Фактором, влияющим на условия одиночного и группового плавания морских судов, являются наземные осадки. Осадками называются продукты конденсации или сублимации водяного пара, выпадающие из облаков или осаждающиеся из воздуха на земной поверхности или предметах. К ним относятся роса, иней, жидкий и твердый налеты, изморозь.
Несравненно более важным фактором, влияющим на безопасность мореплавания, являются туманы. Скопление мельчайших капель воды или ледяных кристаллов в воздухе непосредственно у поверхности земли называется туманом, если дальность видимости менее 1 км, или туманной дымкой, если дальность видимости меньше 10 км. В зависимости от интенсивности тумана или дымки их классифицируют следующим образом:
1) сильный туман, дальность видимости менее 1 км;
2) умеренный туман, видимость 50–500 м;
3) слабый туман, видимость 500–1000 м;
4) умеренная дымка, видимость 1–2 км;
5) слабая дымка, видимость 2–10 км.
Ухудшение видимости может создаваться и присутствием в воздухе твердых частиц пыли, дыма при небольшой влажности воздуха. Такое явление называется мглой. Она не имеет отношения к туману.
По своему происхождению туманы подразделяются на туманы охлаждения и туманы испарения.
Адвективный туман охлаждения возникает в теплых воздушных массах, движущихся на более холодную поверхность, например при переносе воздуха из теплых вод Гольфстрима на холодное Лабрадорское течение. Адвективные туманы занимают обширные пространства и простираются в высоту на сотни метров, являясь устойчивыми.
Радиационный туман охлаждения образуется над сушей и сплошными льдами вследствие выхолаживания подстилающей поверхности. Возникновение этого вида тумана происходит при ясной погоде и ветре до 2 м/сек. Такой туман возникает при антициклонах, сохраняется неделями над большими районами, сплошь их захватывая.
Туманы испарения наблюдаются в холодное время года над открытыми ото льда водоемами, когда температура воды значительно выше температуры воздуха. В результате испарения с водной поверхности водяной пар попадает в холодный воздух и начинает конденсироваться. Такие туманы возникают в холодную часть года в заливах Мурманского побережья, в районах Стамбула, Одессы и др.
Туманы на морях и океанах носят преимущественно адвективный характер. Для их образования необходим приток влажного воздуха на холодную подстилающую поверхность. Такие условия в тропическом поясе океанов отсутствуют, поэтому образование туманов характерно для морей и океанов умеренной и полярной зоны обоих полушарий.[139]
В качестве метеорологического фактора, бесспорно влияющего на условия одиночного и группового плавания судов, следует рассматривать облачность. Существует целый ряд классификации облаков. Одна из таких классификаций основывается на делении облаков по ярусам, основным формам и высоте возникновения:
1) облака верхнего яруса: белые, высоко расположенные облака, которые днем не ослабляют существенно тени на поверхности Земли от предметов; высота основания облаков – свыше 6 км. К ним относятся: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые;
2) облака среднего яруса: светло-серые, более крупные и более плотные, чем облака верхнего яруса; высота основания облаков – 2–6 км. К ним относятся: высококучевые, высокослоистые;
3) облака нижнего яруса: низкие тяжелые облака, имеющие серый или темно-серый цвет; высота основания – ниже 2 км. К ним относятся: слоисто-кучевые, слоистые, слоисто-дождевые, разорванно-дождевые (разорванно-слоистые и разорванно-кучевые);
4) облака вертикального развития: отдельные плотные облака, сильно развитые по вертикали. Имеют плоские основания и клубящиеся вершины. К ним относятся: кучевые, кучево-дождевые.
В целом высота облаков достигает 16 км и более.
С наличием облаков тесно связано выпадение различных видов осадков: дождь, морось, снег, мокрый снег, снежная крупа, ледяная крупа, град. По характеру выпадения осадки делятся на три типа: обложные, ливневые и моросящие. Исследования показывают, что количество осадков в 10–20 раз больше, чем запас воды в облаке. Из этого следует, что облако представляет собой своеобразный генератор осадков, к которому в процессе их выпадения притекает водяной пар.[140]
Осадки распределяются крайне неравномерно. Вдоль экватора их выпадает от 1000 до 6000 мм в год, а в Индии, Африке и на Гавайских островах – до 12 100 мм. В субтропической зоне осадков немного – не более 500 мм в год, а в средних широтах – от 500 до 1000 мм. Минимальное количество осадков выпадает в полярных районах.
Важным метеорологическим фактором, определяющим условия морского плавания и погоды вообще, является барометрическое давление, подверженное суточному и годовому изменению. Если на карте соединить линиями точки с одинаковыми изменениями давления за один и тот же промежуток времени, то получим систему изаллобар, т. е. линий равного изменения давления во времени. Измерение давления на судне с помощью барометра-анероида позволяет выявить барическую тенденцию, просматриваемую за последних 3 часа до момента наблюдения. На барографе она вычерчивается в виде кривой. Барическая тенденция считается положительной, если давление увеличилось, и отрицательной, если оно уменьшилось.
Прямым следствием изменения давления является ветер. На направление ветра влияют различные факторы, в том числе отклоняющая сила вращения Земли; геострофический ветер, который направлен вдоль изобар и оставляет низкое давление в северном полушарии слева, а в южном – справа; градиентный ветер, скорость которого несколько больше в антициклоне, чем в циклоне, а в центре циклона и антициклона скорость градиентного ветра равна нулю; сила трения и т. п.
Движение воздуха в атмосфере или ветер всегда турбулентны, вследствие чего существует изменение скорости и силы ветра. При слабых колебаниях ветер называют ровным, при резких колебаниях – порывистым, при особенно сильной порывистости – шквалистым. Наибольшая порывистость ветра наблюдается в приводном (приземном) слое. Порывистость возрастает с возрастанием скорости ветра.
Местные ветры характерны для определенных районов и зависят от местных циркуляций (бриз, горно-долинный ветер) или от крупномасштабных движений воздуха, определяемых орографией местности (фен, бора). Горизонтальная протяженность местных ветров – от сотен метров до десятков километров. К местным ветрам относится береговой ветер, который дует параллельно берегу моря; бриз, дующий днем с моря на сушу, а ночью – с суши на море; катабатические ветры, достигающие штормовой силы, например, бора – это холодный воздух, стекающий к морю по склонам гор и приносящий в зимнее время значительное похолодание. Вертикальная составляющая боры не превышает 500 м, а сама бора распространяется в море на несколько километров. Особенно сильна бора в районе Новороссийска и на Новой Земле, где скорость ветра достигает 50–60 м/сек.
При образовании мощных кучево-дождевых облаков под ними возникают вертикальные вихри небольшого диаметра, простирающиеся от поверхности Земли до нижней границы облаков. Над морем вихри называют смерчами, над сушей – тромбами, а в Северной Америке – торнадо. Они возникают при высокой температуре и большой влажности воздуха. Вихрь возникает в передней части грозового облака. Диаметр смерча на море – десятки метров, тромба на суше – 100–200 м, а у торнадо – еще больше. Скорость вращения воздуха в вихре – сотни метров в секунду. Воздух поднимается в вихре вверх по спирали, втягивая в себя воду, пыль, различные предметы и пр.
Атмосферное давление в вихре сильно понижено, на 150–200 миллибар (135–150 мм). Падение давления при прохождении тромба и торнадо настолько велико и быстро, что внутреннее давление в зданиях, различных постройках, рубках судов, каютах, шинах автомобилей и пр. не успевает выровняться с наружным, поэтому дома и рубки, прочие пустотелые объекты, попавшие в сферу действия торнадо, тромба, фена, буквально взрываются за счет оставшегося неизменным внутреннего давления. По этой же причине погибают люди, попавшие в воронку торнадо. Смерчи по сравнению с торнадо обладают меньшей разрушительной силой, однако суда должны избегать встречи с ними, что сделать нетрудно, так как они видны с достаточно большого расстояния. При прохождении тромбов, торнадо, тифонов обычно происходит гроза, ливневый дождь, град.[141]
Из всех морских вихрей наименее изученными являются смерчи, тромбы, торнадо, тифоны. Возникают они гораздо чаще, чем ураганы, тайфуны и циклоны, однако место и время их возникновения предсказать пока не удается. Наиболее изученными считаются торнадо. Обычно они состоят из трех частей: горизонтальных вихрей, начинающихся внутри какого-то облака («материнского») вследствие восходящих потоков воздуха; воронки или хобота (рукава), которые опускаются из облака к воде или земле; каскада или системы кольцевых вихрей у нижнего, касающегося воды или земли, конца воронки. При зарождении торнадо проходит следующие стадии: под действием интенсивных восходящих потоков воздуха край грозового облака (без него торнадо не бывает) начинает сначала медленно, затем все быстрее и быстрее подниматься, закручиваясь горизонтально, тем самым образуя как бы воздушный ротор. Затем из нижней части этого ротора вытягивается быстро вращающаяся воронка, которая в виде хобота опускается до самой воды или земли. Когда конец этого хобота приближается к воде, вокруг него образуется целая система дополнительных кольцевых вихрей, которые захватывают воду (в море), а также различные предметы и как бы резко увеличивают диаметр самого торнадо. Однако основная составляющая торнадо – это воронка, ибо она – его основная разрушающая часть. Воронка представляет собой спиральный вихрь чрезвычайно быстро вращающегося воздуха. Приборы для измерения скорости ветра обычно не выдерживают, и ученым приходится рассчитывать ее исходя из характера разрушений. По мнению специалистов, скорость вращения в торнадо может достигать 350–360 м/сек, т. е. больше скорости звука. Такие определения сделаны на основании ряда поразительных фактов. Например, во время некоторых торнадо мелкая галька пробивала стекла и кирпичные стены домов, не повреждая их вокруг пробоины, т. е. так же, как это делает винтовочная пуля. С огромной всасывающей силой торнадо поднимает на большую высоту бревна, стальные и бетонные балки и пр., перенося их на десятки километров. Деревянная щепа пронзает сталь; соломинки и травинки втыкаются в деревья, подобно иголкам.
