Физические условия вблизи полюсов Земли — в Арктике и Антарктике — весьма своеобразны. Сложился определенный стереотип суждений об этих районах как о мрачном царстве холода и льда. Но в том-то и дело, что, во всяком случае, летом мрачными эти края назвать нельзя. Например, в июне в центральных районах Арктики суммарная солнечная радиация даже при достаточно пасмурной погоде достигает 800–850 МДж/м2 (в Индии, где летом также устанавливается облачная погода, в июне количество радиации, достигающей поверхности земли, составляет всего 450–500 МДж/м2, то есть почти в два раза меньше). В Антарктике разгар лета приходится на декабрь, и в это время суммарная солнечная радиация достигает здесь беспрецедентных для всего земного шара значений — 1200 МДж/м2. Это объясняется высокой прозрачностью атмосферы, большой высотой антарктической поверхности над уровнем моря (в среднем 2300 м, как в горах), незначительной облачностью и, конечно, непрерывным 24-часовым солнечным сиянием в течение полярного дня.
Перистые облака (Cirrus)—самые высокие из всех видов облаков. Они образуются в слое атмосферы 7–12 км, где в течение всего года температура воздуха ниже 0 °С, и состоят целиком из ледяных кристаллов. Из перистых облаков, особенно из плотных, которые выглядят как однородная белая масса, могут выпадать осадки, но они полностью испаряются в воздухе на большой высоте, не достигая поверхности земли. На фотографии представлена наиболее часто встречающаяся форма перистых облаков — нитевидные перистые облака (Cirrus filosus), которые имеют вид тонких нитей причудливых очертаний.
Высоко-кучевые облака (Altocumulus) образуются на высоте 2–4 км, обычно в слое температурной инверсии, на границе раздела холодного (снизу) и теплого (сверху) воздуха. Когда вдоль границы раздела пробегают гравитационные волны, на их гребнях формируются облака, а в ложбинах безоблачно. При этом высоко-кучевые облака вытягиваются в параллельные гряды. Довольно часто облака этой формы группируются в беспорядочно расположенные ячейки, между которыми может просвечивать солнце. При уплотнении облаков солнце через них не просвечивает. Осадков эти облака не дают и определенного прогностического значения не имеют.
Слоисто-кучевые облака. Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus) характерны для прохладной ветреной погоды. В приземном слое воздуха 0,2–1,5 км возникает своеобразная циркуляция: чередуются полосы восходящих и нисходящих движений, параллельные воздушному потоку. В полосах восходящих движений формируются гряды плотных кучевообразных облаков. Несмотря на угрожающий вид темно-серых с фиолетовым оттенком облачных масс, осадков они, как правило, не дают, только зимой из них иногда выпадает слабый снег, да и то непродолжительное время. Слоисто-кучевые облака возникают вследствие сильного ветра и интенсивного турбулентного перемешивания приземного слоя воздуха, поэтому их называют также облаками динамической конвекции, в отличие от настоящих кучевых облаков, связанных с термической конвекцией — подъемом нагретого воздуха.
Кучево-дождевое облако. Кучево-дождевые облака (Cumulonimbus) обычно образуются в летние дни на заключительной стадии развития кучевой облачности. Они также составляют основную массу облачной системы холодного фронта циклона. Из кучево-дождевых облаков выпадают самые интенсивные осадки и град, что происходит из-за большой толщины облаков (8–10 км, в тропиках — до 16–18 км) и наличия в них смеси водяных капель и ледяных кристаллов. По внешнему виду различают кучево-дождевые волосатые облака (Cumulonimbus capillatus), которые покрыты волокнистой пеленой перистых облаков, часто имеющей форму наковальни, и кучево-дождевые лысые облака (Cumulonimbus calvus), у которых гладкая вершина.
Климат южных и северных полярных районов довольно сильно различается. В Центральной Арктике зимой воздух охлаждается в среднем до —35…—40 °С, а летом нагревается до 0–5 °С. В центре Антарктиды температурный режим намного жестче. Лето здесь в этом отношении эквивалентно арктической зиме (—30…—35 °С), а зима вообще уникальна: от —65…—70 °С при кратковременных понижениях температуры до —80…—85 и даже до —89,5 °С, как было однажды на станции Восток.
"Солнце с северной стороны горизонта, низко, градусов пятнадцать; небо в зените безмятежное и голубое, ниже сплошное кольцо серости и мрачности, море — чистейший холодный ультрамарин, и в густой синеве клинья сверкающего хирургически-белого накрахмаленного льда«.В. Конецкий «Вчерашние заботы»
"Разразилась ужасная непогода с громом и молнией. Дождь так и лил… В становище был полный развал: болото, оттаявшее торфяное месиво, иссеченное дождем, бездонная слякость рыхлого снега и бесчисленные ручьи, выбивавшиеся на поверхность и растекавшиеся по всем направлениям. Обувь из тюленьих шкур хлюпала и чвокала у нас на ногах всякий раз, как мы вынуждены были выходить, чтобы поправить палатку, положить еще камней на парусину и тем помешать ей улететь по ветру; но все-таки наше положение было сносно в сравнении с положением наших соседей — эскимосов, живших в своих снежных хижинах. Стены последних были уже не из снега, а из какой-то желтоватой массы, в которой дождь просекал все новые дыры, и обитатели тщетно пытались заткнуть их своей обувью, штанами, шубами… Непогода продержалась два дня. Третий день принес с собой холод и пургу как раз с противоположной стороны«.К. Расмуссен «Великий санный путь»
Арктический антициклон влияет на характер погоды не только в полярных районах: довольно часто отдельные «порции» этой холодной «капли» затягиваются в тыловые части северных циклонов и обрушиваются на центральные и южные районы умеренных широт и даже на субтропики. Именно так приходят к нам арктические холода.
В Антарктиде холодный полярный антициклон — явление почти постоянное, что объясняется большой высотой Антарктического континента. Как уже упоминалось, средняя высота этого континента над уровнем моря составляет 2300 м, причем очень большие пространства ледникового щита, особенно в Восточной Антарктиде, поднимаются до высоты 3000–4000 м. Таким образом, массив Антарктиды является естественным барьером на пути циклонов умеренных широт Южного океана. Поскольку эти циклоны не проникают в глубь материка, там постоянно существует еще более холодный, чем в Арктике, и еще более высокий (до 3–4 км) полярный антициклон.
"Пронесшаяся над лагерем буря была самым обычным ветром с юга, но на этот раз он был нам исключительно неприятен, потому что длился на редкость долго… Барометр нам сейчас ни к чему. Мой опыт убеждает в том, что если ртуть поднимается, значит, буря станет сильнее, а если падает, то ветер будет крепчать. Ну а если барометр стоит на месте, то и буря лютует с прежней силой. Забавно, не правда ли?«Р. Пристли «Антарктическая одиссея»
Для того чтобы начался буран в Антарктиде, в циклонах необходимости нет, да они и не появляются в центральных районах материка. Воздух, охлажденный над обширными и высокими ледниковыми плато, из-за большой плотности скатывается, стекает к побережью, захватывая массу снежной пыли и превращаясь по пути в ураган, силу которого трудно вообразить не бывавшему в Антарктиде человеку. Эти ветры называются стоковыми (катабатическими).
Долгое время природу стоковых ветров установить точно не удавалось. Выдвигались различные теории, пока не появились достаточно длительные ряды наблюдений за этими ветрами, проводившихся на многих антарктических научных станциях. Теперь имеются точные расчеты направления ветра над Антарктидой, которые показывают, что оно действительно совпадает с направлением наибольшего уклона антарктической поверхности. Отмечается также небольшой поворот ветра влево от генерального направления, что объясняется воздействием силы Кориолиса на движущуюся массу воздуха (в южном полушарии она должна отклоняться именно влево). Значит, можно с полным основанием считать антарктические ураганы стоковым ветром.
Молодежная (СССР) — 51 м/с, Дюмон-д’Юрвиль (Франция) —73 м/с, Кейси (Австралия) — 80 м/с, Моусон (Австралия) — 84 м/с.
"Утром всюду виднелись следы необычайной ярости пронесшейся над мысом бури. С хижины Борхгревинка, превращенной нами в склад, сорвало крышу. Соединенные треугольником деревянные балки, каждая размером три дюйма на шесть при длине 12 футов, которые мы смогли поднять только общими усилиями всей партии, ветер сорвал и отнес на 30–40 ярдов… Нам необычайно повезло, что никто не был ранен, хотя во время бури по воздуху, должно быть, носились десятки предметов. Не говоря уже об опустошенных ящиках и бесчисленных банках, весь берег был усеян обломками. Метеорологическая служба понесла значительно более серьезные потери. Кроме легко заменимых гелиографа и флюгера, камень угодил точно в актинометр, находившийся, по-моему, в затишке, проделал две аккуратные дырочки во внешнем вакуумном шарике и отбил кусочек от зачерненного шарика внутри. Камень двигался, очевидно, с огромной скоро.стью — на уцелевшем стекле почти не было трещин«.Р. Пристли «Антарктическая одиссея»
Стоковые ветры делают невозможными любую работу, любое целенаправленное действие вне укрытия. Литература об Антарктиде, особенно о первых героических годах ее освоения, изобилует драматическими описаниями неравной борьбы человека с этим явлением природы, о чем свидетельствуют дневники и записки Э. Шеклтона, Р. Скотта, Р. Амундсена и Д. Моусона. Яростный ветер, при котором можно только лежать или ползти на четвереньках, совершенно необычные условия видимости в буране, вызывающие так называемую белую слепоту и полную потерю ориентировки, невозможность сделать полноценный вдох и пронизывающий леденящий холод -вот примерный перечень того, что чувствует человек в ка-табатическом потоке.
«Вы не испытали еще полярной зимовки и все равно не поймете. Арктика притягивает. Кто раз побывал в Арктике, тот на всю жизнь отравлен ею. Сами убедитесь в этом».