в каком месте на земле зафиксировано самое низкое атмосферное давление
В каком месте на земле зафиксировано самое низкое атмосферное давление
Мировые рекорды погоды
Игорь Кибальчич (г. Харьков)
Опубликовано: 20-10-2013
1. ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА
1.1 Абсолютные максимумы температуры воздуха по континентам
1.2 Абсолютные минимумы температуры воздуха по континентам
1.3 Другие температурные рекорды
• Самая низкая температура в атмосфере (-143 °С) была зарегистрирована на высоте 80 – 96 км во время ночного наблюдения облаков над Кроногардом, Швеция, с 27 июля по 7 августа 1963 г.[15];
• Самая низкая среднегодовая температура зарегистрирована в 1958 г. в Антарктиде, в районе Южного полюса (-57,8 °С) [16];
• Самая низкая среднемесячная температура воздуха (-75,3 °С) зарегистрирована на станции «Восток», Антарктида в августе 1987 г. [18];
• Наибольшая среднегодовая амплитуда температур наблюдается в Верхоянске, Россия и составляет 61,9 °С, абсолютная амплитуда в этом месте равна 107,1 °С [19];
Самые резкие потепления:
Самые интенсивные похолодания:
• В Марбл Баре (Marble Bar), Западная Австралия, на протяжении 160 дней с 31 октября 1923 года по 7 апреля 1924 года температура воздуха превышала 100 °F (+37,8 °C) [25];
• Самая высокая точка росы (+35 °С) была зафиксирована в 15 часов дня 8 июля 2003 года в городке Dhahran, Саудовская Аравия. Температура воздуха в это время составила +42,2 °C. При ветре в 1 м/с, эффективная температура достигла +115 °С![28]
1.4 Температура воды
• 8 августа 1920 года кораблём «Титат» в Красном море была зафиксирована температура 100 °F (+37,8 °C). Температура воды в Персидском заливе в июле-августе обычно держится около +31 °C, а 5 августа 1924 года она достигла значения в +35,6 °C (по данным измерений с корабля «Frankenfels»)[26];
2. ОСАДКИ
2.1 Наибольшее среднегодовое количество осадков по континентам [29]
2.2 Наименьшее среднегодовое количество осадков по континентам [30]
2.3 Максимальное количество осадков за различные промежутки времени [33]
• В Арике (Чили) в течение 14 лет – с октября 1903 г. по январь 1918 г. не было зафиксировано ни одного дождя [33];
• Самое сухое необитаемое место на Земле расположено в Антарктиде – Сухие Долины. Как показывают расчёты, в данном месте осадки не выпадают вообще на протяжении последних 2 млн. лет [35]
• Крупный град выпал в местечке Коффивилл (Coffeyville), штат Канзас, США 3 сентября 1970 года. В диаметре градины достигали 14 см и весили по 750 г. Расчётным путём было установлено, что градины врезались в землю на скорости около 47 м/с [37];
• Официально самая тяжёлая градина в мире выпала в районе Gopalganj, Бангладеш 14 апреля 1986 года. Её масса составила 1,02 кг [38];
• 30 апреля 1888 года в индийских районах Moradabad и Beheri произошло самое смертоносное градобитие за всю человеческую историю. Тогда погибло 246 человек [38];
• В Европе самой тяжёлой считается градина, выпавшая во время грозы в Страсбурге, Франция 11 августа 1958 года, вес которой составил 971 грамм [38];
• Градина с максимальным диаметром (20 см) была обнаружена в местечке Vivian, Южная Дакота, США 23 июля 2010 года [96];
• Имеются сведения, что 30 мая 1879 г. в Канзасе, США во время прохождения торнадо наблюдались градины до 38 см в диаметре. Во время их падения на землю, формировались лунки, размером 43 х 51 см [39];
• По словам очевидцев, в апреле 1981 года в провинции Гуандун (Китай) наблюдались градины, весом 7 кг. В результате этого градобития 5 чел. было убито и разрушено около 10500 зданий [40];
• 11 мая 1894 года в городке Бовина (Bovina), штат Миссисипи, США была обнаружена градина, внутри которой находилась…черепашка, размером 15 х 20 см [41];
• В городе Шеки (Sheki), Азербайджан, в 1850 году наблюдался самый крупный град: отдельные градины весили около 10 кг. Это событие зафиксировано в журнале Министерства внутренних дел, опубликованного в Тбилиси [42];
• На западе Кении, в районе Kericho (где расположены обширные чайные плантации) в среднем за год бывает 132 дня с градом [43];
• В 1965 году в районе Кисловодска выпал град, покрывший поверхность земли в отдельных местах слоем в 75 сантиметров [44];
• 6 июля 1958 года в селе Ачикулаке Ставропольского края выпали градины, весом до 2 килограммов 200 граммов. От града пострадали дома, деревья, в поле было убито 90 ягнят [44];
• 9 августа 1843 года на восточную Англию (от Оксфорда до Норфолка) обрушился град невероятной силы и размеров. Были зарегистрированы ледяные глыбы до 25 см в диаметре, а слой града на земле местами достигал 1,5 метров [45];
• В октябре 1985 года в штате Сержипи (Бразилия) от ударов градин погибло 20 человек, ещё более 4000 лишились крова. Местами толщина слоя града превышала 1,5 метра [57].
• На склонах вулкана Рейнир в штате Вашингтон в среднем за год выпадает суммарно 16,6 м снега [46]. А за один год с 19 февраля 1971 года по 18 февраля 1972 г. в регионе Paradise (высота 1646 м над у.м.) выпало 31,11 м снега, что является абсолютным рекордом высоты снежного покрова [47];
• Рекордная толщина снежного покрова – 11,46 м была зафиксирована в марте 1911 г. в Тамараке, шт. Калифорния, США [47];
• 14 февраля 1927 года на горе «Ibuki» в Японии (о. Хонсю) была измерена высота снежного покрова 11,8 метров! [47];
• Всего за 19 часов 5-6 апреля 1959 года во Французских Альпах на станции Bessans выпало 1,7 м снега [50];
• Самый обильный однодневный снегопад был отмечен в Силвер-Лейке, шт. Колорадо, 14-15 апреля 1921 года, когда за сутки выпало 1,93 м снега [48];
• За 2 суток (29-30 декабря) 1955 года в районе Mile Camp 47 (Аляска) выпало 3,1 метра снега [48];
• Наибольшая снежинка зафиксирована во время снегопада в городке Fort Keogh шт. Монтана (США) 28 января 1887 года. Её диаметр составлял 38 см, а толщина достигала 20 см [49];
3. ГРОЗЫ
Топ-5 самых грозовых мест на Земле[52]
• Небольшое село Kifuka в ДР Конго (Африка) является местом с максимальной грозовой активностью во всём Мире. Здесь каждый год на 1 км 2 территории приходится в среднем 158 ударов молний по типу облако-земля [53];
• В среднем, каждую секунду на Земле гремит около 2000 гроз и каждую секунду сверкает около 100 молний; за сутки этот показатель составляет около 8,6 млн. вспышек, а за год достигает 3,14•10 9 молний [54];
• Самой мощной считается молния, зарегистрированная приборами 31 июля 1947 года в Питсбургском университете, США. Сила тока достигла 345 000 А [55];
• Самый длинный разряд молнии наблюдался 13 октября 2001 года между Далласом и Fort Worth (Техас). Его длина составила 193 км (120 миль) [56];
• По неофициальным данным, во время наблюдений с ИСЗ сильной грозы в районе Японских островов, приборы зафиксировали вспышку молнии, мощностью 10 13 Вт. Такие супермощные разряды получили название «сверхмолнии» [57];
4. ВЕТЕР
4.1 Тропические циклоны
• Наибольшее расстояние – 13 280 км прошёл за время существования тайфун «John» в 1994 г. в Тихом океане [59]. Этому тайфуну также принадлежит мировой рекорд продолжительности существования – 31 день (с 10 августа по 10 сентября) [60];
• Наибольший горизонтальный градиент давления зарегистрирован в тропическом циклоне «Трейси» (возле Дарвина, Австралия) 24 декабря 1974 г. и составил 5,5 гПа/1 км. Также, градиент 5 гПа/1 км наблюдался в урагане «Inez» в Северной Атлантике 28 сентября 1966 г. [61];
• Самым огромным считается тайфун «Тип» на северо-западе Тихого океана. 12 октября 1979 года штормовой ветер со скоростью более 17 м/с наблюдался в радиусе 1110 км от центра [62];
• Самым маленьким тропическим циклоном считается тропический шторм «Marco» 7 октября 2008 года в Мексиканском заливе. Зона штормовых ветров (более 17 м/с) распространялась всего на 16 км от центра [63]. Таким образом, он меньше тайфуна «Тип» в 69 раз!
• Самая высокая нагонная волна наблюдалась во время прохождения циклона «Mahina» у побережья Австралии (Квинсленд) в марте 1899 г. Её высота составила 13 метров [64];
• Самая быстрая интенсификация наблюдалась у тайфуна «Форест» в сентябре 1983 г. в северо-западной части Тихого океана. Тогда в течении 24 часов давление в центре тайфуна упало на 100 гПа с 976 до 876 гПа, т.е. со скоростью 4,2 гПа/час [66];
• Наибольшая скорость ветра у земли наблюдалась в циклоне «Оливия» 10 апреля 1996 г. на острове Барроу, Австралия. Тогда в течение 3 секунд ветер дул со скоростью 113,2 м/с (407 км/ч) [65];
• По неофициальным данным, устойчивая максимальная скорость ветра за 1 минуту в супертайфуне «Ненси» 12 сентября 1961 года составила 345 км/ч (96 м/с) [72];
• Самым смертоносным был тропический циклон «Bhola», который 12 ноября 1970 г. обрушился на Бангладеш. По различным оценкам, он унёс жизни от 300 до 500 тыс. человек [67];
• Наиболее тёплый «глаз бури» наблюдался у тайфуна «Нора» (октябрь 1973 г.) на западе Тихого океана. Температура воздуха на уровне 700 гПа (высота около 3 км) достигала 30 °С [68];
• Самым дорогостоящим оказался ураган «Катрина», который обрушился на США в августе 2005 года на стадии урагана 3 категории. Ущерб от него составил 108 млрд. долларов [69];
• Тайфун «Нэнси» (запад Тихого океана) на протяжении 5,5 дней с 9 по 14 сентября 1961 г. непрерывно находился в стадии максимальной 5-й категории в соответствии со шкалой Саффира-Симпсона [70];
• 26 декабря 2001 г. тропический шторм «Vamei» (Южно-Китайское море) сформировался всего в 1,4° с.ш. от экватора [71].
Список наиболее интенсивных тропических циклонов в различных регионах Земли [95]
• Максимальная, официально зарегистрированная скорость ветра в торнадо (около 135 м/с) была дистанционно измерена с помощью передвижного радара Доплера 3 мая 1999 года недалеко от Оклахома-Сити на высоте 32 метра от поверхности земли. Это значение является мировым рекордом скорости ветра у поверхности [73];
• Самый высокий водяной смерч, сведения о котором являются достоверными, наблюдался 16 мая 1898 г. у Идена, шт. Новый Южный Уэльс, Австралия. С помощью теодолита была определена его высота – 1528 м [74];
• Самым широким смерчем в мире был торнадо категории EF5, который проходил вблизи городка El Reno, Оклахома (США) 31 мая 2013 года. Его ширина достигала 4180 метров [73];
• Наибольшее количество торнадо за месяц в США – 758 было зафиксировано в апреле 2011 года [77];
• Наибольшее количество торнадо за год в США (1819) отмечено в 2004 году [75];
• Наиболее смертоносным оказался смерч, который обрушился на города Saturia и Manikgank Sadar, Бангладеш 26 апреля 1989 года. Он забрал жизни 1300 человек, а более 12 000 получили ранения [33];
• Рекордное число смерчей за сутки – 148 пронеслось 3-4 апреля 1974 года по южным и среднезападным штатам США [76];
• Самым дорогостоящим оказался торнадо, который обрушился на Joplin, штат Миссури 22 мая 2011 года. Общая величина ущерба оценивается в 2,8 млрд. долларов [78];
• Самый высокогорный смерч был зарегистрирован 7 июля 2004 г. в национальном парке в Калифорнии (США). Высота местности, где он коснулся поверхности, составляет 3658 м [79];
• Самая высокая скорость перемещения (117 км/ч) была зафиксирована у «Торнадо трёх штатов» (Tri-State Tornado) 18 марта 1925 г. [80];
4.3 Другие рекорды по ветру
• Самый сильный порыв ветра за всю историю наблюдений (без влияния смерча или тропического циклона) произошёл 12 апреля 1934 г. на горе Вашингтон (высота 1917 метров) в штате Нью-Хэмпшир. В тот день приборы отметили скорость ветра 103 м/с [81];
5. ДРУГИЕ РЕКОРДЫ ПОГОДЫ
5.1 Атмосферное давление
• Самое высокое атмосферное давление у земной поверхности, приведённое к уровню моря было зарегистрировано 19 декабря 2001 г. в Tosontsengel (Монголия) и составило 1084,8 гПа [85]. Высота этого пункта 1725 м над у.м. На равнине самое высокое давление было зарегистрировано в Агате (Россия) 31 декабря 1968 г. – 1083,3 гПа [86];
• Самое низкое давление на Земле было зарегистрировано в тайфуне «Тип» на северо-западе Тихого океана 12 октября 1979 г. – 870 гПа[87]. Во внетропическом циклоне самое низкое давление (914 гПа) зарегистрировано в шторме «Braer» на севере Атлантики 10 января 1993 г. [88];
• Самое резкое падение давления наблюдалось во время прохождения смерча, категории EF4 недалеко от Манчестера, Южная Дакота (США) 24 июня 2003 года. С помощью специальной установки был измерен скачок давления на 100 гПа в течение примерно 40 секунд (от 950 до 850 гПа) [89]. Значение 850 гПа можно считать самым низким давлением на поверхности Земли за время метеорологических наблюдений.
5.2 Солнечное сияние
• Самым солнечным местом считается городок Yuma, Аризона (США), где среднегодовой показатель солнечного сияния составляет 4019 часов из 4456 возможных [90];
• В Санкт-Петербурге, шт. Флорида, США, с 9 февраля 1967 г. по 17 марта 1969 г. было 768 абсолютно солнечных дней подряд [30]
• Сильнейшая ледяная буря пронеслась 4 – 10 января 1998 г. по юго-восточным районам Канады и северо-востоку США. Тогда 44 человека погибло, было повалено почти 1000 вышек высоковольтных линий электропередач. Толщина отложений льда местами достигала 12 см! Общий ущерб оценивается в 5-7 млрд. долларов [93][94].
• В городке Шеффилд (Великобритания) наблюдалась самая устойчивая радуга: 14 марта 1994 г. радуга была видна в течение 6 ч: с 09:00 утра до 15:00 дня [92].
• Самым туманным местом в Мире считается район Большой Ньюфаундлендской Банки (Grand Banks) в Северной Атлантике. Другим рекордно туманным местом является Argentia (Ньюфаундленд, Канада) – 206 дней в году с туманом [84].
Самое низкое атмосферное давление, зафиксированное у поверхности Земли
В любом прогнозе погоды помимо стандартных значений температуры и наличия облачности и осадков обязательно встречается такой параметр, как атмосферное давление. На каждый предмет на поверхности земли сверху давит огромный столб находящегося в атмосфере воздуха. Стандартным уровнем атмосферного давления принято считать 760 мм ртутного столба при температуре 0° С. Однако редко когда можно наблюдать именно такое значение. Атмосферное давление очень изменчиво и крайне сильно зависит от погоды.
Самое низкое атмосферное давление, вызванное в результате естественных природных процессов, может быть зафиксировано во время прохождения циклонов – вращающейся воздушной массы с пониженным давлением воздуха. Циклоны формируются благодаря поднятию теплых и влажных потоков воздуха в атмосферу, где они конденсируются в облака. Так как воздух поднимается снизу вверх от поверхности земли, на его месте остается область пониженного давления.
За всю историю метеонаблюдений именно в циклонах фиксируется наиболее низкое у земной поверхности давление. Самыми интенсивными считаются тропические циклоны, формирующиеся в акватории Тихого океана. В одном из них – циклоне Тип, обрушившемся на Японские острова в 1979 году — была зафиксирована область самого низкого атмосферного давления у Земли, равная 652,6 мм ртутного столба. Кроме этого, Тип признан самым крупным тропическим циклоном в истории диаметром в 2220 км, тогда как диаметр обычных циклонов редко превышает 300 км.
Помимо циклонов экстремально низкое атмосферное давление может возникнуть и в смерче. 20 августа 1904 года неподалеку от города Миннеаполис США образовался смерч, и в первые десятки секунд давление в его центре достигало лишь 580 мм ртутного столба, что является абсолютным рекордом наблюдения. Однако каких-либо доказательств и зафиксированных состояний измерительных приборов этого уникального явления не сохранилось.
Самое низкое атмосферное давление, зафиксированное у поверхности Земли
В любом прогнозе погоды помимо стандартных значений температуры и наличия облачности и осадков обязательно встречается такой параметр, как атмосферное давление. На каждый предмет на поверхности земли сверху давит огромный столб находящегося в атмосфере воздуха. Стандартным уровнем атмосферного давления принято считать 760 мм ртутного столба при температуре 0° С. Однако редко когда можно наблюдать именно такое значение. Атмосферное давление очень изменчиво и крайне сильно зависит от погоды.
Самое низкое атмосферное давление, вызванное в результате естественных природных процессов, может быть зафиксировано во время прохождения циклонов – вращающейся воздушной массы с пониженным давлением воздуха. Циклоны формируются благодаря поднятию теплых и влажных потоков воздуха в атмосферу, где они конденсируются в облака. Так как воздух поднимается снизу вверх от поверхности земли, на его месте остается область пониженного давления.
Тропический циклон
За всю историю метеонаблюдений именно в циклонах фиксируется наиболее низкое у земной поверхности давление. Самыми интенсивными считаются тропические циклоны, формирующиеся в акватории Тихого океана. В одном из них – циклоне Тип, обрушившемся на Японские острова в 1979 году — была зафиксирована область самого низкого атмосферного давления у Земли, равная 652,6 мм ртутного столба. Кроме этого, Тип признан самым крупным тропическим циклоном в истории диаметром в 2220 км, тогда как диаметр обычных циклонов редко превышает 300 км.
Помимо циклонов экстремально низкое атмосферное давление может возникнуть и в смерче. 20 августа 1904 года неподалеку от города Миннеаполис США образовался смерч, и в первые десятки секунд давление в его центре достигало лишь 580 мм ртутного столба, что является абсолютным рекордом наблюдения. Однако каких-либо доказательств и зафиксированных состояний измерительных приборов этого уникального явления не сохранилось.
Планета Земля. Ветер
Самое высокое атмосферное давление 815 мм. рт. ст. (или 1133 мб.) было зарегистрировано 12 декабря 1968 года в пос. Акапа (Сибирь, Россия ).
Самое низкое в мире давление (870 гПа) зарегистрировано в 482 км к западу от острова Гуам, Тихий океан, на 16 44 с.ш. и 137 46 в.д. 12 октября 1979г.
Во время урагана Джимбер в Тихом океане 12 сентября 1988 года было зафиксировано атмосферное давление (на уровне моря) 645 мм.рт.ст. (или 860 мб.)
Самая низкая температура (-143 ° С) зарегистрирована на высоте 80.5-96.5 км во время ночного наблюдения облаков над Кроногардом, Швеция, с 27 июля по 7 августа 1963г.
Самое ветреное место
Самый сильный ветер на поверхности земли
Скорость ветра в 371 км/ч зарегистрирована на горе Вашингтон (1916м над уровнем моря), штат Нью-Гемпшир, США, 12 апреля 1934 г. Рекордная скорость ветра (333 км/ч) на равнине (44 м над уровнем моря) была зафиксирована 8 марта 1972 года на базе ВВС США в Туле, Гренландия.
Самая высокая скорость ветра в смерче (459 км/ч) была зарегистрирована в Уичито-Фолс, штат Техас, США, 2 апреля 1958 года.
Самый разрушительный циклон
Наибольшее жертв торнадо. 26 апреля 1989 г. торнадо обрушился на город Шатурия, Бангладеш. Примерно 1300 человек расстались с жизнью, более 50000 остались без крова.
Максимальный материальный ущерб, причиненный торнадо. Гигантские вихри, которые обрушились на штаты Айова, Иллинойс, Висконсин, Индиана, Мичиган и Огайо, США, в апреле 1985 г., унесли жизни 271 человека, травмировали еще несколько тысяч и причинили ущерб более 400 млн. долл.
Самое большое число оставшихся без крова в результате тайфуна. Тайфун «Айк», в котором скорость ветра достигала 220 км/ч, налетел на Филиппины 2 сентября 1985 г. Погибли 1363 человека, еще 300 получили травмы, а 1.12 млн. человек остались без крова.
Наибольшее число погибших от тайфуна. Около 10000 человек погибли 18 сентября 1906 г., когда разрушительный тайфун со скоростью ветра 161 км/ч, обрушился на Гонконг.
Самые трагические последствия муссона. Муссон, свирепствовавший в Таиланде в 1983 г., унес около 10000 человек и причинил ущерб в 396 млн. долл. После него почти 100000 заразились болезнями, принесенными муссоном, и около 15000 человек пришлось эвакуировать.
Атмосферное давление на древней Земле было в два раза ниже современного
Лавовые потоки захватывают пузырьки воздуха и, затвердевая, сохраняют образчики атмосферы для исследователей; а их дело — расшифровать эти метеорологические послания. Фото с сайта deviantart.com
В архейских вулканических базальтовых породах возрастом 2,74 млрд лет сохранились следы газовых пузырьков, захваченных из окружающей среды жидкой лавой. Международная команда геофизиков, ориентируясь на размер этих следов, рассчитала атмосферное давление на древней планете. Оно оказалось в два раза ниже современного. По мнению ученых, столь низкое давление связано с малым количеством азота в архейской атмосфере. Низкая плотность атмосферы означает, что характеристики важных физико-химических процессов должны быть скорректированы. Кроме того, раньше считалось, что подогрев планеты был обусловлен усиленным поглощением инфракрасного излучения плотной атмосферой. Новые данные заставляют пересмотреть и эту гипотезу. Наиболее вероятная замена — высокая концентрация парниковых газов, предположительно метана.
Трудно вообразить себе тему более манящую, но и менее доступную для изучения, чем начало земной жизни. Основную проблему здесь составляет не недостаток идей, а редкость надежных материальных свидетельств тех давно минувших эпох. Речь идет об архее, то есть о временах примерно 3,8–2,7 млрд лет назад. С тех пор мало что уцелело в бурной истории планетарных преобразований. Тем ценнее те твердые крупицы фактической информации, на основе которых можно строить здание проверяемых гипотез. Новый блок такой информации использовали ученые из Вашингтонского университета вместе с коллегами из Университета Западной Австралии и Музея природы и науки в Денвере (США) для реконструкции древнейшей атмосферы Земли. Их выводы заставляют серьезно пересмотреть или, по крайней мере, задуматься о принятом на сегодня гипотетическом портрете древней Земли.
Эта команда уже несколько лет занимается изучением архейских отложений в районе Пилбара (Pilbara) в Австралии. В данном случае они работали с породами формации Бунгал (Boongal Formation). Возраст этих отложений оценивается как поздний архей, то есть 2,75 млрд лет. Это вполне интересный возраст: атмосфера планеты в этот период не слишком далеко ушла от своего состояния в начале земной жизни. По крайней мере, до старта кислородной революции оставалось еще 300 миллионов лет.
В формации Бунгал имеются вулканические слои, местами, как показывают особенности их строения, формировавшихся в прибрежной морской полосе. Для геологов это означает, что лавовые языки застывали на земной поверхности, а не под землей или под толщей воды на океаническом дне, и на нулевой высоте над уровнем моря, а не на километровом вулканическом кратере. Именно такие участки древних ландшафтов и подбирали ученые для решения задачи об измерении атмосферного давления. При прочих неизвестных параметрах — сомнительно реконструированные вышележащие слои земных пород, или глубина океана, или высота над уровнем моря — задача решалась бы в лучшем случае с большим допуском, а скорее, не решалась бы вовсе. Но для подобранных палеоландшафтов этими факторами можно было пренебречь.
Материальной основой для реконструкций послужили следы газовых пузырьков, захваченных лавовыми потоками из атмосферы при застывании. Естественно, за миллиарды лет от самой атмосферы в этих пузырьках практически ничего не осталось. Они заместились элементами материнской породы и вторичными минералами, превратившись в пятна другого цвета, состава и текстуры. Но при этом сохранилась неизменной их круглая форма. Если бы сама порода деформировалась или по тем или иным причинам испытывала дополнительное давление, то пузырьки бы сплющились, появились бы микротрещины. А раз нет ни того, ни другого, значит и размер пузырьковых пятен не изменился за долгую историю преобразований пород. Следовательно, опираясь на размер пятен, можно рассчитать и то давление, при котором они образовались. Размер пузырьков на поверхности лавы контролируется только атмосферным давлением, а с увеличением глубины лавового потока к атмосферному давлению прибавляется давление самого лавового материала. У поверхности пузырьки больше, внизу — меньше. Зная разницу в размерах пузырьков на разных глубинах и параметры вулканического материала, определяющего давление в толще потока, можно оценить атмосферное давление. Этот метод уже был с успехом опробован для измерения атмосферного давления на разных высотах над уровнем моря для более молодых вулканических отложений Турции и Китая.
Cледы от газовых пузырьков в базальтовой породе формации Бунгал. Стрелка показывает на след с концентрическими кругами, подтверждающими постепенное и более позднее заполнение пузырька. Форма следов округлая и трещин вокруг пузырьков не видно. Длина масштабного отрезка 1 см. Фото из обсуждаемой статьи в Nature
Итак, вот размер пузырьков в разных слоях вулканического базальта, вот мощности вулканических слоев с пузырьками, вот плотность расплавленного базальта. Из этих данных легко высчитывается давление древней атмосферы: 0,23±0,23 атм. Оценить достоверность столь низких значений непросто. Но ученые сослались на свои предыдущие заключения (S. M. Som et al., 2012. Air density 2.7 billion years ago limited to less than twice modern levels by fossil raindrop imprints), которые были сделаны на основе изучения следов древних дождевых капель, сохранившихся примерно в тех же архейских слоях. При известном романтическом настрое можно вообразить, как в безветрии падают на черный пепел капли дождя, покрывая его оспинами мокрых лунок, в воздухе пахнет нашатырной свежестью, метановое безмолвие нарушается визгливым перестуком капель. Эта древнейшая инталия, запечатанная слоями тонкой пыли, навсегда сохранила в каменном прошлом память о том дожде.
Но сухие физические выкладки оставляют за скобками изумление перед природным чудом, принимая в расчет лишь глубину лунок от тех дождевых капель. Их можно измерить, и по этим измерениям оценить скорость падения капель, а зная эту скорость, перейти к плотности атмосферы. Дождевые капли дали величины давления порядка 0,52–1,1 атм, при этом более вероятной ученым виделась нижняя оценка в 0,52 атм, а не верхняя в 1,1 атм. С учетом прежних и новых данных была принята величина в 0,5 атм для атмосферы позднего архея. Низкое атмосферное давление объясняется существенно более низким содержанием в ней азота. В отсутствии кислородного выветривания магматических пород его количество должно быть по крайней мере вполовину меньше, чем в современной атмосфере. Предположительно, азот присутствовал в атмосфере в виде аммиачных и цианистых соединений.
Что дает столь низкое атмосферное давление для реконструкций других, опосредованных, условий на древнейшей Земле? Известно, что в то время на планете существовала текучая, не замерзшая вода, оледенения не было. При низком свечении Солнца — а оно было тогда примерно на 20% бледнее современного — какие-то условия должны были обеспечить сохранение тепла. Считалось, что такими утеплителями могли служить плотная атмосфера, поглощающая инфракрасное излучение, и высокое содержание углекислого газа, обеспечивающего парниковый эффект. Но если атмосферу из этого списка вычеркнуть, то остается только углекислый газ. А его доля в атмосфере, по имеющимся данным, не была настолько высока, чтобы поддержать должный подогрев планеты. Значит, основная роль в этом процессе принадлежала другим парниковым газам, например метану.
Кроме того, низкое атмосферное давление предполагает, что вода закипала при существенно более низкой температуре — 58°С. Значит, скорости и направления химических процессов отличались от современных. Также отличались и скорости фотохимической реакции фракционирования изотопов серы (см. Mass-independent fractionation), протекающие под действием ультрафиолета. По всей вероятности, потребуются новые расчеты масс-независимого фракционирования с подкорректированными атмосферными параметрами. Ведь на них базируется значительная часть рассуждений о климатических условиях и жизни на древней планете.
Источники:
1) Sanjoy M. Som, Roger Buick, James W. Hagadorn, Tim S. Blake, John M. Perreault, Jelte P. Harnmeijer and David C. Catling. Earth’s air pressure 2.7 billion years ago constrained to less than half of modern levels // Nature Geoscience. Published online 09 May 2016. DOI: 10.1038/ngeo2713.
2) Sanjoy M. Som, David C. Catling, Jelte P. Harnmeijer, Peter M. Polivka, Roger Buick. Air density 2.7 billion years ago limited to less than twice modern levels by fossil raindrop imprints // Nature. 2012. V. 484. P. 359–362. DOI: 10.1038/nature10890.