Дождь кажется самым привычным фоновым звуком на планете. Кто‐то ворчит из‐за него, кто‐то романтизирует, а кто‐то просто бежит под ливнем как можно быстрее, чтобы поскорее скрыться в помещении. Однако то, что падает с неба, намного страннее и куда более влиятельно, чем мы привыкли думать. Дождь способен постепенно менять очертания береговой линии, влиять на ход войн, воздействовать на экономику. Он даже несёт в себе подсказки о том, как меняется климат высоко над нашими головами.
При этом дождь — это не просто «вода из облаков», как можно было бы предположить. Для начала, капли дождя совсем не похожи на классические «капельки‐слёзки», которые мы рисовали в детстве. Чуть позже мы к этому вернёмся. Кроме того, химический состав осадков может заметно меняться в зависимости от того, через какие слои атмосферы и какие загрязнения проходит облако и падающая влага.
Таким образом, от необычных метеорологических явлений до неожиданных биологических эффектов и странных попыток людей управлять осадками — у дождя удивительно длинное «резюме». Оно гораздо шире, чем просто мокрые носки и испорченная причёска. Так что берите зонт и давайте вместе разберёмся в неожиданно занимательных фактах о дожде.
Много дождя — но ни капли на земле
Бывает, вы открываете приложение погоды, видите там значок с тучкой и каплями и думаете: «Ну всё, дождь начался». Но смотрите в окно — а на улице сухо. Асфальт не блестит, луж нет, а небо вроде бы даже и не такое уж грозовое. Тем не менее вы не ошиблись. Иногда дождь действительно идёт, но до земли он просто не долетает.
В особенно жарких или очень сухих регионах капли дождя успевают испариться в воздухе ещё до того, как достигают поверхности. Американское метеорологическое общество называет это явление «вирга». Представьте себе дождь, который буквально «передумал» падать и растворился по пути. Иногда такое можно даже заметить визуально: под облаком видны бледные вертикальные полосы, словно кто‐то провёл по небу полусухой кистью.
Чаще всего вирга наблюдается в пустынях, например, в Сахаре в Африке или в пустыне Атакама в Южной Америке. Там нижние слои атмосферы настолько сухие, что падающие капли практически не имеют шансов добраться до почвы в жидком виде. Это явление встречается и в высокогорных районах. На большой высоте давление ниже, а воздух бывает неожиданно сухим, поэтому «фантомный дождь» может идти и там.
Более того, в регионах, где такое случается часто, растения приспосабливаются к постоянной нехватке влаги. Там доминирует так называемая ксерофитная растительность. Это растения, которые в течение миллионов лет эволюционировали так, чтобы выживать при чрезвычайно скудном количестве воды. Поэтому может оказаться, что небо «по всем документам» приносит вам дождь, а на лобовом стекле — лишь пыль и никакой влаги.
Облака как предсказатели погоды
Если вы когда‐нибудь поднимали глаза к небу и думали: «Всё, сейчас как ливанёт», — вы, скорее всего, не преувеличивали. Во многих случаях дождь действительно заранее «объявляет» о себе с помощью определённых типов облаков. А если научиться различать их, можно примерно понять, какой именно дождь или шторм вас ждёт.
Во‐первых, это кучево‐дождевые облака — кумулонимбусы. Это высокие, мощные, «пухлые» громады, которые сверху часто расплющены, словно наковальня. По сути, это настоящие «фабрики гроз». Если вы видите, как такое облако быстро растёт, то с большой вероятностью в ближайшие часы или в течение суток стоит ждать дождя. Очень часто к нему добавляются гром и молния.
Во‐вторых, есть слоисто‐дождевые облака — нимбостратусы. Это менее эффектный «родственник» дождевых туч. Такие облака выглядят как ровное, низкое, серое одеяло с немного лохматым, неровным нижним краем. На грозу они не похожи. Тем не менее они незаметно затягивают небо и приносят устойчивый, затяжной, промокающий до нитки дождь. Оба типа облаков обычно располагаются в нижней части тропосферы и содержат огромное количество влаги. Они состоят из множества крошечных капелек воды, а в более холодных верхних слоях — ещё и из кристалликов льда.
Наконец, есть и «обманка» — перистые облака, или циррусы. Это яркие, тонкие, лёгкие полоски, похожие на взмах птичьего пера высоко в небе. Они почти полностью состоят из кристалликов льда и чаще всего вовсе не означают, что вот‐вот пойдёт дождь. Даже если из них что‐то и «сыплется», осадки обычно испаряются ещё по пути вниз и до земли не долетают. Так что, увидев такие облака, можно не паниковать: сухими вы, скорее всего, останетесь.
Дождь, дождь, возвращайся снова и снова
Сегодня дождь чаще всего воспринимают как помеху. Он мешает движению транспорта, портит причёски, срывает планы на прогулку или пикник. Кажется, что это просто современное неудобство. На самом деле Земля «устраивает» дожди буквально с древнейших времён. Вода на планете никуда не исчезает. Она только непрерывно переходит из одного состояния в другое и путешествует по замкнутому кругу: из океана в атмосферу, потом на сушу и снова обратно в океан. Этот процесс называется круговоротом воды.
Но когда вообще началась эта история с дождём, падающим с неба? В 2024 году команда исследователей из Австралийского университета Кёртин решила выяснить возраст земного гидрологического цикла. Учёные пришли к выводу, что круговорот воды в том виде, который включает дождевую воду, шёл уже около четырёх миллиардов лет назад. Да, именно миллиардов, а не миллионов.
Подсказка скрывалась в крошечных кристаллах циркона из района Джек‐Хиллз в Западной Австралии. В этих минералах сохранились изотопы кислорода. Их соотношение говорит о том, что эти породы контактировали с пресной водой метеорического происхождения, то есть с водой, которая попала на поверхность в виде дождя. А для этого должны были существовать и жидкая вода, и участки суши, по которым она стекала.
Получается, что в следующий раз, когда несколько капель дождя упадут вам на кожу, можно вспомнить: молекулы воды, которые вы чувствуете, могут быть практически такого же возраста, как сама земная кора. Их история насчитывает миллиарды лет. Звучит немного жутковато, но и завораживающе одновременно.
Дождь на пределе возможного
Когда говорят о засухе, в голову обычно приходят песчаные пустыни. Однако самый холодный континент планеты фактически тоже представляет собой огромную «холодную пустыню». Среднегодовое количество осадков по всей территории Антарктиды — примерно 2 сантиметра в год. Это очень мало. И да, даже континент, на 98% покрытый льдом, по климатическим критериям всё равно считается сухим.
При этом даже на фоне общей «сухости» Антарктиды есть места‐рекордсмены. Возле моря Росса находится район Мак‐Мёрдо — знаменитые Сухие долины. Ветры там настолько сильные и воздух настолько сухой, что большие участки земли практически свободны от снега и льда. Учёные предполагают, что в некоторых местах жидкий дождь не выпадал миллионы лет подряд. Именно поэтому нередко можно услышать сравнение: ландшафты Сухих долин больше напоминают Марс, чем Землю.
Для контраста стоит посмотреть на другой экстремум — регион Черрапунджи в Индии. Там был зафиксирован поистине невероятный рекорд по количеству осадков: за двенадцать месяцев, с августа 1860 года по июль 1861‐го, выпало 1042 дюйма, то есть примерно 2647 сантиметров дождя. Конечно, это не обычный, а исключительный, «учебник по рекордам» год. В обычные годы дождя меньше, хотя всё равно очень много.
На другом конце шкалы находится прибрежный район Арика в Чили. Там в среднем за год выпадает всего около 0,03 дюйма, или примерно 0,8 миллиметра осадков. Это уже почти не дождь, а скорее редкие туманные взвеси и микрокапли. Поэтому, если вы устали от постоянных дождей в том месте, где живёте, теперь вы знаете, куда теоретически можно переехать — хотя климат там будет не менее экстремальным, просто в другую сторону.
«Канарейка» в облаках
На протяжении тысячелетий люди воспринимали дождь прежде всего как благословение. Во многих культурах сложились ритуалы и традиции, направленные на то, чтобы «вызвать» дождь. Можно вспомнить, например, ракетный фестиваль Бун Бан Фай в Таиланде или период Махакики на Гавайях. Даже в современной поп‐культуре встречаются похожие мотивы — например, в песне кантри‐исполнителя Люка Брайана «Rain Is a Good Thing» («Дождь — это хорошо»).
И действительно, для большинства регионов мира дождь означает воду для полей, урожай, питьевую воду и, в конечном итоге, жизнь. Однако есть и обратная сторона. Когда дождь приходит «неправильно» — не в сезон, не в том месте или в виде внезапных, разрушительных ливней — люди часто воспринимают это как дурной знак. Современная наука показывает, что в этом есть глубокий смысл.
Проблема не только в том, что несвоевременный дождь ломает планы, смывает дороги или нарушает привычные сельскохозяйственные циклы. Ненормальные дожди часто являются симптомом более серьёзных нарушений в климатической системе. Резкие колебания осадков могут чередовать периоды засухи и наводнений. Обычные штормы могут неожиданно превращаться в катастрофические ливни.
Некоторые климатологи даже используют образ «канарейки в угольной шахте», говоря о «неправильном» дожде. Раньше шахтёры брали с собой канареек: если воздух отравлялся газом, птицы погибали первыми, предупреждая людей об опасности. Аналогично, когда дожди начинают вести себя непривычно, это можно считать тревожным сигналом. Он говорит о том, что климат планеты меняется так, что последствия вскоре ощутят все, независимо от того, любят они дождь или нет.
Бежать под дождём или идти пешком?
Многих мучает один и тот же практичный вопрос: если вы попали под сильный ливень, стоит ли бежать изо всех сил, чтобы промокнуть меньше? Или лучше спокойно идти и не торопиться? Неожиданно, но эту проблему всерьёз разбирали математики.
Ещё в 1976 году преподаватель Гарварда Дэвид Е. Белл построил математическую модель и пришёл к довольно приятному выводу. Если дождь падает почти вертикально, а ветер дует вам в лицо или очень слабо, то чем быстрее вы движетесь, тем меньше времени вы проводите под осадками. В результате за одно и то же расстояние вы промокаете меньше, если бежите, а не идёте.
Однако ситуацию сильно меняет ветер в спину. В таком случае модель Белла показывает, что существует некоторый «оптимальный» темп. Если вы будете двигаться слишком медленно, то дольше останетесь под дождём. Если же слишком быстро, то как будто «наловите» лишнюю воду корпусом и лицом. Получается, что у дождя и здесь есть хитрый максимум: определённая скорость движения, при которой вы намокаете меньше всего. Природа, как видно, не всегда справедлива.
Позже, в 2017 году, другое исследование добавило ещё один неблагоприятный фактор — размер тела. Чем больше площадь поверхности человека, тем больше воды он, в среднем, ловит под дождём. При прочих равных более низкие или более стройные люди могут выйти из ливня чуть менее промокшими, чем высокие и широкоплечие. Разница, возможно, и невелика. Но если вы когда‐нибудь приходили в пункт назначения насквозь мокрыми, даже небольшое преимущество звучит уже совсем не мелочью.
Вау, Мауи! Дождливый чемпион Гавайев
Если вы спорите, какой штат США является самым дождливым, долго гадать не нужно. Абсолютный лидер — Гавайи. В среднем по штату за год выпадает около 63,7 дюйма осадков, то есть примерно 162 сантиметра. Это более чем вдвое превышает средний показатель по США, который составляет около 30 дюймов, или 76 сантиметров. Получается, что это не просто «чуть больше дождей, чем обычно». Это уровень, при котором ваши носки могут смириться с новой судьбой — стать чем‐то вроде губки.
В основе такой дождливости лежит сама география Гавайев. Тёплый океанский воздух поднимается над поверхностью воды, насыщаясь влагой. Постоянные пассатные ветры подгоняют этот влажный воздух к островам. Затем он сталкивается с горами и вынужден подниматься вверх по склонам. На высоте воздух охлаждается, и содержащаяся в нём влага конденсируется, превращаясь в облака и дождь. В результате над разными частями одного и того же острова нередко разыгрываются совершенно разные погодные сцены.
Из‑за этого на Гавайях солнце и ливень могут меняться местами буквально за те несколько минут, пока вы ищете ключи от машины. Любопытно, что за Гавайями в списке самых дождливых штатов следуют Луизиана, Вашингтон и Флорида. Во всех этих регионах особая роль тоже принадлежит морю и влажным воздушным массам, которые приносят с собой обильные осадки.
Капли дождя — вовсе не «капельки»
Почти каждый, рисуя дождь, изображает одну и ту же форму. Это стандартная капля‐«слёзка»: заострённая сверху и округлая снизу. Выглядит мило и привычно. Но к реальным каплям дождя такое изображение почти не имеет отношения.
В облаках всё начинается с микроскопических капелек воды. Они образуются вокруг крошечных частиц пыли или дыма. Поверхностное натяжение воды — это как бы «упругая плёнка», которая стягивает молекулы друг к другу. Из‑за него свободные капельки в невесомости стремятся принять почти идеальную шарообразную форму.
Но как только капля становится достаточно тяжёлой и начинает падать, вступает в игру аэродинамика. Поток воздуха сильнее давит на нижнюю часть капли, чем на верхнюю. В итоге шарик уплощается и немного деформируется. Настоящая капля дождя в полёте больше всего похожа на половину булочки для бургера: сверху она выпуклая, а снизу почти плоская или чуть вогнутая.
Если капля продолжает расти, сталкиваясь с другими каплями, она в какой‑то момент становится слишком крупной. Поверхностное натяжение уже не может удержать её цельной. Тогда капля разваливается на несколько более мелких. У любого дождя есть свой «предел размера». Поэтому классическая «слёзка» — это, по сути, удобный символ, а не реальный портрет капли.
Правда о кислотных дождях
Фраза «кислотный дождь» звучит как что‐то из комиксов или фантастического фильма. Тем не менее химия такого дождя более чем реальна. И в основном она связана с деятельностью человека.
Когда электростанции, заводы или двигатели автомобилей сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасываются сернистый газ (SO2) и оксиды азота (NOx). В верхних слоях воздуха эти газы переносятся ветром на большие расстояния. Там они вступают в реакции с водяным паром и кислородом, образуя серную и азотную кислоты. Если затем эту смесь «подмешать» к дождю, снегу, туману или даже к пылевым частицам, получится то, что специалисты называют «кислотными выпадениями». Сам «кислотный дождь» — лишь часть этого более общего явления.
Интересно, что Земля не единственная в Солнечной системе, где возможны такие агрессивные осадки. На Венере облака состоят в основном из капелек серной кислоты. Там тоже могут образовываться капли и «дожди». Однако жара на поверхности настолько экстремальная, что кислотные капли испаряются задолго до того, как достигают грунта. Получается, что на Венере идёт дождь, но до почвы он просто не доходит.
На спутнике Сатурна Титане ситуация другая, но не менее любопытная. Там в роли воды выступают углеводороды. На Титане есть целые озёра жидкого метана и этана. Их наполняет особый «гидрологический» цикл: метан испаряется, образует облака, а затем снова выпадает в виде дождя. По сути, там тоже идёт дождь, только состоит он из совсем другой жидкости.
Чудесный запах дождя
Многие люди знают это ощущение. Вы выходите на улицу, как только начинают падать первые капли, и тут же думаете: «Вот это запах! Вот это я люблю». При этом сам по себе дождь — это почти чистая вода, она особенно не пахнет. Запах создаётся тем, что дождь поднимает в воздух.
Один из главных «виновников» этого аромата — соединение под названием геосмин. Его вырабатывают почвенные бактерии разных видов. Наиболее известная группа таких микроорганизмов — актиномицеты. Когда сухая почва впервые за долгое время получает порцию влаги, на её поверхности и в порах образуются крошечные пузырьки воздуха. Они словно шампанское в миниатюре: поднимаются, лопаются и выбрасывают в воздух мельчайшие капли жидкости.
В этих микрокаплях содержится геосмин, а также эфирные масла растений и множество других органических веществ, которые накапливались в почве в сухой период. Сочетание всех этих компонентов и создаёт тот самый знакомый, чистый, «землистый» запах, который многие так любят после дождя.
Далее вступает в дело психология. Для большинства людей этот аромат связан с облегчением: воздух становится прохладнее, жара отступает, начинается «обновление». Вспоминаются рост растений, зелень, начало чего‑то нового. Поэтому нос регистрирует химический сигнал, а мозг переводит его в ощущение радости и спокойствия. В итоге запах дождя воспринимается не просто как набор молекул, а как особое, очень приятное настроение.
