Утренники или ночные заморозки. — Температура воздуха совершает в течение суток более или менее резко выраженные правильные и периодические колебания, повышаясь в утренние часы, достигая наибольшей своей величины несколько позднее полудня и отсюда снова понижаясь к вечеру и в течение всей ночи; наименьшей своей величины она достигает обыкновенно в ранние утренние часы — на ¼—½ часа позднее восхода солнца. Эти суточные колебания температуры становятся особенно значительными, когда воздух обладает большою прозрачностью — в средних широтах весной. При этих суточных колебаниях (см. Температура воздуха) температура может в очень ясные ночи понизиться до 0° и еще ниже в такое время года, когда растительность в полном развитии. В прилегающих к земной поверхности слоях воздуха наблюдаются при этом предрассветные заморозки, или У., как их обыкновенно называют (у немцев — Nachtfröste). Это будут, след., кратковременные ночные морозы при дневных температурах выше 0°, часто губительно действующие особенно на молодую растительность и не имеющие ничего общего с настоящими морозами, т. е. продолжительными периодами общего охлаждения. Подобные же ночные морозы наблюдаются нередко в начале осени или конце лета. В дневные часы поверхность почвы сильно нагревается, вызывая восходящие токи нагревающихся от прикосновения с нею слоев воздуха и заставляя этими токами перемешиваться нагретые почвой слои с более холодными, лежащими выше массами воздуха; вследствие этого температура нижних слоев атмосферы в дневные часы постепенно повышается по мере нагревания почвы и воздуха. Но это нагревание сейчас же вызывает и обратный процесс отдачи тепла нагретыми телами более холодным, путем простого лучеиспускания. Таким образом, параллельно с нагреванием поверхности почвы и воздуха идет, возрастая по мере накопления тепла и повышения температуры, и излучение тепла в более холодные верхние слои воздуха и в холодное междупланетное пространство. Лучеиспускание будет тем сильнее, чем теплопрозрачнее воздух, через который проходят тепловые лучи, и чем больше разность температур между нагретым и получающим тепло телами. Поэтому температура почвы и воздуха будет расти только до тех пор, пока приход тепла от солнца будет превышать его расход на лучеиспускание и на прочие процессы (напр. на передачу тепла вследствие проводимости в почву), являющиеся следствием накопления тепла. Как только приход тепла сделался равным его расходу, температура почвы достигает максимума, а затем уже расход тепла берет перевес над его приходом, и в результате земная поверхность охлаждается сама, а вместе с тем охлаждает и прилегающие к ней слои воздуха; эти в свою очередь так же действуют на следующие, лежащие над ними; таким образом происходит ночное понижение температуры. Потеря тепла лучеиспусканием особенно интенсивна при большой прозрачности воздуха; поэтому охлаждение поверхности почвы и прилегающих к ней слоев воздуха особенно сильно в ясные ночи. Если поверхность почвы покрыта растительностью, охлаждение еще увеличивается вследствие того, что растения обладают гораздо большею, чем сама почва, излучающею поверхностью. При достаточно плотном и густом растительном покрове поверхность этого последнего будет поэтому значительно холоднее вследствие лучеиспускания не только лежащих над ним слоев воздуха, но и покрытой ими поверхности почвы. На холмах и возвышенностях охлажденный слой воздуха — как наиболее плотный — может стекать вниз по склонам и будет скопляться в наиболее низких местах; оттого в низких лощинах или в котловинах ночные заморозки более часты и гораздо более интенсивны, чем на холмах и возвышенностях. Наблюдения показывают, что охлаждение в ночные часы действительно идет снизу вверх и что температура поверхности почвы или поверхности растительного покрова может быть много ниже 0°, тогда как температура более высоких слоев воздуха остается еще значительно выше 0°. В некоторых случаях вследствие этого охлаждения температуры даже на небольших расстояниях по вертикали могут разниться на несколько градусов. При наблюдениях на метеорологической обсерватории Лесного института (на сев.-вост. окраине Петербурга) 20 (8) июня 1898 г. в 11 час. вечера наблюдалось, напр., такое распределение температур по вертикали:
| на высоте (в стм) | 320 | 150 | 60 | 30 | 25 | 15 | 3 | 0 |
| температуры | 6,4° | 6,3° | 4,8° | 2,4° | 0,8° | 4,0° | 5,0° | 7,4° |
т. е. на высоте около 3 м над поверхностью травы температура была на 5,6° выше, чем над самою растительностью (на высоте 25 стм). Не менее типично наблюдение 21 (9) сент. 1898 г. (там же): в 9 час. вечера на низкой поляне, недалеко от обсерватории, температуры были:
| на высоте (в стм): | 90 | 60 | 12 (поверхн. травы) | 0 (поверхн. почвы) |
| температуры: | 3,2° | 3,0° | —0,7° | 0,1° |
а в то же самое время на самой обсерватории, лежащей метр. на 8 выше этой поляны, температуры были:
| на высоте в (стм) | 25 (поверхн. травы) | 0 |
| температуры | 0,2° | 3,7° |
т. е. на высоте растительности более высокий пункт был почти на полтора градуса выше низкой поляны. Еще один — очень характерный — пример из тех же наблюдений: 23 (11) мая 1899 г., после пасмурного и дождливого дня, к вечеру — около 9 часов — небо вдруг прояснилось, и, хотя температура воздуха была выше 0°, на растительности — именно на манжетках (Alchemilla vulgaris), — обильно смоченной влагою, в углублениях листьев на поверхности капель образовалась ледяная кора. В 9 час. вечера отмечены:
| на высоте (в см) | 320 | 20 | 0 |
| температуры | 0,6° | —0,1° | 2,0° |
а за ночь минимальные температуры на этих же высотах были: —1,4°; —4,4°; —0,8°. Резкое и значительное падение температуры вследствие излучения в вечерние и ночные часы на поверхности почвы или растительности и в прилегающих к ним слоях воздуха продолжается, однако, только до тех пор, пока воздух остается ненасыщенным водяными парами. Как только температура воздуха, понижаясь, перейдет через эту точку, пары, оказываясь при дальнейшем охлаждении в избытке, выделяются в капельно-жидком виде. При этом вследствие образования росы или тумана сразу же уменьшается прозрачность соответствующих слоев воздуха; а сверх того, и пары, переходя в капельно-жидкое состояние, выделяют ту теплоту, которая пошла на их образование. От этих двух причин падение температуры — как только оно дошло до образования росы или тумана — значительно замедляется. Поэтому влажные местности, где воздух богаче парами и ближе к насыщению, будут всегда менее подвержены действию ночных заморозков, чем более сухие; поэтому же именно в степях ночные заморозки интенсивнее и более гибельны, чем в местностях хотя бы и более северных, но и более влажных. Давно начали искать средства для уменьшения гибельного действия У. на поля и культуры, а также стремиться и к их предсказанию, чтобы своевременно принятыми мерами можно было — хотя до известной степени — защитить растительность от их действия. Прикрывание более нежных растений в такие ночи, когда можно ждать заморозка, — средство, давно уже известное садоводам и применяемое ими с успехом. Труднее защитить целые поля и культуры от действия ночных морозов; но и здесь практика выработала средство, дающее возможность с ними до некоторой степени бороться. Это средство — зажигание с подветренной стороны костров или куч из таких материалов, которые дают много дыма. Разносимые на защищаемое поле, облака дыма делают воздух менее прозрачным и уже этим уменьшают интенсивность охлаждения; кроме того, дым облегчает образование росы и тумана, замедляющих также падение температуры и уменьшающих еще более прозрачность атмосферы. Наилучшим материалом для таких куч или костров служит навоз с примешанной к нему соломою. Таким путем удавалось — напр. Клингену в 1885 г. — спасать достаточно большие культурные площади от действия ночных морозов (см. Клинген, «О значении опытных станций etc.», доклад Харьк. съезду сельских хозяев 1885). Были для этой же цели предложены специальные факелы, дающие много дыма (подробнее см. статью Trabert’a в журнале «Meteor. Zeitschr.», 1899, 529, а также работу Lemström’a «On Night-Frosts», «Acta Soc. Fenn.», Гельсингфорс, 1893). Для предсказания ночных заморозков предложено было несколько способов. Упомянем лишь о методе Каммермана. Минимальная температура ночи, по Каммерману, отличается от температуры смоченного термометра в обыкновенном психрометре, служащем для определения влажности (см. Гигрометры), на некоторую постоянную величину, имеющую определенное значение для каждого пункта. Поэтому если отсчитать в 1 час дня температуру смоченного термометра в психрометре, то, прибавив к отсчету некоторую постоянную, определяемую предварительными наблюдениями, можно судить о том, будет ли заморозок в предстоящую ночь или нет. Предсказание делается еще более надежным, если отсчитать смоченный термометр вторично в 9 час. вечера; но для этого срока добавочная постоянная должна быть определена новыми наблюдениями. Для некоторых пунктов Европейской России способ Каммермана был проверен Б. А. Керсновским («Метеорол. сборн. Акад. наук», 1890, № 10; или «Rep. f. Met.», т. XIII, № 10, 1890); он нашел, что ночной мороз будет вероятен, если в 1 час дня температура смоченного термометра в психрометре будет ниже:
| Для Петербурга: | Для Елисаветграда: | |
|---|---|---|
| В апреле | 4,0° | 5,5° |
| В мае | 2,5° | 5,0° |
| В июне | 2,0° | 4,0° |
Если отсчет повторен в 9 час. веч., то ночной мороз вероятен, когда отсчет в этот срок покажет температуры ниже:
| Для Петербурга: | Для Елисаветграда: | |
|---|---|---|
| В апреле | 2,0° | 3,0° |
| В мае | 1,0° | 2,5° |
| В июне | 1,0° | 2,0° |
По ночным заморозкам существует большая литература. Кроме указанных в статье работ, здесь необходимо упомянуть еще о работе Homen’a «Bodenphysik. und meteorol. Beobachtungen etc.» (Берл., 1894). Остальная литература собрана в курсе Hann, «Lehrbuch d. Meteorologie» (Лпц., 1901, 123).