Главная » Статьи » Теория электрической Вселенной

Теория Электрической Вселенной. Часть 25: Струйные потоки

Введение

Теперь, когда мы рассмотрели океанические течения, давайте обратимся к атмосферным «потокам», также известным как «высотные струйные потоки». Существует 5 струйных потоков воздуха, циркулирующих вокруг земного шара: два полярных, два субтропических и один экваториальный. Струйные потоки — это быстрые (96 - 402 км/ч), узкие (несколько сотен километров в ширину и менее 5 км в высоту) высотные (около 11 км) ветра. В этой главе мы сосредоточимся исключительно на северном полярном струйном потоке, также известном как «Арктический фронт», являющимся важнейшим погодным фактором для Северной Америки и Европы. 

Как показано на рис. 150, северный полярный струйный поток (голубая стрелка) вращается вокруг Северного полюса с запада на восток и определяет границу между холодным и теплым воздухом. Если вы находитесь к югу от Арктического струйного потока, вы наслаждаетесь умеренным климатом; находясь же к северу от него, вы испытаете на себе полярные погодные условия.

 

Рис. 150: Схематичное изображение пяти струйных потоков, циркулирующих вокруг Земли.

Как видно из рис. 151, расположение, толщина, путь и скорость струйного потока варьируются. Иногда струйный поток перемещается на высоких скоростях, что делает его траекторию весьма прямолинейной (левое изображение). Иногда же он замедляется, и тогда его траектория начинает изгибаться, благодаря чему он «задевает» экватор и расположенные ближе к Северному полюсу области (правое изображение). Поведение струйного потока очень напоминает поведение реки: когда поток слаб, он становится колеблющимся, извивающимся, а иногда даже останавливается («блокировка струйного потока»). Когда поток сильный, он циркулирует на большой скорости в прямом направлении. 

 

Рис. 151: Две различные формы струйного потока.

Электрический струйный поток 

На протяжении многих лет официальная наука заявляла, что струйный поток не играет большой роли в погоде и является всего лишь результатом «фронтообразования» — сложного процесса, описывающего, каким образом разности конвекции (движения воздуха) и температуры приводят к циркуляции струйного потока.

Однако совсем недавно ситуация изменилась. Зима 2013 - 2014 гг. в Северной Америке была очень суровой она сопровождалась постоянными «полярными вихрями», которые длились неделями, а их форма почти полностью соответствовала «холодной капле», сформированной арктическим струйным потоком, как изображено выше. Доказательство было налицо, и история получила продолжение:

Учёные пытаются понять, связана ли необычная погода нынешней зимы в Северном полушарии ... с изменением климата. Одно остаётся ясным: изменения в струйном потоке играют ключевую роль и могут стать более разрушительными... Все вешают собак на струйный поток, который является важнейшим погодным фактором в средних широтах. Это было бы знаковым развитием событий, так как то, что произойдёт со струйным потоком в грядущие десятилетия, скорее всего, будет основным звеном между абстракциями климатических изменений и реальной погодой, которую мы все наблюдаем.

Этот анализ действительно может быть ближе к истинному положению дел. Данные указывают на то, что струйные потоки подпитываются не теплом из нижних слоёв атмосферы, а электричеством. На высоте циркуляции струйных потоков (порядка 10 км) в атмосфере содержится порядка 2000 ионов на кубическим сантиметр. На такой высоте воздух в десять раз более ионизирован, чем у земной поверхности (рис. 152). 

 

Рис. 152: Концентрация ионов в зависимости от широты. Экватор: белые точки, полюс: черные точки.

Струйный поток во многом схож с Гольфстримом. Однако Гольфстрим протекает в большом диапазоне широт (от экватора до полюса) и расположен в ограниченном [сушей] пространстве, поэтому сила Лоренца и эффект Кориолиса приводят к его замкнутому циркулирующему движению. Струйный поток не ограничен сушей, и его широтный диапазон очень узок (несколько километров), поэтому эффект Кориолиса к нему не применим, и благодаря силе Лоренца он свободно движется в восточном направлении вокруг земного шара. 

С этой точки зрения струйный поток — это не результат явлений в нижних слоях атмосферы, а, наоборот, движущая сила этих явлений, т.е. погоды, которую мы наблюдаем изо дня в день. Физик Джеймс Маккенни (McCanney) так описывает позитивно заряженный северный струйный поток и его направленное в восточном направлении движение:

Гигантские газовые «планеты» и Солнце имеют множество вращающихся в противоположном направлении колец электрических токов, подобных трём «струйным потокам» [полярный фронт, субтропический и экваториальный], опоясывающим Землю. Электрические токи струйных потоков обвиваются вокруг ячеек высокого и низкого давления, протекая либо на восток, либо на запад. Они реагируют на солнечные электрические бури и влияют на погодные системы более низкого уровня. 

Когда солнечный ветер проходит мимо Земли, его частицы взаимодействуют с небольшим постоянным магнитным полем. Электроны вынуждены огибать Землю с одной стороны, а протоны — с другой. Этот поток приводит к возникновению в ионосфере Земли трех различных токов, которые и создают крупные струйные потоки в верхних слоях нашей атмосферы.

 

Рис. 153: Сила Лоренца (F) является электродвижущей силой, приводящей в движение струйный поток.

Как видно на рис. 153, магнитное поле Земли (В - пурпурная стрелка) и вертикальный атмосферный ток (I — красный вектор), воздействуя на заряженные молекулы тропосферы, вместе создают силу Лоренца (F — зеленая стрелка), которая действует как электродвижущая сила, поддерживающая вращение Арктического струйного потока (зеленое кольцо). 

Обратите внимание, что на рис. 150, на котором изображены пять атмосферных струйных потоков, опоясывающих нашу планету, экваториальный поток течёт на запад (в отличие от 4 других потоков). Это, как утверждает Маккенни, происходит потому, чтоэкваториальный поток несёт негативный заряд, тогда как остальные потоки несут, в общем, положительный заряд:

В дальнейшем я осознал, что струйные потоки Земли приводятся в движение солнечными электрическими токами, и что существует три пояса электрических токов, опоясывающих земной шар. Два «ионных» токовых слоя текут с запада на восток на высоких широтах (в южном и северном полушариях), тогда как экваториальный «электронный» токовый слой направляется с востока на запад.

Подобно Гольфстриму, во время сильной солнечной активности электрически движимые струйные потоки движутся на больших скоростях в прямом направлении (красная стрелка на рис. 154). Если солнечная активность слаба, электрический заряд ионосферы уменьшается, и то же самое происходит и с атмосферным электрическим током и, в конечном итоге, с силой Лоренца. В результате этого струйный поток замедляется и начинает «вилять». 

 

Рис. 154: Модель типичной траектории движения зимнего/летнего струйного потока над Северной Америкой.

Широтный сдвиг 

На рис. 154 показано, что вдобавок к извилистости (голубая стрелка), «слабый» струйный поток также смещается к югу. Обычно струйный поток течёт примерно вдоль параллели 45° с.ш. зимой (верхушки голубой стрелки) и вдоль параллели 60° с.ш. летом (красная стрелка), однако в последние годы мы наблюдали всё больше и больше аномалий, где струйный поток был слабее и извилистее, чем обычно, смещаясь в южном направлении (что в результате приводит к появлению «полярных вихрей» в умеренных широтах).

 

Рис. 155: Исторические тренды струйных потоков (1975–2006).

Графики на рис. 155 показывают тренды струйных потоков в недавнем прошлом. Кривые в левой части показывают широтные аномалии. Кривые справа показывают аномалии скорости. Две зелёные кривые, обозначенные как «NH» относятся к струйному потоку северного полушария (Арктический поток). На диаграмме слева вы можете видеть, что после 1999 г. (вертикальная оранжевая линия) Арктический струйный поток сдвинулся ближе к экватору (зелёная кривая). На диаграмме справа примерно в 1998 г. (вертикальная оранжевая линия) Арктический струйный поток потерял в скорости (зелёная кривая). Антарктический струйный поток (SHP - голубая кривая) и южный Тропический струйный поток (SHT - красная кривая) демонстрируют схожее снижение скорости после 1999 г. (рис. 155).

Итак, примерно с 1998 г., когда солнечная активность пошла на убыль, Арктический струйный поток стал показывать признаки ослабления (меньшая скорость и более южное положение). 

Широтные колебания струйного потока признавались наукой на протяжении многих лет. Они якобы происходят из-за изменений в Арктических колебаниях. Пока что не было предоставлено никаких убедительных объяснений причин возникновения этих «колебаний». Однако если учесть электрическую природу нашей Солнечной системы, смещения струйных потоков приобретают смысл. Маккенни предложил объяснение корреляции между смещением струйного потока в южном направлении и солнечной активностью следующим образом:

... эти магнитные поля сжимались под ударами «солнечных штормов», что приводило к сжатию поперечно направленного электрического поля, что, в свою очередь, сжимало ионосферу.

Кристофер Рассел (Christopher T. Russell), геофизик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, объяснил подобное явление. Модель Рассела показана на рис. 156. Хотя объектом исследования этой модели является Венера, её основные принципы применимы и для Земли, как это продемонстрировал геофизик Чжуан (H.G. Zhuang).

Диаграмма Рассела (рис. 156) показывает деформацию ионосферы под давлением солнечного ветра (красная стрелка). Следует отметить, что ионосфера деформируется неравномерно: она сжимается больше в областях, непосредственно подверженных солнечному ветру (ближе к экватору), чем над полярными областями. 

 

Рис. 156: Влияние солнечного ветра на ионосферу Венеры.

Таким образом, солнечная активность приводит к сжатию ионосферы, которое более выражено на уровне экватора. Это экваториальное сжатие позитивно заряженной ионосферы «толкает» позитивно заряженный полярный струйный поток в направлении севера. Ослабление же солнечной активности, наоборот, снижает давление на ионосферу на уровне экватора и позволяет Арктическому струйному потоку смещаться к югу. 

Это объяснение также может объяснить широтные смещения струйного потока зимой и летом. Летом северное полушарие обращено к Солнцу, поэтому северная область ионосферы сжата солнечным ветром больше, и струйный поток направляется к северу. Зимой, когда северное полушарие менее подвержено солнечным ветрам, ионосфера над северным полушарием подвержена меньшему напряжению, что позволяет струйному потоку двигаться обратно к югу (см. рис. 157). 

 

Рис. 157: Зимой северное полушарие отклонено от Солнца. Сниженное "давление" со стороны Солнца декомпрессирует ионосферу.

Таким образом, при слабой солнечной активности струйный поток будет наблюдаться на аномально низких широтах. Это то, что происходило в последние несколько лет, в частности, над Европой, где струйный поток опускался зимой аж до 15° с.ш. (над Северной Африкой) в то время, как он должен был находиться примерно на 60° с.ш. (над Шотландией).

Смещение струйного потока на более низкие широты означает, что арктический воздух, находящийся в его северной части, также способен достигать более низких широт, в частности, областей с умеренным климатом. Это общее смещение к югу подвергает низкоширотные регионы (юг США и Европы) очень холодным погодным условиям. Таким образом, длительное снижение солнечной активности вызовет похолодание в «умеренных» широтах, которые в итоге будут становиться всё менее ограждёнными струйным потоком от арктического воздуха, всё более часто и аномально смещающимся к югу. Это может стать усугубляющим фактором для быстрого наступления ледникового периода. 

Изгибающийся струйный поток 

Низкая солнечная активность толкает струйный поток к югу, а также замедляет и закручивает его. Струйный поток также может и «приостановиться». Это называют «блокировкой». Связь между слабой солнечной активностью и блокировкой струйного потока была продемонстрирована в 2008 году. Блокировка препятствует достижению влажным и относительно горячим воздухом над океаном западной Европы и обогреванию этой части континента. Также это препятствует отделению относительно теплого воздуха умеренных широт от холодного воздуха арктических широт. Столкновение этих масс воздуха, имеющих различные температуры, может привести к экстремальным погодным явлениям, таким как обильные дожди, снегопады и штормовые ветра. 

Вместо чётко разграниченного отделения холодных регионов от жарких и относительно стабильной и предсказуемой погоды, извилистость струйного потока создаёт неоднородные воздушные регионы с последовательным локальным проявлением жарких или теплых воздушных карманов. Эта последовательность жаркого, влажного и сухого холодного воздуха является важной причиной погодных флуктуаций (антициклоны, тёплые фронты, пониженное давление, холодные фронты). Она создаёт нестабильные погодные условия, такие как «холодные перепады», окружённые горячим воздухом, и наоборот, «горячие перепады», окружённые холодным воздухом. В 2009, 2010, 2011 и 2012 годах Европа испытала «аномальные» волны холода, в то время как в Северной Америке волны «аномального» холода наблюдались в 2013 и 2014 годах. В течение зимы 2013 - 2014 гг. Великобритания испытала невиданные за более чем 250 лет наводнения, а Северная Америка — упомянутые выше рекордно низкие температуры. 

Подобная извилистость струйного потока наблюдалась в феврале 2011 года, когда более чем половина Северного полушария была покрыта снегом(рис. 158).

 

Рис. 158: Спутниковое изображение снежного покрова (2 февраля 2011 г.).

Во время этой аномалии струйный поток имел относительно низкую скорость, изгибающуюся траекторию и квази-«блокировку», как показано на рис. 159, изображающем струйный поток над Северной Америкой 2 февраля 2011 г. Траектория этого струйного потока окрашена в серый цвет. Вы видите сильную извилистость с вариацией широт от 70° до 20° с.ш., тогда как его часть, проходящая над центром США, буквально движется «в обратном направлении» (выраженное западное направление вместо обычно сильного восточного). Струйное течение достигло аномально низких широт (вплоть до 20° с.ш. над Мексикой).

 

Рис. 159: Струйный поток над Северной Америкой 2 февраля 2011 г.

Оттенки серого на рис. 159 пропорциональны скорости струйного потока (смотрите шкалу в нижней части рисунка). Большая часть струйного течения тёмно-серая, что соответствует скорости примерно в 70 узлов. Эта цифра относительно мала по сравнению с обычной скоростью струйного потока зимой, составляющей примерно 110 узлов. Над Аляской, где его траектория узка и окрашена в тёмно-серый цвет (низкая скорость), происходит квази-«блокировка». Это означает, что в этой области струйное течение циркулирует гораздо медленнее, практически «останавливаясь». 

Область южнее струйного потока окрашена в оранжевый цвет и представляет массы тёплого воздуха, тогда как область севернее окрашена в голубой цвет (холодный арктический воздух). Регионы, подверженные влиянию изгибающегося струйного потока будут сочетать перемежающийся влажный горячий (оранжевый цвет) и сухой холодный (голубой цвет) воздух. Обычно, когда влажный горячий воздух сменяет либо встречается с сухим холодным воздухом, он охлаждается, и влага конденсируется, что приводит к дождям или даже снегопадам. В результате этого 1 и 2 февраля 2011 года более половины Северного полушария была покрыта снегом, причём в некоторых регионах, например, в Иллинойсе, выпало более полуметра снега. 

Обратите внимание на стрелки, изображающие скорость и направление ветра. В области, окрашенной в голубой цвет, эти стрелки направлены в целом к югу, что указывает на то, что США получили массивный приток ледяного воздуха, пришедшего прямиком из Арктики (полярный вихрь). 

В таких регионах, как Европа и Северная Америка, глобальное похолодание будет усилено ослаблением струйного потока, вследствие чего оно сместится южнее, подвергая обычно умеренные широты арктическому воздуху.

https://ru.sott.net

Другие статьи

Всего комментариев: 0
avatar