Метеотрон - машина погоды - Борис Горбунов

Когда многократные опыты не принесли никакого результата, а зонды постоянно возвращались пустыми, как невод в сказке про золотую рыбку, наступила многолетняя полоса растерянности в науке. Похоже, что все мыслимые и немыслимые способы добычи частицы из тучи были опробованы, когда в светлые головы ученых пришла гениальная по своей простоте идея. Зачем гоняться за частицами по облакам, если их можно преспокойно дожидаться на земле. Осадки - капли, снежинки, градины - прекрасно доставят ценный для ученых материал прямо в руки исследователей.

Тут-то и начинается самый захватывающий этап операции "таинственные ядра". Сотни градин были разрезаны на тонкие пластинки. В холодильных комнатах исследователи часами вглядывались в их прозрачные срезы через мощные микроскопы. И вот неожиданность. Градины были полны пылинок. Однако они не годились для образования полноценного ледяного кристалла. Точно такие же частицы можно было найти не только в любой градине, но и в любом ледяном кристалле и даже в дождевой капле. Их очень много, но какая из них была той единственной льдообразующей, которая дала начало росту градин, было неясно. Когда слишком много претендентов, трудно выбрать достойнейшего среди равных.

Не один десяток лет проницательный глаз электронного микроскопа всматривался в частицы, пытаясь выведать их тайну. Может быть, среди них все же прячутся частицы йодистого серебра? Но исследователи лишь убедились в своей полной неудаче.

Должно было появиться на свет новое поколение электронных, еще более мощных микроскопов, чтобы среди множества неактивных частиц обнаружить те, ради которых создавались и разрушались теории и гипотезы возникновения осадков. Удалось не только их обнаружить, но даже определить, из чего они состоят. С этого момента, чтобы отличать их от прочих частиц, их стали называть льдообразующими ядрами.

Чаще всего льдообразующие ядра - это окислы металлов, соли металлов и сажевые частицы. В облаке они выполняют ту же роль, что и йодистое серебро в лабораторном тумане. Стоит им попасть в облако, как оно заряжается дождем или градом. Конечно, их не сравнить с йодистым серебром, которому достаточно всего минус 4°C, чтобы превратить воду в кристалл. Природным частицам нужен мороз покрепче: минус 10 - минус 15°C, а некоторые образуют ледяные кристаллы лишь при минус 20 - минус 30°C.

Право, даже обидно, что чемпионский титул принадлежит веществу, в природе почти не встречающемуся. Неужели искусственный чемпион непобедим? Тогда почему вода на поверхности земли замерзает при 0°? А пока одними из наиболее активных природных ядер можно назвать сажевые частицы, во множестве находящиеся в околоземном слое атмосферы.

Мы не случайно столько внимания уделили крохотным ядрам. В нашей истории они должны сыграть главную роль.

ДИРИЖЕР НЕБЕСНОГО ОРКЕСТРА

Зимой синоптики обычно предсказывают осадки в виде снега, и, как правило, их предсказания сбываются. Летом сложнее. Летом может быть все, что угодно, кроме снега, конечно. И тогда можно ошибиться. Почему из совершенно одинаковых мельчайших капелек тумана образуется то снежная крупа, то дождь, то град?

С тех пор как на смену аграрной магии пришла наука, человек пытался понять природу осадков. Исследовали характер тучи, измеряли скорость ее движения, запускали в нее десант и даже, как герой повести Даниила Гранина "Иду на грозу", пытались на самолетах проникнуть в самое ее сердце. История науки вписала немало драматических страниц в книгу познания природных процессов, но не так-то просто было понять тучу.

Обычное облако питается восходящим потоком, наполненным микроскопическими частичками песка, почвы, минералов, пыли и т. д. Эти частицы не обладают уникальными достоинствами йодистого серебра легко образовывать ледяные кристаллы, и если их количество к тому же невелико, облако промчится над вашей головой, не обронив ни одной капли. Такие облака - спутники хорошей погоды и, по определению синоптиков, являют собой наглядный пример переменной облачности.

А теперь горизонт затянуло сплошными тучами. Они зловеще тянутся к полям, накрывая их гнетущим холодом. Поднимается сильный ветер. Мы уже знаем, что это включился гигантский пылесос. Восходящим потоком в тучу затягивает несметное количество аэрозольных частиц. Если среди них много льдообразующих ядер, то, переступив свой холодовый барьер, они немедленно примутся за работу, образовывая кристаллы льда. Влаги вокруг много, кристаллы растут быстро, тяжелеют и падают на землю, тая в теплых слоях воздуха. Так из тучи идет дождь. Но если в облаке мало льдообразующих ядер, это может оказаться весьма серьезной опасностью. Те немногие ядра, которым удалось добраться до облака, соберут на себя всю влагу и вырастут до огромных размеров, иногда с голубиное яйцо. Так рождается разрушительный град.

Поведением туч управляют льдообразующие ядра. На многие тысячи и даже миллионы частиц приходится лишь одно активное ядро. Сначала оно носится по полям и дорогам, влекомое всеми воздушными потоками, а потом попадает в трубу гигантского пылесоса, и начинается его восхождение. Стоит ему попасть в облако, как оно немедленно и точно так же, как мы это видели в лаборатории, соединяется с только что возникшим ледяным зародышем.

В облаках средней полосы нашей страны обычно бывает много влаги. Ее больше, чем может вместить атмосфера. Избыток влаги создает туман, облака и тучи. В небольшой туче, размером всего в один километр, запрятаны сотни и тысячи тонн избыточной влаги. Она так и будет носиться в воздухе. Влажность более ста процентов не редкость: трудно дышать, воздух пахнет грозой, а ее все нет. Влага как бы заперта на замок. Чтобы "отворить" тучу, нужны льдообразующие ядра. Но их мало, вернее, мало активных - тогда жди беды. Опустошающий град в любую минуту может обрушиться на землю.

Человек не хочет ждать. Он может сам отвести беду: в его руках мощное противоядие, точнее, противоградие - ядра йодистого серебра. Стоит им попасть в перенасыщенную влагой атмосферу, как они быстро, соревнуясь друг с другом, поделят между собой всю влагу на небольшие ледяные кристаллы. Града не будет. Будет дождь, который очень нужен будущему урожаю. А пушки, вы помните, - зенитные орудия в начале нашего рассказа, - это лишь транспорт для ядер, лифт, который доставит их на небо.

Так льдообразующие ядра помогают человеку в борьбе с градом. Но это не единственная их профессия.

СИЛЬНЕЕ ОГНЯ И ТУМАНА

Люди давно заметили, что во время страшных лесных пожаров, когда дым поднимается до самого неба и закрывает горизонт, а столетние сосны и кедры выбрасывают под облака трескучие искры и пепел, откуда ни возьмись появляются огромные дождевые тучи и опрокидывают тонны воды на горящий лес. Природа встает на защиту своих богатств. И этим, на первый взгляд необъяснимым явлениям, о которых в старину слагали легенды, ученые смогли найти разгадку. Здесь тоже не обошлось без льдообразующих ядер.