Часть 23: ураганы, молнии и торнадо

Введение

Рисунок 130 Рис. 130: Водяной смерч и сопутствующие молнии. © Flickr

Накопление кометной пыли в земной атмосфере играет важную роль в учащении возникновения торнадо, циклонов, ураганов и связанных с ними ливней, снегопадов и молний. Чтобы понять этот механизм, мы должны сперва принять во внимание электрическую природу ураганов, торнадо и циклонов, которые фактически представляют собой проявления одного и того же электрического феномена, только в различных масштабах или уровнях энергии. Из-за сходства этих феноменов в дальнейшем мы будем обобщённо именовать их как «воздушные вихри».

Джеймс Маккэнни (James McCanney) описывет электрическую природу ураганов следующими словами:

Простая модель показала, что тропические штормы формируются, когда электрические токи соединяются между ионосферой и верхушками облаков.... причина, по которой ураганы теряют свою силу при приближении к суше, состоит в том, что питающий их электрический ток, протекающий из ионосферы к верхушкам облаков и земной поверхности, теряет связь с анодом, тогда как, находясь над океанами, он втягивает огромное количество ионизированного воздуха с водной поверхности через центральный столб (вращающийся вихрь образуется благодаря влажному воздуху, поднимающемуся «по трубе»), тогда как над сушей этот поток «заземляется» и тем самым отсоединяется от источника энергии шторма.... Я также просчитал, что теория тёплой воды не учитывает тот факт, что этой энергии воды недостаточно для образования урагана, количество этой энергии несоразмерно с энергией крупных ураганов. Позже мы наблюдали ураганы на Марсе, где вода вообще отсутствует. Очевидно, что концепция тёплой воды не в состоянии объяснить эти явления. ^[445]

В этом ракурсе воздушные вихри являются просто проявлениями электрических разрядок между ионосферой и земной поверхностью. На рис. 130 изображены водяной смерч и молния, наблюдаемые одновременно в одном и том же месте, что наводит на мысль о том, что разница электрических потенциалов между верхушками облаков и земной поверхностью и является тем источником энергии, питающим как молнию, так и торнадо.

Рисунок 131 Влияние атмосферной пыли на частоту появления "воздушных вихрей" и молний. © Sott.net

Частота разрядок

Если воздушные вихри приводятся в движение электричеством, то как тогда мы можем объяснить рост частоты их появления во время низкой активности Солнца и, как следствие, ослабленного атмосферного электрического поля? ^[446]В то время как совокупное атмосферное электрическое поле Земли действительно ослабло, следует также учитывать ещё один немаловажный фактор: рост концентрации атмосферной пыли ^[447] снижает электрическую проводимость атмосферы, ^[448]образующуюся благодаря подвижности небольших ионов. В присутствии пыли эти ионы вместо того, чтобы свободно передвигаться, прикрепляются к относительно большим частицам пыли и теряют свою подвижность, что снижает электрическую проводимость атмосферы. ^[449]

С помощью графиков на рис. 131 можно сравнить эффекты низкой (слева) и высокой (справа) концентрации атмосферной пыли. Слева на рисунке напряжение между локальной атмосферной областью и земной поверхностью растёт медленно благодаря благоприятным погодным условиям: электроны свободно перемещаются вверх и уравновешивают разницу потенциалов. Справа на рисунке возникновению благоприятных погодных условий препятствует вызванная атмосферной пылью сниженная проводимость. Электроны больше не могут свободно передвигаться, так как они захватываются частицами пыли. Таким образом, электрические заряды накапливаются быстрее, что и вызывает рост частоты разрядок.

Это свойство пылевых частиц — их способность нести электрический заряд — подразумевает, что из-за накопления пыли любая область атмосферы может потенциально обладать огромным электрическим зарядом, который может отличаться от электрического заряда прилегающих областей, ионосферы и земной поверхности. Это говорит о том, что молнии и всевозможные воздушные вихри должны увеличиться как в своей частоте, так и в географическом охвате.

Рис. 132 основан на материалах научного доклада, опубликованного Робертом Лундом (Robert Lund), профессором математических наук в Клемсоне, изучавшим изменения цикла тропических штормов в Северной Атлантике между 1851 и 2008 гг. ^[450]Его исследования показали рост числа тропических штормов, начавшийся в середине 80-х годов (синяя восходящая линия) и продолжающийся по сей день.

Рисунок 132 Частота тропических штормов (1851–2008 гг.). © Clemson

Сила разрядки

В то время как число воздушных вихрей (торнадо и ураганов) увеличилось с конца 80-х годов и продолжит расти в будущем из-за продолжающегося роста концентрации кометной пыли в атмосфере, совсем не обязательно, что мы увидим больше очень сильных разрядок, таких как ураганы 5-й категории.

Ураганы 5-й категории длятся несколько дней и переносят огромное количество энергии (уравновешивание разницы потенциалов) между ионосферой и земной поверхностью. Т.е. главным источником энергии крупных ураганов является разница потенциалов между Землёй и ионосферой. Сниженная солнечная активность подразумевает менее (позитивно) заряженную ионосферу, из-за чего снижается электрический потенциал между ионосферой и земной поверхностью, что, в свою очередь, приводит к снижению числа ураганов 5-й категории. После изучения данных о тропических штормах, собранных за более чем 150 лет, Роберт Лунд пришёл к схожему заключению касательно силы штормов:

«Это больная тема в аргументации в пользу глобального потепления», — говорит Лунд. «Климатологи, отчитывающиеся перед Сенатом США, только этим летом заявили прямо противоположное тому, что мы обнаружили. Многие исследователи считали, что тёплые воды Атлантики усиливают эти штормы. Мы не находим этому абсолютно никакого подтверждения, и тем не менее мы действительно обнаружили, что число штормов в последнее время увеличилось.» Это исследование является одной из первых статистических оценок этой проблемы, учитывающей факторы неопределённости. ^[451]

Утверждения Лунда, по всей видимости, подтверждаются недавними статистическими данными, собранными доктором Райаном Н. Мо (Dr. Ryan N. Maue):

Рис. 133 подтверждает наблюдения Лунда о росте числа тропических штормов (синяя восходящая стрелка — линейная регрессия) с 80-х годов, в то время как частота крупных ураганов осталась, по всей видимости, стабильной (красная горизонтальная стрелка — линейная регрессия).

Рисунок 133 Годовое число тропических штормов (синего цвета) в сравнении с годовым числом крупных тропических циклонов (красного цвета) (1970–2010 гг.). © Ryan N. Maue

Изучение статистических данных о торнадо в США имело схожие результаты. Рис. 134 основывается на данных, предоставленных Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA). ^[452]В то время, как общее количество торнадо постоянно увеличивается с 2002 г. (зелёного цвета), число мощных торнадо (пурпурного цвета) было относительно постоянным. Таким образом, в процентном соотношении число мощных торнадо уменьшается. ^[453]

Как мы уже отметили, ^[454]на солнечную активность могут влиять два противодействующих фактора. С одной стороны, приближающаяся Немезида стремится снизить солнечную активность, «заземляя» Солнце, с другой стороны, сопровождающий её кометный рой стремится усилить активность Солнца, вызывая солнечные разрядки.

Рисунок 134 Ежегодная частота возникновения торнадо (1975–2011 гг.) и торнадо 3-й и выше категории (1950–2011 гг.). © Sott.net

В последние годы Солнце было нехарактерно спокойным, что наводит на мысль о том, что в целом эффект заземления Солнца приближающейся Немезидой превосходит эффект разрядки Солнца от кометного роя, сопровождающего Немезиду. Отсюда и сниженная частота появления крупных торнадо (так как, как мы видели выше, солнечная активность является основной движущей силой крупных ураганов). Однако это не всегда так: Солнце всё ещё может переживать крупные скачки активности.

В ноябре 2013 года Солнце пережило период интенсивной активности, во время которого между 25 октября и 19 ноября произошли 8 вспышек ^[455] класса X[456], хотя за предшествовавшие два года на Солнце происходило в среднем всего 0,5 вспышек класса X в месяц.[457]

Формирование тайфуна Хайян, опустошившего несколько областей Филиппинских островов в ноябре 2013 г., по всей видимости, совпадает по времени с нехарактерно высокой солнечной активностью в тот период.

Учитывая тот факт, что солнечным ветрам необходимо от двух до четырёх дней для достижения Земли, Хайян сформировался 2 ноября как тропический шторм (и был, возможно, вызван солнечной вспышкой класса X2,3 29 октября). К 5 ноября он уже был причислен к тайфуну 5-й категории. 7 ноября тайфун Хайян продолжал набирать силу (усилившись, вероятно, благодаря солнечной вспышке класса X3,3 5 ноября) с кратковременными порывами ветра до 315 км/ч. В тот самый день Хайян вышел на сушу, не потеряв в силе, что сделало его самым мощным штормом в истории, вышедшим на сушу. ^[458]

Рисунок 135 Спутниковый снимок тайфуна Хайян. © NOAA/AFP/Getty Images

Что могло бы объяснить это внезапное усиление солнечной активности на, в то время спокойном (по причине заземления приближающейся Немезидой), Солнце? На самом деле, в то время недалеко от Солнца наблюдалось большое число активных комет. 21 ноября 17 комет ^[459] можно было наблюдать из малоразмерного телескопа, пять из которых ^[460] имели яркость от 4 до 7,5, и которые можно было наблюдать в бинокль или даже невооружённым глазом. ^[461]

Этот период времени был довольно необычным: среди 17 вышеупомянутых комет самые яркие из них — ISON (2012 S1) и Lovejoy (2013 R1) не следовали привычным юпитерским орбитам. ISON и Lovejoy — долгопериодические кометы. Период кометы Lovejoy составляет 10 371 лет, период кометы ISON всё ещё неизвестен, однако эксцентриситет её орбиты говорит о том, что она может быть «случайной гостьей», которую мы больше никогда не увидим в нашей Солнечной системе. ^[462]

Кометы с вытянутыми орбитами относятся к самым электрически активным. В отличие от комет, движущихся по юпитерским орбитам, они обладают высоким отрицательным электрическим зарядом, так как они прилетают из внешних отрицательно заряженных регионов Солнечной системы и движутся практически по прямой по направлению к позитивно заряженному Солнцу и окружающему его пространству, отсюда их высокая яркость (из-за высокого электростатического напряжения) и скачки солнечной активности (из-за электрической разрядки Солнца, вызванной этими высокоактивными кометами).

Рис. 136 — это кадр из видео, снятого спутником НАСА STEREO. Если вы просмотрите это видео,[463] охватывающее по времени трёхдневный период с 19 по 22 ноября, то вы увидите, как подлетающие кометы способны вызывать крупные солнечные вспышки.

Рисунок 136 Снимок, сделанный исследовательским аппаратом STEREO, на котором показаны три активные кометы (выделены красным) в окрестностях Солнца: 2P/Энке, ISON и Lovejoy, вызывающие крупные солнечные вспышки. © NASA-CIOC

Теперь, когда мы лучше понимаем возможную причину этого внезапного скачка солнечной активности и механизм его воздействия на погодные явления, давайте вернёмся к теме ураганов и торнадо.

Несмотря на мощность тайфуна Хайян, даже если принять во внимание его совокупную энергию, показатель совокупной энергии циклонов (ПСЭЦ, Accumulated Cyclone Energy index) будет составлять на 2013 год 74%, что всё ещё ниже нормы и является самым низким показателем с 70-х годов прошлого века. ^[464]Как видно на рис. 137, как глобальные данные (синяя линия), так и данные по северному полушарию (чёрная линия), показывают в целом тенденцию к снижению ПСЭЦ приблизительно с 1998 года и продолжающееся снижение с 2006 года.

Рисунок 137 Совокупная энергия циклонов (1974–2014 гг.). © Weatherbell.com

Согласно официальной науке, ураганы формируются благодаря влажному тёплому воздуху, восходящему от земной поверхности, который затем начинает двигаться по спирали (благодаря эффекту Кориолиса) ^[465]и в конечном итоге конденсируется, формируя облака. Однако, как часто бывает с официальными объяснениями, остаются необъяснёнными несколько «аномалий», не соответствующих предложенной модели. Согласно официальной климатологии ураганы не могут формироваться на экваторе ^[466]по следующим причинам: во-первых, эффект Кориолиса довольно незначителен на таких низких широтах и, во-вторых, эффект Кориолиса в южном полушарии противоположен эффекту Кориолиса в северном полушарии. Это противодействие стремится разделить любой циклон, движущийся вдоль линии экватора.

Несмотря на это, 27 декабря 2001 г. тайфун Вамэй ^[467] сформировался на экваторе и продемонстрировал вращение против часовой стрелки по обеим сторонам экватора. Если бы эффект Кориолиса был бы единственным фактором, вызывающим вращательное движение тайфунов, то тайфун Вамэй и его экваториальное расположение были бы просто невозможны.

Давайте теперь разберёмся с влажным воздухом, который считается источником энергии ураганов. Второй по счёту ураган сезона 1971 года (он не получил имени, поэтому в дальнейшем мы будем ссылаться на него как «ураган №2») сформировался к востоку от Бермуд 29 июля 1971 года. ^[468]Он двинулся на северо-восток и стал набирать силу, несмотря на то, что находился над более холодными водами. Когда шторм прошёл мимо буровой скважины, находящейся в 200 морских милях от Ньюфаундленда, ^[469]его скорость достигла 204 км/ч. Радиус области шторма с максимальными ветрами составлял 50 км. Ураган №2 стал полноценным ураганом, когда он достиг 46° с.ш. (у восточного побережья Канады), ^[470]где средняя температура воды в июле составляет 12 °C. ^[471]В тот момент морская вода была фактически на 5 °C холоднее воздуха. ^[472]Согласно официальной теории формирование урагана №2 было просто невозможно.

Рисунок 138 Спутниковый снимок тайфуна Вамэй, 27 декабря 2001 г. © CRISP/National University of Singapore

Ещё более ярким примером является Марс — полностью лишённая водной поверхности планета, на которой, тем не менее, регулярно происходят ураганы. Впервые они были обнаружены зондом Вояджер в 1979 г. ^[473]В 1999 г. телескопом Хаббл были сделаны несколько снимков крупного марсианского урагана, бушевавшего в течение нескольких месяцев. Его размеры почти в 4 раза превышали площадь Техаса (см. рис. 139).

Рисунок 139 Ураган, бушующий на северном полюсе Марса, 27 апреля 1999 г. © Hubble/NASA

Рисунок 140 Глобальная частота появления молний. © NASA/GHRC/NSSTC

Таким образом, тайфун Вамэй продемонстрировал нам, что эффект Кориолиса, вероятно, не является основной движущей силой ураганов, заставляющей их вращаться, а ураган №2 и марсианские штормы показали, что тёплая вода также не является основным источником энергии ураганов.