Pada li kiša u pustinji? Zašto nema vode u pustinji? Kako ovi uređaji rade?

Desert Gobi. Kampovali smo dva dana u pesku Khongorin-Elsa, u šatorima ispod dina…Fotografije i tekst Anton Petrus

1. Sunce je peklo nemilosrdno, pa zato je pustinja. Ali bliže zalasku, vrijeme se počelo mijenjati, i očito ne na bolje.

Crni oblaci su se kovitlali nad dinama, a duvao je oštar vjetar. Čak ni vetar, već vetrenjača! Da, takve da sam morao stajati kod šatora da ih ne odnesu u pustinjske daljine.

Inače, obratite pažnju na staze sa leve strane na dini - ovo je staza "penjača", koje su u serijama dovozili automobili. Stiže UAZ, mongolska ruka pokazuje na dinu i svi krotko jure gore. A dobiti skoro 200 metara u pesku je zaista teško...

2. Skoro dva sata smo stajali sa šatorima u zagrljaju. Za to vreme smo svi uspeli da prođemo proceduru pilinga sa blagim peščanim pilingom, uz njega smo i zalogajili. Pa, perut u kosi se povećala. Posebna pustinja.

3. Ali kada je vjetar utihnuo, mogli ste uzeti kameru i otići snimiti nadolazeću oluju. Prekrasan, magični spektakl koji može uplašiti i šarmirati u isto vrijeme.

4. U podnožju dina bilo je puno zelenila, takav prag peščanog pakla)

5. Postojali su i mali rezervoari u koje su ujutro dolazile koze, ovce, kamile i drugi dlakavi ljudi.

6. Kontrast mokrog i suhog pijeska i olovnih oblaka na horizontu. Kombinacija je divlja.

7. U daljini su se na nebu pojavili prekrasni vymyaobrazni oblaci. Rijedak i lijep prizor, šteta što su bili daleko...

8. U međuvremenu, oluja se približavala. Tradicionalno se pretpostavlja da u pustinji nema kiše. Ali ne radi se o Gobiju, oni idu tamo. A zimi ne samo da nema vrućine, nego tamo vlada divlja hladnoća do 40 stepeni!

9. Ali spektakl je neverovatan. Crni, dramatični oblaci nad zlatnim pijeskom! Uzbudljivo je. A ako ovome dodate jake udare groma...

10. Panorama nadolazeće oluje iz 7 vertikalnih okvira za stvaranje efekta prisutnosti)

11. Grmljavina je došla već noću, kada je plamtjelo, grmilo i pljuštalo. Ali najgore je bilo usred noći. Ležim u šatoru, slušam bijesnu grmljavinu i čujem užasan jecaj-krik, kao da se nešto sablasno uzdiglo pod bljeskovima munja. I ovaj jecaj odjekivao je dinama... Odlučili smo da je to kamila koja je odlutala od svojih u tami noći. Ali sve je moguće, a odgovor nije uvek tako očigledan...

ZAŠTO HEAT?

Evropski pustinjski marš

1. Problem

Ovaj jul u evropskoj Rusiji karakterišu nenormalne vrućine. Više od tri sedmice praktično nije bilo kiše, malo oblaka, a sunce nemilosrdno prži cijeli dan. Meteorolozi objašnjavaju razlog za ovu pojavu kao blokirajuću anticiklonu koja je zahvatila značajan dio Evrope. Vjeruje se da ova anticiklona ne dozvoljava hladnom zraku iz područja oko anticiklone da uđe u njeno područje djelovanja, što dovodi do abnormalne topline. Ali Evropa nije pustinja. Sunce nastavlja da isparava vlagu. Gdje ide isparena vlaga? Zašto nema kiše? Zašto je nastao blokirajući anticiklon?

Iz zakona održanja materije slijedi da sva vlaga koja je isparila u području blokirajućeg anticiklona mora pasti u obliku kiše. Ako bi se isparena vlaga u obliku vodene pare podigla, gdje je poznato da temperatura pada, tada bi se vodena para neizbježno kondenzirala i padala bi kiša. Stoga je jedino objašnjenje za ovo što se dešava da se vazduh u blokirajućem anticiklonu spušta i istiskuje svu isparenu vodenu paru blizu površine zemlje, sprečavajući da se vodena para podigne i kondenzuje. Izvan blokirajuće anticiklone, vlaga koja je isparila unutar nje pada kao jake kiše.Što je veća veličina anticiklone, to više obilnih kiša pada izvan nje. Dakle, ako se negdje stvorila blokirajuća anticiklona, onda su suša unutar nje i obilne kiše neizbježne, praćene poplavama izvan nje.

Pustinja je zauvijek blokirana. U pustinji, gde nema isparavanja, vazduh uvek tone i istiskuje suv vazduh iz pustinje, koji ne daje kišu. Najvažnije pitanje je zašto se blokirajuća anticiklona javlja nad područjima koja nisu pustinjska. Kao što smo gore objasnili, odgovor na ovo pitanje će takođe objasniti zašto postoje jake kiše, poplave, uragani i tornada izvan blokade anticiklona.

2. Isparavanje, kondenzacija i vjetar

Odgovor je sljedeći. Isparavanje i kondenzacija vodene pare glavna su pokretačka sila atmosferske cirkulacije. Ovo je određeno sljedeće tri pravilnosti.

1) Na Zemlji, od koje dvije trećine pokrivaju okeani (hidrosfera), zrak ne može biti suh. Atmosferski zrak je vlažan i sadrži vodenu paru zasićenu u području direktnog kontakta s površinom okeana. (Zasićena koncentracija je maksimalna koncentracija vodene pare u zraku na datoj temperaturi.)

2) U gravitacionom polju Zemlje, vlažan vazduh ne može biti stacionaran. Svako proizvoljno malo podizanje vazduha će dovesti do njegovog hlađenja. (Zaista, dio kinetičke energije molekula, kada se uzdižu, pretvara se u potencijalnu energiju u gravitacionom polju. Na isti način, kamen koji je izbačen gubi brzinu, zaustavlja se i pada.) Hlađenje vlažnog zraka dovodi do kondenzacije vodene pare, odnosno do njenog eliminisanja iz gasne faze. Pritisak vazduha tokom kondenzacije se smanjuje. Pritisak zraka na vrhu postaje znatno manji nego na dnu, što više ne uzrokuje slučajno kretanje vlažnog zraka prema gore.

3) Brzina isparavanja je određena i ograničena protokom sunčeve energije. U prosjeku, oko polovina toka sunčeve energije troši se na isparavanje, ali u nekim slučajevima cijeli tok sunčeve energije koji dospijeva na površinu zemlje može se potrošiti na isparavanje. Shodno tome, brzina isparavanja se ne mijenja više od dva puta. Nasuprot tome, brzina kondenzacije je određena brzinom porasta vlažnih vazdušnih masa. Može premašiti brzinu isparavanja za stotine ili više puta, a može i nestati kada zračne mase potonu. Ova razlika između mogućih brzina isparavanja i kondenzacije određuje raznolikost cirkulacije zraka u zemljinoj atmosferi.

Da bi se padavine gotovo poklopile sa isparavanjem, potrebno je da se brzina dizanja zraka odredi brzinom isparavanja. Jednostavna računica pokazuje da bi se zrak trebao dizati brzinom od oko 3 mm/s. (Zaista, u prosjeku, na cijeloj Zemlji, stope isparavanja i padavina se poklapaju. Tokom dugog vremenskog perioda, koliko je isparilo, toliko je kiše palo na teritoriju cijele Zemlje (kiša ne pada u pustinjama , ali nema ni isparavanja).× 10 7 sekundi, stoga je brzina ispadanja tekuće vode 3× 10–5 mm/s. Ali gustina vazduha je hiljadu puta (10 3 puta) manja od gustine vode. Vazduh sadrži oko jedan procenat (10 2 manje) vodene pare. Stoga, da bi se voda podigla brzinom od 1 m godišnje, vlažni zrak koji nosi vodenu para mora se dizati brzinom od 3 mm/s).Ovo je vrlo mala brzina koju ne primjećujemo. Počinjemo da osjećamo kako vjetar duva brzinom većom od 1 m/s.

Tako bi voda mogla pasti brzinom kiše na istom mjestu gdje je isparila. Ali suha komponenta zraka, koja sadrži dušik i kisik, mora se kretati po zatvorenom putu koji sadrži i vertikalne i horizontalne dijelove. Štaviše, treba da postoje dva vertikalna i horizontalna dela: u jednom vertikalnom delu vazduh se diže, u drugom pada. (U gornjem i donjem horizontalnom dijelu, zrak se kreće u različitim smjerovima.)

Stoga se padavine ne mogu pojaviti svugdje, već se javljaju samo u području dižećeg zraka (a ne obrnuto). U zoni poniranja vazduha nema padavina, jer kada ponire vazduh se zagreva i vodena para ne može da kondenzuje. Brzine kretanja zraka (vjetra) u vertikalnom i horizontalnom dijelu su približno iste ako su visina vertikalnog uspona i dužina horizontalnog kretanja približno jednake. Iz ličnog iskustva letenja u avionima, svi znaju da je visina podizanja vazduha prilikom kondenzacije vodene pare manja od 10 km. Iznad ove visine praktično nema oblaka. Vazduh se ne diže. Nasumično nastaju desetkilometarski vrtlozi praćeni su pljuskovima s grmljavinom i jakim vjetrom. Vjetrovi su rezultat razlike tlaka uzrokovane kondenzacijom vodene pare i ubrzanjem zračnih masa prema Newtonovom zakonu.

3. Šumska pumpa

Normalni uslovi života ljudi i čitavog života na kopnu postižu se kada se stopa kondenzacije i padavina skoro poklapa sa brzinom isparavanja, premašujući je količinom rečnog oticaja, tj. kada su padavine uvijek jednake zbiru isparavanja i riječnog oticanja. Samo pod ovim uslovima nema poplava, suša, požara, uragana i tornada. Ova ravnopravnost se može postići izuzetno složenim i suptilnim upravljanjem vodnim režimom na kopnu. Takvo upravljanje vrši biota koja postoji na kopnu u obliku ekosistema nenarušenog šumskog pokrivača. Ova kontrola je nazvana šumska biotička pumpa. Prije evolucijskog formiranja šuma na kopnu i aktiviranja djelovanja biotičke pumpe za vlagu, cijelo zemljište je bilo beživotna pustinja.

Vladimir Majakovski, otkrivajući temu dobra i zla, napisao je:

– Ako vetar
krovovi se kidaju,
ako
grad je tutnjao -
svi znaju -
ovo je
za šetnju
loše.
Kiša je kapala
i prošao.
Ned
u cijelom svijetu.
To -
veoma dobro
i veliki
i djecu.

Ovo je zaista dobro, ali da bi se postigla ovakva idila, potrebno je riješiti dva fizička problema tako što ćete ukrotiti haotične, nekontrolirane vrtloge i pretvoriti ih u uređene:

1) Na kopnu se dio padavina slijeva u okean u obliku riječnog oticaja, a isparavanje ovog riječnog oticaja se dešava u okeanu, a ne na kopnu. Neophodno je vratiti vlagu ovog isparavanja u okeanu nazad na kopno kako bi padala kiša odakle je dolazio riječni tok.

2) Neophodno je usporiti povećanje brzine vjetra, jer je vazduh tokom čitavog kretanja od okeana do kontinenta pod uticajem razlike pritisaka, tj. konstantna sila koja ubrzava vazdušne mase prema Newtonovom zakonu. Lako je vidjeti da bi bez kočenja brzina vjetra na kraju lifta na visini od oko 10 km, a samim tim i brzina horizontalnog vjetra koji kompenzira podizanje, bila uraganska, oko 60 m/s. A kako se krov ne bi potrgao, potrebno je, kako smo saznali, da vertikalna brzina ne prelazi 3 mm / c!

(Zaista, ako nije bilo kočenja, onda brzina vjetrauna kraju uspona na visini od oko 10 km bila bi jednaka vrijednosti izračunatoj iz jednakosti kinetičke energije vjetrar u 2/2, gdje r - gustina vazduha i potencijalna energija kondenzacije. Potonji je jednak parcijalnom pritisku vodene pare - sva vodena para je nestala (kondenzirala) do visine od 10 km. Parcijalni pritisak vodene parep vna površini iznosi 2% ukupnog pritiska vazduha. Pritisak vazduha na zemljinoj površini jednak je težini atmosferskog stuba,str = r gh, g\u003d 9,8 m / s 2, h~ 10 km. Brzina vjetra se dobija iz jednakostir u 2 /2 = 2 × 10 –2 r gh, da nakon smanjenja gustine vazduhar daje u= 0,2 ~ 60 m/s.)

Oba zadatka rješava šuma zbog svoje velike dužine od nekoliko hiljada kilometara i visoke visine zatvorenog pokrivača drveća od 20-30 m. Šuma vuče vazdušni „voz“ ogromne dužine iz okean iznad njega (dužina "voza" je nekoliko hiljada kilometara). Kretanje voza "usporava" zatvorene krošnje drveća velike visine, što gasi sva ubrzanja vazduha koja su se pojavila iz konstantnog gradijenta pritiska. Istovremeno, u prirodnoj šumi djeluju složeni i uglavnom neistraženi procesi kontrole isparavanja (biološka kontrola isparavanja lišćem i presretanja kiše lišćem i granama) i kondenzacije (emitovanjem bioloških kondenzacijskih jezgara).

Na udaljenosti od nekoliko hiljada kilometara od okeana, višak isparavanja sa površine šume u odnosu na površinu okeana za gotovo dva puta stvara povećanu stopu kondenzacije nad šumom i konstantan gradijent zračnog pritiska, koji se smanjuje s povećanjem udaljenosti od okeana. Tako okean postaje područje poniranja zraka, niske kondenzacije i visokog tlaka, a šuma - zona izdizanja zraka, visoke kondenzacije i niskog tlaka. Ovo stvara horizontalni tok zraka od okeana do kopna, noseći vodenu paru isparenu u okeanu i kompenzirajući količinu riječnog oticanja padavinama na kopnu. Rotacija Zemlje modifikuje kretanje vazduha obezbeđeno delovanjem šumske pumpe; istovremeno se vazdušne struje uvijaju u horizontalnoj ravni, formirajući ciklone nad šumom i anticiklone nad okeanom. Ovo je idila.

Isparavanje vlage od strane same šume održava koncentraciju vodene pare blizu vrijednosti zasićenja, uprkos smanjenju ukupnog zračnog tlaka s udaljenosti od okeana. Lokalno isparavanje u šumi kompenzira se lokalnom kondenzacijom s padavinama. Ovaj proces formira uređeni lokalni vazdušni vrtlog sa skalom kondenzacije i visine padavina reda veličine 10 km. Na dnu, strujanje zraka u lokalno uređenom vrtlogu kreće se u istom smjeru kao i strujanje zraka iz oceana. Do usporavanja ubrzanja zraka u ovom vrtlogu po vertikali dolazi zbog usporavanja padajućih kapi kiše. Vjetrovi koji su povezani s lokalnim vrtlogom gase se kontinuiranim strujanjem zraka iz oceana. Kompenzacija riječnog toka mora biti tačna, tj. količina vlage koja se donosi iz okeana ne bi trebala biti veća ili manja od riječnog oticaja. To se postiže koreliranim djelovanjem vrsta cijelog neporemećenog ekosistema.drva. U netaknutoj šumi nema suša, poplava, uragana i tornada.

Zašto vrućina, šta se dešava? Uništenje šumske pumpe.

Sada možemo odgovoriti na pitanje šta se sada dešava u Evropi. Sibirska šuma, uključujući i šume Dalekog istoka, je jedinstvena; crpi vlagu iz tri okeana - Atlantika, Arktika i Pacifika. Dakle, ni nakon uništenja netaknute šume nad cijelom zapadnom Evropom, sibirska šuma nije presušila (za razliku od kontinentalnih šuma Australije, Arabije i Sahare, koje nisu mogle izdržati uništavanje obalnog šumskog pojasa). Kontinuirano podržan vlagom iz Arktičkog i Tihog okeana, nastavio je crpiti vlagu iz Atlantskog okeana širom zapadne Evrope. Tok zapadnih vjetrova nad Evropom bio je pravilan i uredan. Samo zahvaljujući sibirskoj šumi i šumama istočne Evrope, zapadna Evropa nije se pretvorila u Saharu, uprkos gotovo potpunom uništenju njenih šuma.

Krčenje šuma u većem dijelu Evrope dovelo je do haotizacije zapadnih vlažnih vjetrova. Tekuće uništavanje netaknutih šuma istočne Evrope dovelo je do onoga što vidimo ovog jula. Značajan dio Evrope postao je zona poniranja zraka, odustajanja od svoje vlage i plavljenja kišom okolnih zona dizanja zraka, uključujući i susjedne okeane. Uz pravilan rad šumske pumpe, suva zona poniranja zraka trebala je biti iznad okeana, a ne iznad kopna. Ono što se danas dešava nije bezbedno i predstavlja prag pretvaranja Evrope u pustinju. Treba napomenuti da je juni bio relativno hladan, jer su sekundarne listopadne šume snažnim isparavanjem povukle vlagu iz Arktičkog okeana, zagrijavajući ga obrnutim strujanjima zraka. U julu, nakon prestanka aktivne vegetacije u sekundarnim šumama, zagrijani okean je postao zona dizanja zraka, povlačeći kiše potrebne kopnu iz velikog dijela Evrope.

A.M. Makarjeva, V.G. Gorškov

Pustinje je oduvijek karakterizirala vrlo suva klima, količina padavina je višestruko manja od količine isparavanja. Kiša je izuzetno rijetka i obično u obliku obilnih pljuskova. Visoke temperature povećavaju isparavanje, što povećava sušnost pustinja.

Kiša nad pustinjom često ispari prije nego što stigne do površine zemlje. Veći procenat vlage koja padne na površinu vrlo brzo ispari, samo mali dio dospijeva u zemlju. Voda koja uđe u tlo postaje dio podzemne vode i kreće se na velike udaljenosti, a zatim izlazi na površinu i formira izvor u oazi.

Navodnjavanje pustinje

Naučnici su sigurni da se većina pustinja može pretvoriti u cvjetne vrtove uz pomoć navodnjavanja.

Međutim, ovdje je potrebna velika pažnja pri projektovanju sistema za navodnjavanje u najsušnijim zonama, jer postoji velika opasnost od velikih gubitaka vlage iz rezervoara i kanala za navodnjavanje. Kada voda prodre u tlo, dolazi do porasta nivoa podzemne vode, a to pri visokim temperaturama i sušnoj klimi doprinosi kapilarnom izdizanju podzemne vode do prizemnog sloja tla i daljem isparavanju. Soli otopljene u ovim vodama akumuliraju se u pripovršinskom sloju i doprinose njegovoj salinizaciji.

Za stanovnike naše planete oduvijek je bio relevantan problem pretvaranja pustinjskih područja u mjesta koja će biti pogodna za ljudski život. Ovo pitanje će biti relevantno i zato što se u proteklih nekoliko stotina godina povećalo ne samo stanovništvo planete, već i broj područja koja zauzimaju pustinje. A pokušaji navodnjavanja sušnih područja do ove tačke nisu doveli do opipljivih rezultata.

Ovo pitanje odavno postavljaju stručnjaci iz švicarske kompanije Meteo Systems. 2010. godine švicarski naučnici su pažljivo analizirali sve greške iz prošlosti i kreirali moćan dizajn koji uzrokuje kišu.
U blizini grada Al-Ain, koji se nalazi u pustinji, stručnjaci su postavili 20 ionizatora, sličnih obliku ogromnih lampiona. U ljeto su ove instalacije sistematski puštane u rad. 70% eksperimenata od stotinu završilo se uspješno. Ovo je odličan rezultat za naselje koje nije pokvareno vodom. Sada stanovnici Al Aina više neće morati razmišljati o preseljenju u prosperitetnije zemlje. Slatka voda dobijena od grmljavine može se lako prečistiti i zatim koristiti za potrebe domaćinstva. A košta mnogo manje od desalinizacije slane vode.

Kako ovi uređaji rade?

Ioni nabijeni električnom energijom, proizvedeni su u velikim količinama agregatima, grupirani su sa česticama prašine. U pustinjskom vazduhu ima mnogo čestica prašine. Vrući vazduh, zagrejan vrelim peskom, diže se u atmosferu i isporučuje jonizovane mase prašine u atmosferu. Ove mase prašine privlače čestice vode, zasićuju se njima. I kao rezultat ovog procesa, oblaci prašine postaju kišni oblaci i vraćaju se na zemlju u obliku pljuskova i grmljavine.

Naravno, ova jedinica se ne može koristiti u svim pustinjama, vlažnost vazduha mora biti najmanje 30% za efikasan rad. Ali ova instalacija može dobro riješiti lokalni problem nedostatka vode na sušnim područjima.