Планета бурь - Олег Орестович Фейгин

ее своей власти. Об этом говорит, например, легенда о Прометее. Овладение грозами было предметом мечтаний ученых и философов Средневековья. В последние годы были сделаны попытки «засева» грозовых облаков кристаллами таких веществ, как йодистое серебро, йодистый свинец и твердая углекислота. Предполагается, что каждое из этих веществ может способствовать затуханию и даже полному прекращению грозового процесса за счет резкого усиления конденсации водяного пара. Опыты в этом направлении уже позволили накопить обширный экспериментальный материал, позволяющий сделать ряд практических выводов. На их основе были разработаны методики, позволяющие эффективно бороться с локальными очагами непогоды при важных спортивных и государственных мероприятиях на открытом пространстве.

Ураганы

Есть замечательное художественное произведение Даниила Гранина «Иду на грозу». В нем рассказывается о самоотверженных исследованиях молодых ученых, проводящих опасную авиаразведку с борта плохо приспособленного транспортного самолета бушующих гроз с целью найти критические параметры для управления погодой. В романе подобные попытки заканчиваются трагически, но сама идея воздействия на грозовые процессы непосредственно с борта летательного аппарата, находящегося в центре (в глазе урагана) была очень популярна во второй половине прошлого века.

Ураганы возникают из грозовых скоплений над океанами в экваториальной зоне. Тропические моря поставляют в атмосферу тепло и водяной пар. Теплый влажный воздух поднимается вверх, где пары воды конденсируются и превращаются в облака и осадки. При этом тепло, запасенное водяным паром во время испарения с поверхности океана, освобождается, воздух продолжает нагреваться и поднимается все выше. В результате в тропиках формируется зона пониженного давления, образующая так называемый глаз бури – зону затишья, вокруг которой закручивается вихрь. Оказавшись над сушей, ураган утрачивает поддерживающий его источник теплой воды и быстро ослабевает.

В структуре ураганного смерча различают центральную часть – ядро и периферию – мантию. Вращательное движение воздуха в ядре смерча происходит с одинаковой угловой скоростью, как в твердом теле. За пределами ядра, в мантии, скорость с удалением от оси вращения постепенно уменьшается, но горизонтальная скорость воздуха в ядре вихря может достигать сотен километров в час. В подавляющем большинстве смерчей Северного полушария вращение воздуха происходит против часовой стрелки – это связано с вращением Земли вокруг своей оси. Значительное понижение давления в ядре смерча ведет к усилению конденсации водяного пара, что способствует дальнейшему развитию вихря. Высота смерча составляет от одного до нескольких километров.

Скорость ветра в смерче может превышать 100 м/c, а теоретически – доходить до скорости звука

Хорошо известно свойство крупных смерчей затягивать различные предметы – благодаря высокой скорости восходящих потоков воздуха в ядре вихря. Втянутые предметы ураганный вихрь может выбросить на расстоянии в десятки километров, что образует обширную зону разрушений.

Наиболее тяжелые предметы поднимаются вихрем на небольшую высоту и затем отбрасываются в сторону, мелкие же втягиваются в облако.

Мощный смерч разрушает на пути своего движения дома, вырывает с корнем деревья. Известно много случаев, когда смерч поднимал на несколько секунд в воздух людей и домашних животных. Однажды на одном из переездов подмосковной железной дороги смерч перенес на новое место железнодорожную будку вместе с путевым обходчиком.

Истощив свою энергию, смерч выбрасывает из облаков втянутые туда предметы. Именно этим и объясняются неоднократно наблюдавшиеся дожди из сельдей, медуз, лягушек, черепах. Если смерч втягивает в облако из прудов и болот красного цвета растения или микроорганизмы, наблюдаются «кровавые» дожди.

Наиболее часто смерчи наблюдаются в странах с тропическим климатом (особенно в районе Мексиканского залива) в жаркую весеннюю и летнюю погоду. В нашей стране смерчи нередко появляются во время весенне-летних гроз на Черноморском побережье Кавказа.

Смерчи возникают при встрече воздушных потоков с достаточно различными скоростями движения, особенно в тех частях этих потоков, где сильнее проявляется необходимое для вихреобразования трение между слоями воздуха. В своем подавляющем большинстве смерчи имеют небольшую энергию, быстро исчезая после возникновения, не успев причинить существенный вред.

Каждый год атмосферные вихри, скорость ветра в которых достигает порой 100 и более километров в час, проносятся над тропическими морями, опустошая побережье. В Атлантике и восточной части Тихого океана их называют ураганами, на западном побережье Тихого океана – тайфунами, в Индийском океане – циклонами. Когда они врываются в густонаселенные районы, гибнут тысячи людей, а материальный ущерб достигает миллиардов. Сможем ли мы когда-нибудь обуздать беспощадную стихию? Что нужно предпринять, чтобы ураган изменил свою траекторию или потерял разрушительную силу?

Считается, что русское слово «смерч» происходит от «сумрак», поскольку смерчи связаны с черными грозовыми тучами. А вот американское наименование вихря – торнадо – возникло от испанского «торнадос», что означает «вращающийся».

Прежде чем приступить к управлению ураганами, необходимо научиться точно прогнозировать их маршрут, а для этого понадобится умение максимально точно вычислять все их возможные характеристики, влияющие на поведение атмосферных вихрей. И здесь в первую очередь опять придется обратиться к главной героине нашего рассказа – воде, содержащейся в грозовых облаках. Именно знание плотности, температуры и общего объема водяного пара определяет успехи компьютерного моделирования ураганов, позволяя надеяться, что когда-нибудь мы обязательно можем справиться со стихией. Тут главное – не пропустить момент зарождения первых водяных вихрей, когда все еще неустойчиво и неопределенно, так что сравнительно небольшие воздействия способны укротить развитие природного катаклизма и направить его по мирному пути.

Поскольку ураганы получают большую часть энергии из тепла, освобождающегося при конденсации водяных паров над океаном и образовании дождевых облаков, первые попытки укрощения непокорных гигантов сводились к искусственному созданию облаков. Ученые пробовали замедлить развитие ураганов, увеличивая количество осадков в первой полосе дождей, которая начинается сразу за стеной глаза бури – скоплением облаков и сильных ветров, окружающих центр урагана. Для создания искусственных облаков с самолета сбрасывали йодистое серебро. Метеорологи надеялись, что распыляемые частицы станут центрами кристаллизации переохлажденного водяного пара, поднявшегося в холодные слои атмосферы. Предполагалось, что облака будут формироваться быстрее, поглощая при этом тепло и влагу с поверхности океана и замещая стену глаза бури. Это привело бы к расширению центральной спокойной зоны и ослаблению урагана.

Современные исследования ураганов, как и многих других атмосферных аномалий, основываются на отдельных положениях теории хаоса. На первый взгляд хаотические системы ведут себя достаточно произвольно, но на деле их поведение подчиняется определенным правилам и сильно зависит от первоначальных условий.

Поэтому с виду незначительные, случайные возмущения могут привести к серьезным непредсказуемым последствиям. Например, небольшие колебания температуры воды в океане, смещение крупных воздушных потоков и даже изменение формы дождевых облаков, кружащихся близко к центру урагана, могут повлиять на его силу и направление