в теплом воздухе туман рассеивается.

2. Тот, кто живет у подножия гор, знает природное явление, в котором этот феномен отчетливо проявляется: конечно, это знаменитый альпийский ветер фён. «Падая» со склона горы, воздух нагревается, дует теплый ветерок, который вполне может вызвать головную боль. При этом небо остается чистым. Кстати говоря, фён бывает не только у подножия Альп. В менее явной форме он встречается в речных долинах, где ветер спускается по склонам.

16 Одеяло из облаков (часть 1)

ГДЕ И КОГДА: в саду на рассвете, после безветренной звездной ночи

1. Днем облака закрывают солнце и понижают температуру: становится прохладнее. А как они действуют ночью? С точностью до наоборот: становятся похожими на одеяло. Ведь Земля теплая – благодаря дневному солнечному излучению (кроме того, немного тепла выходит на поверхность и из земных недр). По ночам Земля отдает свое тепло космосу, и чем больше отдает, тем свободнее становится путь туда. Облака уменьшают ночное излучение, они подобны занавесу, который закрывает земную сцену и тем самым препятствует уходу тепла в космос. Этот эффект менее известен, чем охлаждающее действие облаков днем, потому что по ночам мало кто обращает на них внимание: темно же. При этом совсем не трудно почувствовать разницу между облачными и безоблачными ночами. Ее можно даже заметить по утренней росе.

2. Роса выпадает на лугу только ясными звездными ночами, когда относительно безветренно. Если ночью небо затянуто тучами, то утром росы либо не будет вовсе, либо ее окажется существенно меньше. Облака уменьшают охлаждение вблизи земной поверхности. Если всю неделю ветра практически не было и температура не менялась (например, в середине лета), то эта разница становится довольно заметной. Рано утром после ясных звездных ночей воздух бывает восхитительно свеж. Если же ночь выдалась облачной, воздух ранним утром ощутимо более теплый, будто застоявшийся. И росы тогда на лугу не будет.

3. Значит, ночью облака «греют»! Как одеяло. И не только облака, но и сам воздух в некоторой степени уподобляется одеялу. Особенно заметно это высоко в горах, где еще и потому намного холоднее, чем в низине, что воздух там менее плотный. Если бы воздушная оболочка Земли и в низких широтах была такой же тонкой, как в высокогорных областях, то температура там была бы такой же, как высоко в горах. Так называемые парниковые газы, содержащиеся в воздухе, например водород, а также малые доли углекислого газа и метана, препятствуют излучению тепла в космическое пространство и тем самым повышают температуру вблизи земной поверхности. Эти газы, так сказать, – более плотный воздух, в различной степени обогащающий нормальный воздух, который состоит из кислорода и азота. Мы, люди, выбрасываем в атмосферу большие количества плотного воздуха – прежде всего CO₂, а также метана и других газов, что усиливает естественный парниковый эффект.

17 Одеяло из облаков (часть 2)

КОГДА: лунной ночью, когда облака-барашки несутся по небу, а луна то показывается, то снова прячется

НАМ ПОНАДОБЯТСЯ: ртутный или цифровой термометр, карманный фонарик

1. Согревающее действие облачного одеяла ты можешь отчетливо наблюдать теплыми лунными ночами, когда небо местами ясное, местами затянуто тучами. Для этого положи термометр на траву на открытом пространстве (не под деревом или поблизости от навеса).

2. Когда облака затягивают небо, температура повышается на один-два градуса. Когда окно в космос открывается снова, показания термометра падают, часто ты можешь даже почувствовать спад температуры, и тебе покажется, будто в этот момент образуется больше росы. Тот, кто хотя бы раз наблюдал это странное явление, поймет, почему алхимики верили, будто луна и звезды посылают росу непосредственно из космоса. Роса считалась звездной водой, ей отводилась особая роль в процессе превращения металлов.

3. Такими ночами, когда луна то выходит из-за облаков, то скрывается снова, стоит подольше не ложиться спать, и не только ради того, чтобы понаблюдать за температурой. Вид луны, которая светит из-за облаков, образуя на небе то светлый ореол, то пурпурные пятна, просто чудесен!

18 Облачное великолепие

ГДЕ: в горах

1. Облака можно увидеть повсюду. Но в горах их красота многократно усиливается – так же, как вода в горах кажется великолепнее и многообразнее, чем где-либо еще. Некоторые явления, связанные с облаками, можно наблюдать как в горах, так и на равнине, а некоторые – только в горах.

2. Приблизившись к облакам, можно оказаться внутри них. В горах все облака кажутся более живыми, чем где бы то ни было: начиная с невесомого облачка, которое горный ветер подхватывает и уносит ввысь мимо сосновых вершин, и заканчивая мрачным чудовищем, которое мерцает зеленоватым светом, вдруг зависает над головой путника, мечет молнии и обрушивает на него самые настоящие водопады.

19 Увидеть привычное новыми глазами: воздух

Воздух, как правило, неощутим и невидим; только в особых ситуациях, например, когда горячий воздух поднимается и создает рябь, мы замечаем, что тут что-то есть.

Из школьного курса нам известно, что воздух состоит из определенных газов, но слова «газовая смесь», которые всегда употребляются в данном контексте, вводят в заблуждение. Они предполагают, что речь идет о более или менее произвольном скоплении атомов и молекул. Такие механистические воззрения примитивизируют сие чудесное творение. Прежние времена нас опередили. Для Посидония, наиболее выдающегося натурфилософа-стоика, воздух точно был не скоплением атомов, а одним из органов Земли, частью тела Космоса, «вросшей» между небом и землей.

Современные исследователи атмосферы тоже рассматривают воздух в качестве органа, части тела природы. Воздух – нечто несравнимо большее, чем простая газовая смесь! Он понимается как сложный, комплексный продукт земной биосферы, которую Земля и населяющие ее живые существа поддерживают в состоянии хрупкого равновесия. Например, то, что кислорода в атмосфере содержится ровно 21 %, с точки зрения жизни, вовсе не является случайностью. Если бы содержание кислорода было на несколько процентов выше, около 25 %, то даже влажная растительность, однажды воспламенившись, продолжила бы гореть. Поэтому даже минимальные изменения воздуха могут иметь большие последствия.

20 Гром и молния

КОГДА: в грозу

1. Пожалуй, нет другого природного явления, которое имело бы такое религиозно-историческое значение, как гроза. Наши предки видели в ней сверхъестественную силу, которая изъявляет свой гнев. Во времена христианства гроза долго считалась проявлением гнева Господня. Многие важные решения приходились и приходятся на моменты грозы.

2. Еще во времена Античности натурфилософы пытались объяснить грозу чисто природными причинами. С тех пор удалось более точно выяснить, отчего возникает молния. Однако с громом дело у физиков и по сей день обстоит неважно.

3. Когда мы слышим гром, наш слух воспринимает удивительно многообразный, загадочный шум, оказывающий сильное эмоциональное воздействие. Он дробится так же, как молния ломается зигзагом. За первым ударом следует раскат грома – звук такой, будто рушится высокая башня. Но это только начало громового представления. После нескольких ударов молнии гром начинает кружиться. Тогда нам кажется, что он нас подкарауливает, расставляет вокруг нас свои сети, чтобы внезапно с грохотом выскочить прямо на нас. Потом шум снова становится таким, будто мимо нас проезжают гигантские колесницы. Часто гром представляется нам танцем могущественных ду́хов, у которых на уме лишь одно: напугать нас, внушить нам ужас.

4. В прежние времена люди считали, что гроза – это борьба богов и титанов. Когда титаны падают, гремит гром. Или же это один из могущественных богов, например Тор, едет в своей колеснице. А христиане думали, что это апостол Петр играет в кегли. Нас уже не удовлетворяют эти образные объяснения, которые, однако, удивительно точно передают сущность грома.

III. Солнце

«Когда светит солнышко, снова настает теплая погода, тогда папа обнимает маму, да, когда светит солнышко, настает по-настоящему теплая погода!» Этот куплет кельнской группы „De Black Foos“, как бы дурацки он ни звучал, четко выражает суть нашего отношения к солнцу. Мы радуемся «солнышку», потому что тогда «настает по-настоящему теплая погода». «Солнышко» хорошо нам знакомо, каждый ребенок может нарисовать «солнышко», а внизу папу с мамой, держащихся за руки.

Ясно как день: наши представления о солнышке находятся на уровне каменного века или и того хуже, поскольку любой среднестатистический человек, живший в каменном веке, знал о солнце намного больше среднестатистического европейца. Да и я сам не являюсь исключением.

Например, еще пару лет назад мне было абсолютно непонятно, чем южный балкон лучше северного. Да, солнце было до такой степени мне безразлично, что ни в одном из тех мест, где мне доводилось жить, я не присматривался, где именно оно встает, где находится в полдень и где садится. Я проходил через многие двери и ворота, но никогда не мог сказать, выходят ли они на север или на юг, на закат или на восход. Звучит парадоксально, но солнце настолько вездесуще, что мы редко обращаем на него внимание.

Так называемые жители каменного века, т. е. люди, населявшие Европу несколько тысячелетий назад, так интересовались солнцем и его путем, что даже придумывали специальные приспособления, где солнце в определенные дни года светило между определенными камнями. Потому что бывают дни, когда солнце ведет себя не так, как обычно, – дни солнцестояния. Зимой дни становятся все короче и короче – это означает, что солнце проделывает все более короткий путь по небу. Но меньше всего этот путь 21 декабря. С этого дня его дуга перестает уменьшаться, а наоборот растет, ширится, пусть и мучительно медленно поначалу.

Этот процесс полон драматизма! Ведь, наблюдая уменьшение солнечной дуги, мы недалеки от мысли, что так оно и будет продолжаться до тех пор, пока однажды солнце не взойдет всего лишь на минуту! В самом деле, когда приближается 21 декабря, солнце словно замирает в нерешительности, не исчезнуть ли ему вовсе, кажется, будто оно топчется на месте. Именно это побуждало людей в каменном веке устраивать празднества и подносить солнцу дары, чтобы дать ему силы снова отправиться в дальний путь по небу. Не раздумывая ни минуты, люди разводили огромные костры, сталкивали со склонов холмов горящие деревянные колеса, чтобы помочь солнцу, приносили ему жертвы.

Большинство тех гигантских сооружений, что строили люди в начале каменного века, христианские миссионеры сочли атрибутами Дьявола и снесли. Или же они мешали земледелию и вынуждены были уступить место полям. А вот в Стоунхендже на юге Англии большой круг из камней сохранился.

Когда-то культ Солнца был распространен по всему миру, повсюду можно встретить сооружения, которые в особые дни – дни солнцестояния – обрамляли солнце.

Люди того времени куда теснее нас общались с солнцем, находили более многообразное применение его привычкам и небесным маршрутам. Солнце было одновременно часами, календарем и компасом. Подобно звездам, оно помогает ориентироваться далеко за пределами нашей видимости. Когда люди поняли, что в полдень солнце всегда – летом, весной, осенью и зимой – находится в одной и той же точке небосклона, то обрели путеводитель, значение которого трудно переоценить. Эту функцию солнце имеет и для многих животных. А у нас, современных людей, вместо этого есть приборы: часы, календарь, компас. Солнце больше не дает нам советов, не подсказывает, который час, когда сменяются времена года. Можно сказать, что мы прекратили общение с ним. Оно стало для нас немым. Мы ценим его только в качестве источника тепла, света и энергии.

Я и сам только недавно начал общаться с солнцем, заново знакомиться с ним. Три-четыре года назад я стал присматриваться, чем путь Солнца летом отличается от его пути зимой, а когда путешествую, то смотрю, где находится солнце в других местах. Штарнбергское озеро особенно подходит для этой цели, потому что оно простирается с юга на север, как огромная стрелка компаса. Если смотреть в направлении Альп, солнце восходит слева, а справа оно заходит.

Так я раз за разом открываю для себя великий космический порядок, который Солнце дает времени и пространству, любуюсь красотами восхода по утрам и заката по вечерам. Постепенно я снова начинаю приближаться к уровню каменного века.

Открой для себя свет!

21 Стоунхендж на окне

ГДЕ И КОГДА: в солнечный день у окна, которое выходит на восток, по возможности без занавесок, чтобы солнечный свет беспрепятственно проникал в комнату

НАМ ПОНАДОБЯТСЯ: самоклеющийся листок, в котором нужно прорезать маленькое круглое отверстие диаметром около сантиметра, штук двадцать маленьких круглых наклеек (купить их можно в книжном магазине). Если круглых наклеек у тебя нет, можно использовать звездочки, сердечки или другие маленькие наклейки – главное, чтобы они были одинаковыми.

1. Если в твоем доме есть окно, которое выходит на восток, ты можешь круглый год наблюдать путь солнца: в марте оно восходит над домом Мюллеров, в апреле – над домом Майеров, а в июне – над домом Шмидтов. Чем ближе июнь, тем севернее восходит солнце и тем больше дуга, которую описывает солнце. После 21 июня место восхода солнца постепенно снова смещается на юг. Дни становятся короче. Опыт, который провел физик Роланд Сцостак, позволит тебе иначе наблюдать путь солнца. Эксперимент гораздо проще, чем выглядит на бумаге. И он вправду работает! Вот руководство.

2. Возьми самоклеющийся листок с круглым отверстием и солнечным утром, когда солнце светит в окно, приклей этот листок на стекло; он должен прилегать как можно плотнее и не топорщиться, как это часто бывает с самоклеющимися листками. Далее мы будем называть этот листок «вспышкой», потому что он действует наподобие вспышки фотоаппарата. На противоположной стене появится тень листочка. Точно посередине этой тени тебе нужно приклеить на стену наклейку, которая будет служить отметкой. Она будет оставаться на месте, тогда как «вспышку» мы впоследствии будем передвигать.

Рис. 14. Проследим за движением солнца

3. Спустя короткое время – уже через 10–15 секунд – ты заметишь, что «вспышку» на окне нужно немного передвинуть, чтобы отметка на стене по-прежнему находилась в середине тени. Так быстро перемещается солнце! Его движение, которое в повседневной жизни мы лишь слепо принимаем на веру, здесь становится почти зримым.

4. Есть простой способ изобразить, как поднимается солнце: когда ты разместишь самоклеющийся листок на окне так, что неподвижная отметка на стене окажется точно в центре круглого отверстия, приклей (на сей раз на оконное стекло, где находится «вспышка») посередине прорези в листке кружок, звездочку или сердечко (рис. 14). Если ты продолжишь это занятие, то через 30–40 минут на окне появится ряд кружков, изображающий путь солнца. Если клеить эти кружки через равные промежутки времени, скажем, пять минут, то получится самое настоящее жемчужное ожерелье. На каждом кружке записывай время и дату.

5. Повторив этот опыт через несколько дней в то же самое время, ты будешь удивлен: на этот раз солнце появится в другом месте, его путь будет несколько отличаться от того, что был раньше, например он сместится немного вправо. Если ты будешь проводить этот эксперимент несколько дней подряд, на твоем оконном стекле окажется целое семейство кружков. Кроме того, ты установишь следующую закономерность: весной, когда дни становятся длиннее, путь солнца смещается все дальше на север. После летнего солнцестояния его дуга становится короче. Оно позже восходит и раньше садится. 8 декабря бывает самый ранний закат. Потом время и место заката солнца более 11 дней остаются практически неизменными, а с 20 декабря солнце снова постепенно начинает садиться позже. А с восходом – наоборот: только через неделю после зимнего солнцестояния, ориентировочно 28 декабря, бывает самый поздний восход солнца.

6. Путь солнца не всегда одинаков, как думают некоторые! Еще одна причина, чтобы исследовать его внимательнее. Ты становишься свидетелем природного процесса, который кажется таким величественным в своей неподвластности внешним воздействиям, столь глубоко затрагивает нашу повседневную жизнь. То, что мы проделали с помощью нескольких наклеек на окне, отмечающих путь солнца и места, где оно восходит над горизонтом, прежние культуры сами вписывали в пейзаж – с помощью каменных глыб. Правда, таким образом они могли отметить лишь те остановки солнца, что находились вблизи горизонта, зато как внушительно! Стоунхендж – сооружение времен каменного века. Большие камни отмечали восход или заход солнца и луны – не каждый день, а по определенным, особым датам. Без сомнения, Стоунхендж использовался прежде всего для отправления культа, но это сооружение также позволяло датировать, а может, даже предсказывать солнечные затмения. Подобные сооружения – чудесная возможность узнать кое-что о солнце. В Рурской области на склоне Хоэварда были созданы наблюдательные станции, расположенные по кругу с учетом астрономических особенностей, которые, подобно Стоунхенджу, позволяют наблюдать движение солнца, луны и звезд. Похожий планетарий под открытым небом есть под Веной – звездный сад Георгенберг.

22 Тень

КОГДА: в солнечный день

НАМ ПОНАДОБИТСЯ: остро заточенный простой или цветной карандаш, который может стоять вертикально. При необходимости ты можешь закрепить карандаш подходящим материалом (например, пластилином). Кроме того, нам понадобятся лист бумаги и точные часы

1. Наши тени могут быть как очень короткими, так и очень длинными – в зависимости от времени суток. Всем известно, что в полдень тени самые короткие. Но так ли это?

2. Возьми палку и установи ее вертикально на ровной поверхности, например на солнечной веранде или на газоне. Так ты сможешь наблюдать за движением тени. Клади там, где она заканчивается, мелкие камушки – это самый простой способ следить за ее перемещением. Если хочешь добиться более точных результатов, возьми короткий карандаш и поставь его на листе бумаги на солнце. При необходимости ты можешь закрепить карандаш, например при помощи шарика пластилина. Понаблюдай в течение дня за тенью, обводя ее контур ручкой, и записывай рядом с каждой отметкой точное время. Самая короткая черта будет соответствовать наиболее высокому, т. е. полуденному положению солнца. Если ты приступишь к этому занятию в первой половине дня, то обнаружишь, что самая короткая отметка – солнечный полдень – вовсе не совпадает с часовым (12.00).

3. Наши часы идут по среднеевропейскому времени, которое было введено в Германской империи 1 апреля 1893 г. До этого в каждом населенном пункте было собственное время – солнечное! Оно измерялось по солнечным часам (рис. 15).

4. Полдень по солнечному времени наступал тогда, когда тени становились короче всего; в тех местах, которые были расположены восточнее, это происходило «раньше», чем в западных. Разница составляет около четырех минут на один градус географической долготы. Это означает, что в Берлине, который находится на востоке Германии, солнце встает примерно на полчаса раньше, чем в Аахене, который находится ближе всего к западной границе. И своей высшей точки оно тоже достигает на полчаса раньше.

Рис. 15. Солнечные часы

5. Измерение времени по солнцу не причиняло никаких неудобств, пока транспорта было мало, а точных или особенно быстрых путей сообщения не было вовсе. Только с появлением железной дороги, давшей мощный толчок к развитию транспорта, местное время стало помехой. Железная дорога покорила Германию в конце XIX в. и привела к введению единого среднеевропейского времени. «Солнце», соответствующее этому среднеевропейскому времени, – вымышленное, его путь усреднен и отличается от пути настоящего солнца где-то больше, где-то меньше. Только несколько дней в году вымышленное солнце соответствует (или соответствовало) действительному: 16 апреля, 15 июня, 1 сентября и 25 декабря. С введением летнего времени (перевод часов на час вперед с марта по октябрь) расхождение в эти месяцы увеличилось, полдень вымышленного и настоящего солнца совпадает теперь только 25 декабря.

6. Наблюдение за тенью вертикально стоящей палки – давнее занятие. Еще древние египтяне предавались ему, используя в качестве объектов, отбрасывающих тень, обелиски. Положение тени можно использовать не только как часы, но и как календарь, потому что путь тени меняется в зависимости от времени года.

7. Кстати, по положению тени в полдень ты можешь определить стороны света: когда тень короче всего, солнце находится на юге, а тень указывает на север. Только не смотри прямо на солнце! Моряки минувших столетий, которые определяли курс по солнцу, чтобы узнать местоположение корабля, нередко слепли на один глаз.