воздуха насыщаться паром возрастает быстрее, чем температура. Уменьшение температуры на 5 °C при 10 °C конденсирует только 1,5 грана влаги на кубический фут, в то время как то же понижение при 32° конденсирует целых 6,5 грана. Таким образом становится понятным, почему ничтожное охлаждение тропической ночи обусловливает появление гораздо большего количества росы и ощутимой сырости воздуха, чем можно обнаружить при гораздо больших понижениях температуры в умеренном поясе. Это значительное количество содержащегося в воздухе водяного пара, препятствуя лучеиспусканию нагретой за день земли, поддерживает ночью живительное тепло. Что это именно так, очень наглядно доказывается тем, что имеет место в северной Индии, где дневной максимум температуры несравненно выше, чем когда- либо наблюдалось на экваторе, и все же, благодаря сильной сухости воздуха, ночи страшно холодны; лучеиспускание бывает иногда настолько сильно, что вода в плоских сосудах покрывается льдом. Так как нагретая земная поверхность со всем тем, что находится на ней, в сыром воздухе охлаждается медленнее, чем в сухом, то отсюда следует также, что, если даже количество и интенсивность солнечных лучей в двух местностях земной поверхности в точности одинаковы, непосредственно измеримое и эффективное тепло может быть и далеко не одинаковым сообразно с тем, много или мало водяных паров содержится в атмосфере. В первом случае теплота поглощается быстрее, чем может излучиться обратно, в последнем – она быстрее теряется через лучеиспускание земли в пространство, чем может поглощаться. В обоих случаях должно установиться равновесие, но в первом устанавливающаяся в конце концов средняя температура будет значительно выше, чем в последнем. Таким образом, мы можем объяснить себе обжигающий эффект солнечных лучей в тропиках: он зависит от того, что кожа не может отдать тепло ни лучеиспусканием, ни испарением, ни поглощением с той же быстротой, как она его получает, в результате чего быстро достигается температура, разрушающая деликатную структуру эпидермиса.[7]
Влияние ветров на температуру экваториальных стран
Тропик Рака отстоит от тропика Козерога более чем на 3000 миль; поверхность тропического пояса составляет более трети земной поверхности. Поэтому совершенно невозможно, чтобы какое-нибудь воздушное течение могло достигнуть экватора, не нагревшись предварительно от соприкосновения с земной поверхностью, с морем или от смешения со слоем поверхностного нагретого воздуха тропических и субтропических стран. Такое нагревание значительно усугубляется еще тем, что все ветры, стремящиеся к экватору с юга или севера, изменяют свое направление вследствие увеличения скорости вращения земли на экваторе и достигают его уже почти как восточные; они дуют, следовательно, в косвенном направлении вдоль по обширной нагретой поверхности земного шара. Причины, порождающие западные муссоны, влияют на них совершенно таким же образом, так что на экваторе абсолютно неизвестны чисто северные и чисто южные воздушные течения, за исключением местных бризов, дующих с суши или моря. Произведенные в Батавии наблюдения показали, что в продолжение 10 месяцев в году направление ветров уклоняется от восточного и западного всего лишь на 5–3° и что ветры этого направления суть в то же время и сильнейшие. В продолжение же остальных двух месяцев, марта и октября, господствующее направление ветров – северное, но эти ветры очень слабы и принадлежат, вероятно, в большинстве случаев к числу местных морских бризов, которые в Батавии ввиду ее географического положения должны дуть с севера, проносясь над двумя тысячами миль нагретых суши и моря. Да и вообще говоря, каждый ветер, дующий на экватор или вблизи него, должен предварительно пройти в косвенном направлении обширное пространство тропической земли и поэтому в силу необходимости должен быть теплым.
Напротив того, в умеренном поясе ветры постоянно прохладны и часто очень холодны даже в середине лета, вероятно потому, что отчасти они, как восточные, дуют из более холодных областей, отчасти, как западные, – из более высоких слоев воздуха.[8] Происходящий, таким образом, постоянный приток холодного воздуха, наряду с обусловленной его сухостью интенсивностью земного лучеиспускания, поглощает солнечную теплоту так энергично, что равновесие устанавливается лишь при сравнительно низкой температуре. Наоборот, на экваторе теплота, вследствие отсутствия какой бы то ни было охлаждающей среды, которая могла бы устранять ее излишек, накопляется очень быстро и скоро поэтому достигает степени, оказывающей тот палящий эффект, который так нас поражает, если мы будем учитывать только высоту солнца и показания термометра. Но если в виде исключения вблизи экватора случится холод, то причину его надо искать в каких-нибудь необычайно холодных воздушных течениях. Так, однажды я в июне близ островов Ару был свидетелем того, как сильный юго-восточный ветер, несмотря на ясную, солнечную погоду, почти совершенно уничтожил обычный эффект тропической жары. Этот ветер дул прямо с Южного ледовитого океана, где в описываемое время была зима, и, не пролетая нигде над материками, по необходимости должен был быть холодным. Бейтс (Bates) сообщает, что в верховьях реки Амазонки в мае регулярно дует южный ветер, заметно понижающий обычную экваториальную температуру; если принять во внимание, что благодаря увеличению скорости вращения земли на экваторе ветер, доходящий туда в качестве южного, первоначально должен был быть юго- западным, то происхождение этого холодного течения надо отнести к началу зимы южного полушария, на высокой цепи Перуанских Анд: это, вероятно, есть холодный горный ветер, который на своем пути через необозримые леса не мог приобрести обычную под тропиками температуру.[9]
Следующая иллюстрация, может быть, уяснит резкий контраст климатов экваториальных и умеренных стран, наблюдаемый даже тогда, когда оба они получают почти одинаковое количество солнечной теплоты. Вообразим себе два резервуара воды, из которых каждый ежедневно получает из проведенной в него трубы приток воды в 1 000 галлонов (около 5 000 литров); но это бывает только днем, ночью же труба закрыта. Оба водоема протекают, но в то время как один теряет в день 900 галлонов (4 500 литров), другой за это же время просачивает 1 100 галлонов (5 500 литров), при условии, однако, что оба они наполнены ровно до половины и давление воды в них одинаково. Если мы теперь станем наполнять оба водоема через вышеупомянутые трубы, то один из них будет получать воды больше, чем терять, и уровень воды будет в нем со дня на день повышаться до тех пор, пока увеличившееся ее давление не усилит просачивания настолько, что установится равновесие. В другом водоеме уровень воды будет, напротив, понижаться до тех пор, пока уменьшившееся давление не ослабит просачивания настолько, что оно сравняется с притоком. Затем количество воды в обоих водоемах сделается стационарным, но в одном уровень ее будет в общем выше, в другом – ниже. Только днем вода в обоих водоемах будет повышаться, ночью – понижаться. Точно так же дело обстоит и с огромным тепловым резервуаром Земли. Фактическая температура, господствующая в какой-нибудь точке земной поверхности, зависит не от одного только количества получаемой теплоты, но гораздо больше от баланса между постоянно меняющимся приходом и расходом. Поэтому становится понятным, почему Шотландия, получая на 57° северной широты в середине лета столько же солнечной теплоты, сколько и Ангола или Тимор под 10° южной широты, днем даже в течение гораздо большего числа часов имеет все же значительно более низкую температуру, среднюю в 15 °C и максимальную от 21 до 24°, вместо средней в 26,5° и максимальной от 32 до 35°, и почему в Шотландии под непосредственным действием солнечных лучей в полдень наша кожа не испытывает никаких неприятных ощущений, а на Тиморе между 9 часами утра и 3 ч. пополудни мы тоже, верно, вызвали бы на коже водянку, как если бы окатили ее кипятком.[10]
Повышение температуры благодаря конденсации водяных паров атмосферы
Большое количество скрытой теплоты, освобождающейся при конденсации водяных паров атмосферы в виде дождя или росы, является одной из дальнейших причин, обусловливающих царствующую на экваторе жару, которая кажется нам столь однообразной в сравнении с изменчивой температурой внетропических поясов земли. Атмосфера тропиков при своей высокой температуре может вместить большое количество паров и очень часто бывает близка к полному насыщению; поэтому самое незначительное понижение термометра сопровождается конденсацией значительного абсолютного количества водяных паров; обильная роса и сильные ливни выпадают там даже при сравнительно высокой температуре воздуха, даже на уровне моря. Дождевые капли, падая сквозь насыщенную влагой атмосферу, быстро увеличиваются в объеме, причем так же, как и в случае росы, освобождается скрытая теплота водяного пара, которая и поддерживает высокую температуру воздуха. Притом этот источник теплоты почти постоянен, так как при хорошей погоде ночью всегда бывает обильная роса; графическое изображение среднего месячного количества осадков в Батавии и Гринвиче показывает (см. таб. ниже), что этот источник
