Если посмотреть на снимки Земли из космоса, можно заметить: наша планета как будто недавно побывала у плохого парикмахера. По обеим сторонам от экватора двумя неровными полосами «выбрита» почти вся растительность. Песком и камнем желтеют на фоне зеленого и голубого земные пустыни. Сонора, Мохаве, Чиуауа, Сахара и пустыни Аравийского полуострова – в Северном полушарии. Атакама, Монте, Намиб, Калахари и австралийские пустыни – в Южном. Откуда они взялись на планете, на 70 % укрытой водой?
Почему в пустыне нет воды? Ответ напрашивается сам собой – солнцем высушило. На самом деле, это не совсем так. Если не делать поправки на облачность, самая солнечная зона планеты находится, конечно, на экваторе. Там-то как раз с водой все в порядке – зеленеют леса Амазонии, и даже центральная Африка не обделена растительностью. Но своей воды экваториальным зонам мало, и они буквально «высасывают» ее из соседних территорий.
Воздух в области экватора, нагретый щедрым солнцем и вторичным теплом земли, устремляется от поверхности вверх. Образуется область пониженного давления, которая втягивает в себя воздушные массы по обе стороны от экватора. Движение воздуха начинается примерно от 23°26′16″ северной и южной широт. Две эти параллели на карте называются тропики: северный и южный, тропик Рака и тропик Козерога. Отсюда в сторону нулевой параллели круглый год дуют ветры, известные морякам с древности, – пассаты. Из-за особенностей вращения Земли (любая точка на экваторе движется в физическом пространстве быстрее, чем любая точка вне его) эти ветры постоянно отклоняются вправо в северном полушарии и влево – в южном, приобретая западное направление. Именно пассаты донесли когда-то корабли Колумба до Нового Света.
По пути эти массы воздуха продолжают нагреваться, вбирая в себя океаническую влагу и одновременно поднимаясь все выше, пока не сталкиваются в лобовую. Двигаясь по траектории, похожей на трамплин, пассаты в низких широтах обходят приземный слой атмосферы. В результате на экваторе получается также зона мертвого штиля. Парусное судно, попавшее сюда, может болтаться на просторе океана неделями и месяцами, почти не двигаясь с места.
А в это время высоко над головами неудачливых моряков поток воздуха, образованный слиянием пассатов, с огромной скоростью несется вверх. Поднимаясь все выше, воздух охлаждается. Его способность удерживать влагу падает, и вода конденсируется в капли – растут грозные кучевые облака. По большей части они прольют свои дожди над океаном, но кое-что достанется и суше. Именно эти облака принесут воду экваториальным дождевым лесам в бассейне Амазонки, реки Конго и на островах Индонезии и Новой Гвинеи.
ГОЛОДНЫЕ тропики
Растеряв таким образом всю воду, воздух пассатов наконец достигнет тропопаузы – границы между тропосферой и стратосферой, выше которой он подняться уже не может. Ударившись об этот своеобразный потолок на высоте 16–18 км, воздушные потоки расходятся в стороны и снова направляются к тропикам. Этот ветер называется теперь надпассатом или антипассатом. Воздух антипассата очень сухой и холодный, и, как всякий холодный воздух, он опускается. Процесс повторяется в обратной последовательности. Опускаясь, воздух нагревается, его влажность растет. Поверхности планеты в области тропика Рака и тропика Козерога этот воздух достигает уже в состоянии супервпитывающей губки. Если это происходит над океаном – ничего, в океане воды много. А вот если такой пересушенный ветер врезается в землю, получается эффект «зимней квартиры».
Если в мороз часто проветривать помещение, то холодный воздух, нагреваясь, начинает втягивать в себя всю имеющуюся влагу. Сохнет кожа, трескаются губы, комнатные растения печально опускают листья. Но если мы можем закрыть окно, то земле в районе географических тропиков деваться некуда. Сухой ветер дует сюда прямо с неба круглый год. Большинство растений такого издевательства не выдерживают. Нет растений – и почва быстро выветривается. Нет растений – и уходят животные. Образуется пустыня. Именно в таких зонах находятся Сахара, пустыни южной Африки и Австралии.
Относительная влажность воздуха здесь редко перешагивает порог в 20–30 %. Голая земля раскаляется от прямых солнечных лучей. От нее так же сильно нагревается нижний слой воздуха. Формируется резкая граница между перегретым приземным воздухом и более прохладным, лежащим выше. Иногда она срабатывает как зеркало, отражающее небо, и рождает миражи. Но такие иллюзии неустойчивы, потому что неустойчив сам слой воздуха, нагретого до 40–50 °С. Зато внезапные завихрения воздуха вызывают к жизни другое частое явление пустынь – кружащиеся на месте столбы пыли. Их называют «танцующие джинны».
Пылевых частиц в воздухе пустыни так много, что при соударении они электризуются, «заряжая» одежду. Шотландский миссионер и путешественник XIX века Дэвид Ливингстон, наблюдавший это явление в пустыне Калахари, писал: «Однажды вместе со мной ехал в повозке один вождь. Увидев, что мех его плаща при каждой встряске повозки совершенно ясно светился, я провел рукой по нему и увидел, что он мгновенно испустил целый поток ярких искр, сопровождающихся отчетливым треском».
Кстати, удивляться появлению в пустыне мехового плаща не стоит. По ночам оголенная земля здесь остывает так же быстро, как она нагревалась днем. Температура резко падает на десятки градусов. Вплоть до того, что после 40-градусной жары могут наступить заморозки.
ДОЖДЕВАЯ тень
В формировании пустынь виноваты не только циркуляции атмосферы планетарного масштаба. Многое решается «на местах». Посмотрите, к примеру, на Индию. Конечно, полуостров Индостан не весь выглядит как побережье Гоа с джунглями и обезьянами, здесь много степей. Но и на Сахару он не похож. А ведь должен бы: тропик Рака проходит прямо через самую широкую часть полуострова.
Дело в том, что идеальными замкнутыми ячейками, как описано выше, пассаты и антипассаты могли бы быть только на идеальной Земле – полностью и равномерно покрытой водой. Материки вносят поправки в циркуляцию атмосферы: суша нагревается под солнечными лучами быстрее, чем вода, а распределена она по планете неравномерно.
Летом над Индией и всей Юго-Восточной Азией из-за нагрева суши образуется пятно пониженного давления. И пятно это достаточно большое, чтобы сбивать с курса часть воздушных масс, принесенных к экватору юго-западным пассатом. Долго путешествовавший над океаном, набравшийся влаги воздух «проскакивает» мимо нулевой параллели и, повернув у берегов Африки на восток, ударяет снизу и сбоку в полуостров Индостан. Полуостров, благодаря своей треугольной форме, как волнорез делит этот воздушный поток на два. Первый со стороны Аравийского моря приносит влагу на облюбованное туристами побережье Гоа и других западных штатов Индии. Второй уходит в Бенгальский залив и несет дожди в Таиланд и Мьянму. Эти влажные ветры, будто украденные у пассатов, зовут муссонами.
Но муссон может проникнуть не везде. В Индии на его пути встают Гималаи. С разгона «забегая» вверх по горам, воздух охлаждается. С южной стороны гор выпадает много дождей, они подпитывают священные для индуистов реки Инд и Ганг. А вот взять перевал через Гималаи может уже только холодный и сухой воздух. Он растекается по Тибетскому нагорью и, спускаясь вниз, поддерживает существование самой большой пустыни Азии – Гоби. Горная гряда как бы загораживает землю от дождя – это и называется «дождевая тень».
На Земле много пустынь находятся именно в дождевой тени. Это Каракумы, занимающие большую часть Туркмении, долина Смерти в США. Северная часть Сахары тоже находится в дождевой тени горной системы Атлас, хотя это и не главная причина ее существования.
МАЛЫШ, принеси воды!
Если Сахара – самая большая пустыня, то звание самой засушливой по праву принадлежит южноамериканской Атакаме. Именно здесь зафиксирована самая низкая влажность воздуха – 0 %. Это при том, что расположена Атакама на побережье, волны Тихого океана омывают ее с запада. Но именно океан и сделал эту пустыню.
Круглый год сюда, к западному берегу Южной Америки, отделяясь от кругового антарктического течения, приходят массы холодной воды. Это Перуанское течение, или течение Гумбольдта, и оно тащит за собой такой же холодный антарктический воздух. С востока это место ограничено Андами. Влажный теплый воздух не может прийти сюда из центра континента. Узкая полоска суши, где расположена Атакама, оказывается заперта в своего рода холодильнике. Причем в холодильнике «с антифризом» – горы высотой меньше 6885 м здесь не покрыты ледниками. Средняя высота Анд – 4000 м, то есть в области Атакамы почти все горы представляют собой просто холодные скалы.
Большую часть времени Атакама напоминает Марс. Пейзаж дополняют крупные наземные обсерватории, которых в пустыне сразу несколько: ее безоблачное небо идеально для оптических наблюдений за космосом. Однако раз в несколько лет специалисты обсерваторий бывают вынуждены отвлечься от наблюдений и переключиться на бумажную работу. В Атакаму приходят дожди. Пустыня цветет.
Это, конечно, не яблони на Марсе. Из, казалось, безжизненной почвы появляются цветы в основном однолетних растений: бело-голубые ноланы, странные красные бомареи, желтые родофиалы. Все верно, вы никогда о них не слышали. Многие из них – эндемики, то есть встречаются только здесь. В конце влажного сезона они бросят свои семена или оставят корневища в «марсианском» грунте Атакамы – ждать, когда снова прольется дождь.
А когда он прольется, не знает никто. Влажный воздух приходит в Атакаму исключительно благодаря непредсказуемой климатической аномалии – Эль-Ниньо (исп. «малыш, мальчик»). Эль-Ниньо, или Южная осцилляция, – теплое поверхностное течение, внезапно возникающее в экваториальной части Тихого океана. Оно идет против обычного направления пассатов и Перуанского течения и приносит тепло к западному побережью Южной Америки. Причины этого явления ученым до сих пор не известны. В год, когда появляется Эль-Ниньо, многое в климате Земли идет против правил. Пока в Атакаме туристы фотографируют цветочки, Индию может терзать засуха, вызывая неурожай и гибель людей. Так, к примеру, было в 2015–2016 годах.
Другое антарктическое течение – Бенгельское – виновно в появлении пустыни Намиб на западном побережье Африки. Намиб считается самой древней пустыней, она сформировалась более 80 млн лет назад и застала динозавров.
НА КРАЮ МИРА дует
Антарктида… Почва здесь в основном скрыта под многокилометровым щитом льда. Этот щит, как зеркало, отражает почти все солнечное излучение: не нагревается сам и не прогревает воздух над собой даже долгим полярным днем. В Антарктиде встречаются водоросли, мхи, лишайники и всего два вида цветущих растений (колобантус кито и луговик антарктический). Но большая ее часть – самая настоящая пустыня. Неудивительно, что первые экспедиции, обнаружив среди белого безмолвия участки скал и земли безо льда, назвали их оазисами.
Сегодня ученые предполагают, что антарктические оазисы сформировались там, где ледник временно отступал или обходил каменистые возвышенности континента – в основном на краю материка. Скалы без снега и льда поглощали солнечное тепло и образовали прогретые участки, на которые лед уже не смог заползти. Температура в этих местах действительно обычно выше, чем рядом на леднике: летом скалы порой прогреваются до 30 °С. Именно в оазисах стоят большинство антарктических станций.
Но Сухие долины Мак-Мердо язык не повернется назвать оазисом. Они образованы скалистыми грядами, спускающимися к Южному океану в районе острова Джеймса Росса (не путать с островом Росса в составе архипелага Шпицберген). Если посмотреть на Антарктиду, расплющенную любой картографической проекцией, это будет ее правый краешек – практически край мира. С антарктического купола круглый год «стекают» к океану катабатические ветра (от греч. κατάβασις – «спуск, снижение»). От центра к периферии они разгоняются, и тут-то им на пути попадаются долины Мак-Мердо. В узкие, по сравнению с простором ледника, ложбины между скал ветер врывается уже на скорости до 320 км/ч. Быстрее на нашей планете ветра нет. Всю влагу отсюда мгновенно сдувает. Жизнь здесь еще беднее, чем в остальной Антарктиде. В порах камней живут экстремофильные бактерии-эндолиты. Под ледником в долине Тейлора скрываются мировые знаменитости – железобактерии, от чьей деятельности тут появился Кровавый водопад. А вот небольшая долина Университета заслужила звание самого безжизненного места на планете. В 2015 году группа ученых из США и Канады под руководством Жаклин Гоордиал (Jacqueline Goordial), взяв образцы грунта с глубины около полуметра из этой долины, не смогла обнаружить там никаких микроорганизмов – ни бактерий, ни грибов, ничего.
Свой вклад в то, чтобы пустынь на Земле было больше, делают и люди. Животноводство в Центральной Африке помогает Сахаре с каждым годом продвигаться на юг. А пустыня Гоби вообще разрастается так быстро, что китайцам пришлось дать старт проекту «Зеленая китайская стена»: полоса насаждений вдоль северных границ страны должна укрыть ее от песчаных бурь. Пусть на планете нет ни одной пустыни, полностью созданной человеком, но это тот редкий случай, когда мы работаем в полном согласии с силами природы. Не лучший проект для сотрудничества. Чтобы превратить степь в пустыню, нужно всего несколько лет, а чтобы укрыть это голое место слоем почвы хотя бы в 2,5 см – полвека.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
