Тайны пятого океана

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Тайны пятого океана

Мы беседуем с известным советским ученым академиком Евгением Константиновичем Федоровым.

— Узкая область науки, в которой я работаю, — говорит ученый, — активное воздействие на погоду…

За широким окном дворца Президиума Академии наук бушует февраль. Словно он хочет взять реванш за не очень удавшийся январь. Этот зимний месяц, которому полагалось бы трещать у нас сорокаградусными морозами, почти весь состоял из оттепелей. Только в самые последние дни удалось ему опустить ртуть ниже двадцати градусов. И вот февраль пытается поддержать обветшавшую в последние годы славу суровой русской зимы.

Нет, очень нехорошо, что природа не согласует с человеком своих планов состояния погоды! Ведь от этого — от состояния атмосферы в той или иной области земного шара в то или иное время — зависит очень многое в деятельности человека, живущего на дне воздушного океана. В первую очередь зависит от погоды сельское хозяйство, урожай. Будет засушливым лето, подуют горячие ветры — и сгорят в лучах солнца еще не окрепшие, не налившие колоса побеги культурных растений. А бывает и другое: стеной встает рожь и пшеница. Небывалым урожаем отдаривает земля за труд обработавшему ее человеку. Но едва вышли в поле люди — подул холодный, пронизывающий ветер, понеслись низкие свинцово-сииие тяжелые тучи, и потоки дождя, смешанного со снегом, падают на землю. И, несмотря на героический труд людей, большая часть урожая остается под снежным покровом…

А строители? Разве для них, кладущих стены домов, воздвигающих плотины гидроэлектростанций, работающих, как правило, под открытым небом, разве для них безразлично, светит ли теплое солнце или идет надоедливый осенний дождь?

А для транспортников? Надо ли говорить о речном транспорте и судах, плавающих в наших северных морях, продолжительность годовой навигации которых зависит от того, ранней или поздней была весна, ранней или поздней будет осень! Снежные заносы мешают железнодорожному движению, они могут начисто остановить на более или менее длительный срок бег автомобилей по шоссейным дорогам. А гололед! Он может оказаться причиной бесчисленных аварий! Даже наша гордость — авиация, хотя и в несравненно меньшей степени, чем всего несколько лет назад, но еще зависит от погоды. Белое, непрозрачное, как молоко, облако тумана, упавшее на аэродром, и сегодня может вывести его из строя.

Если посмотреть шире, то окажется, что буквально каждый из нас, даже те, кто большую часть жизни проводит в искусственном климате квартир и контор, в той или иной степени зависит от того, какая, погода стоит на улице…

— Уже давно, — говорит Евгений Константинович, — встала задача: научиться предвидеть погоду. Дело это очень не простое — разобраться в сложнейших переплетениях взаимных влияний различных участков и слоев воздушного океана, ибо погода в любой точке поверхности связана бесчисленными зависимостями с происходящим во всей атмосфере. И чем шире наш взгляд, тем точнее может быть наш прогноз для каждого конкретного участка.

Именно для этого покрыта вся наша страна, да и вся поверхность земного шара сетью метеорологических станций. Они расположились и на каменистых отрогах близ горных вершин, и на скользких, отполированных ветром скалах полярных островов, и в бескрайних степях и пустынях. По нескольку, раз в сутки производят метеорологи наблюдения за погодой и сообщают по радио эти сведения в Центральный институт прогнозов. Анализируя карту, всю испещренную сведениями о температуре и давлении воздуха, направлении и силе ветра, синоптик может сказать, какие изменения предвидятся в ближайшие часы и сутки в том или ином месте.

Надо отметить: точная, так сказать, математическая, количественная методика прогнозирования погоды только еще рождается. Пока что при прогнозировании учитываются главным образом качественные факторы. Но нет сомнения, что геофизики введут в недалеком будущем количественную методику прогнозирования погоды и, используя ее, смогут с большой достоверностью предвидеть ее изменения.

Однако дело это очень сложное. Для создания количественной теории атмосферных процессов не хватает еще ни наблюдательных данных, ни знания процессов, происходящих в атмосфере. Поэтому так напряженно работают метеорологи во многих странах над изучением процессов, идущих в земной атмосфере. Для исследования верхних слоев ее применяются шары-зонды; еще выше, до той условной границы, где верхние разреженные слои ионосферы незаметно переходят в межпланетный газ, позволяют проникнуть ракеты, искусственные спутники, космические орбитальные корабли. Они же позволяют заглянуть и еще дальше, в космическое пространство, ибо оттуда приходят в атмосферу многие влияния, определяющие ее состояние.

Первым и главнейшим из внеземных факторов, определяющих состояние атмосферы, является могучее излучение Солнца. Это в зависимости от наклона его лучей происходит смена времен года. Изменение в деятельности Солнца отражается на состоянии верхних слоев атмосферы, меняются условия радиосвязи и т. д.

Лишь около половины энергии солнечных лучей достигает поверхности Земли. Другая половина поглощается атмосферой или отражается облаками обратно в космическое пространство. Та энергия, что, попадая на Землю, приводит в действие машину атмосферы и облаков, ветер — и легкий зефир, в жаркий день несущий сладостную прохладу, и ураган, срывающий крыши, вырывающий с корнем столетние деревья — всегда порождение солнечных лучей. Волны, неистово бьющие о прибрежные скалы, — тоже их превращенная энергия. По существу, вся смена процессов в атмосфере Земли имеет своей главной причиной солнечное излучение.

Вот почему так важно было геофизикам подняться над поверхностью воздушного океана, «измерить и взвесить» первичное солнечное излучение, не искаженное и не рассеянное чуть ли не трехтысячеметровым слоем земной атмосферы.

Оказывают влияние на различные слои земной атмосферы и другие внеземные факторы: космические лучи, состояние окружающих Землю поясов радиации и т. д. Их тоже изучают советские ученые с помощью ракет, спутников, космических кораблей.

Собирая новые данные, изучая различные взаимовлияния в атмосфере, необходимые для точного прогнозирования погоды, ученые работают одновременно и над другой грандиозной задачей. Разгадав секреты формирования погоды, они хотят вмешаться в ее механизм и направлять его действие по своему желанию.

Механизм природы громаден. Человек еще, бесспорно, не располагает энергетическими ресурсами, которые он мог бы прямо противопоставить тому или иному изменению погоды на более или менее значительном по величине участке земной поверхности. Судите сами об этом хотя бы по таким примерам.

В летние дни весьма обычно возникновение в воздухе кучевых облаков. Можно долго следить, как растут и увеличиваются эти белые причудливых форм летучие холмы. Так вот, при образовании нескольких таких облаков среднего размера за три-четыре часа расходуется около миллиона миллиардов калорий энергии (1014). Чтобы выработать за такой же отрезок времени это количество энергии, нужна интенсивная работа нескольких электростанций, равных по мощности Волжской ГЭС имени Ленина.

Для того чтобы создать ветер, дующий со скоростью 20 метров в секунду по фронту в 200 километров, на то же время — 3–4 часа, — должны были бы отдать свою энергию воздуходувкам и вентиляторам двести таких сверхмощных гидроэлектростанций.

Чтобы свернуть в сторону циклон или антициклон, то есть изменить характер погоды на несколько дней на территории протяжением около тысячи километров, нужна непрерывная работа нескольких тысяч, а то и десятков тысяч волжских энергетических гигантов.

Вот какие огромные затраты энергии нужно притивопоставить человеку для прямого спора с природой. И попытки такого рода уже осуществлялись. Так, на некоторых английских аэродромах в годы второй мировой войны были смонтированы вдоль посадочных полос сотни мощных нефтяных горелок. Их пламя нагревало воздух, и в нем испарялись крохотные капельки тумана. Возникал чистый от тумана проход высотой в несколько десятков метров. Из жидкого в парообразное переводилось около 100 тонн воды.

Затрачивать на это приходилось сотни тонн горючего в час. Большая часть выделяющейся энергии пропадала без пользы на нагрев воздуха, на поддержание в парообразном состоянии образующейся при горении нефти воды и т. д. Дорогой и малоэффективный этот способ не нашел широкого распространения.

Нет, не по силам еще сегодня прямой спор человека с погодой! Да он и не нужен. И проще, и надежнее, и выгоднее не противостоять механизму погоды, а вмешиваться в его работу и затрачивать очень небольшие количества энергии только на управление им.

Много ли физической силы затрачивает экскаваторщик, управляя стремительным полетом гигантского ковша, зачерпнувшего добрые полтора-два десятка кубометров грунта? Много ли силы нужно для того, чтобы спустить курок ружья, в результате чего будет высвобождено огромное количество заключенной в, порохе энергии?

Ну, а есть ли у «механизма погоды» «спусковые курки», «рукояти» и «кнопки» управления?

Есть. И некоторые из них уже нашли наши ученые.

Вот несколько примеров.

В воздухе, содержащем водяной пар в концентрации, близкой к насыщающей, очень легко — при малейшем охлаждении — возникают облака и туманы. На это затрачивается сравнительно немного энергии. Но зато резко изменяется теплообмен почвы и атмосферы, резко изменяется количество поступающих на поверхность Земли солнечных лучей и т. д. Энергоемкость, так сказать, вызванных появлением тумана процессов несоизмерима с затратами энергии на его появление.

Образования облака, даже если есть налицо достаточная концентрация пара, может и не происходить, если нет начальных ядер конденсации. Добавить их, распылить в этом слое воздуха — и сразу же начнется интенсивное облакообразование. Чтобы вызвать образование облачной системы объемом в десятки тысяч кубических километров, надо иметь всего 10 килограммов ядер конденсации.

Третий пример. Облака обычно состоят из крохотных капелек воды диаметром менее 0,1 миллиметра. Нет, речь идет не только о летних, но и о зимних облаках, когда температура в этом облаке значительно ниже нуля градусов. Дело в том, что капельки в таком облаке могут оставаться в жидком состоянии до температуры в минус 40 градусов. Такая вода называется переохлажденной, а состояние облака, образованного из таких переохлажденных капелек, оказывается крайне неустойчивым. Достаточно распылить несколько сот граммов твердой углекислоты, чтобы целый кубический километр облака выпал на землю в виде снега.

Вот они — рукояти управления некоторыми процессами природы! Вот они, спусковые крючки, нажав которые, мы можем вызывать грандиозные по величине изменения погоды!

Но вмешательство в естественное развитие природных процессов в подходящий момент их неустойчивого состояния — только один из открывающихся перед нами путей управления погодой. Есть и другой путь. Можно создать такие условия, которые вызовут устойчивые изменения климата, погоды на огромных площадях нашей планеты.

В 1925 году по каким-то не очень ясным причинам несколько изменило свой путь в океане морское течение Эль Ниньо. Оно приблизилось к западному берегу Южной Америки. И резко, почти мгновенно изменился климат прибрежных районов. В засушливых пустынях выпали обильные дожди, и они покрылись цветущим зеленым ковром. Наполнились водами русла давным давно высохших рек… Но морское течение вернулось на прежнее место — и снова пустынями стали недавние степи.

Можно ли искусственным образом изменить направление морского течения? Видимо, в некоторых случаях можно. Целый ряд таких проектов, во всяком случае не фантастических, а заслуживающих обсуждения, выдвигался в разное время. О том, какое огромное значение может оказывать на климат морское течение, свидетельствует не только случай с Эль Ниньо, но и климат Северной Европы, который формируется под определяющим влиянием теплых струй Гольфстрима, омывающего ее берега.

Кстати, резкие изменения климата, которые констатируют геологи и палеонтологи в разных местах земного шара, далеко не обязательно объяснять изменением активности солнечной деятельности или другими космическими причинами.

Сравнительно небольшие изменения в распределении получаемой от Солнца энергии по земному шару могут объяснить изменения климата в прошлые геологические эпохи.

Говоря о влиянии человека на климат, нельзя не упомянуть о том, что вольно или невольно это влияние уже оказывается. Речь идет не только об изменении поверхности Земли в результате вспашки или вырубки лесов. Конечно, весенняя вспашка на больших пространствах изменяет, например, отражательную способность поверхности Земли, что не может не отражаться и на климате. Но, вероятно, еще большее влияние на климат оказывает выделение в атмосферу больших количеств углекислого газа промышленными объектами. Дело в том, что наличие этого газа делает атмосферу менее прозрачной для тепловых лучей, уменьшает лучеиспускание земной и водной поверхностью. Таким образом, повышение содержания углекислого газа в атмосфере должно привести к общему потеплению земного шара. Безусловно, влияют на некоторые электрические свойства земной атмосферы и взрывы водородных бомб…

Ну, а каковы же чисто практические результаты по управлению погодой, уже достигнутые сегодня?

Можно убежденно сказать: да, советские ученые провели целый ряд убедительных опытов, доказавших, что возможно активное воздействие на облако, в результате которого резко изменяется его структура. И обязательно надо упомянуть, говоря об этом, работы В. Я. Никандрова, И. И. Гайворонского, А. П. Чуваева и некоторых других.

Прежде всего такое воздействие осуществимо на переохлажденное водяное облако. Самолет, пролетая над ним или сквозь него, распыливает небольшое количество твердой углекислоты, имеющей температуру около 70 градусов. Вблизи пылинок углекислоты водяные капельки замерзают, превращаются в крохотные ледяные кристаллы. На их поверхности оседает и конденсируется водяной пар, находящийся в облаке не в виде капель. (Точно так же зимой на холодном стекле конденсируется в виде ледяных цветов водяной пар воздуха вашей комнаты.) В высушенный в результате этого процесса воздух начинают интенсивно испаряться водяные капельки облака. Таким образом, они исчезают, а ледяные кристаллы растут, тяжелеют. И в виде снега они выпадают на землю. Этот процесс изменения качественного строения облака распространяется со скоростью около трех метров в секунду на расстояние в один-два километра от того места, где пролетели выброшенные с самолета крупинки твердой углекислоты. Вот как интенсивно идет этот процесс!

В нем очень важно выдержать нужную дозировку твердой углекислоты. Высыпет ее летчик больше, чем нужно, и все капельки облака превратятся из жидких в ледяные, твердые. Но они не смогут вырасти, ибо не осталось в облаке жидких капель, которые питали бы их рост своей влагой. И будет облако висеть в воздухе, не выпадет на землю, не откроет чистого неба…

Переохлажденные облака — не редкость не только в зимнее, но и в летнее время. Однако существуют облака и туманы, развивающиеся и при положительных температурах. Можно полагать, что и в них удастся вызвать искусственное стимулирование коагуляции — слияния капель и этим самым рассеять облако. Однако это еще впереди.

Можно считать, что задача рассеивания, превращения в осадки переохлажденных облаков и туманов практически решена. Найденные учеными способы уже применяются, например, для раскрытия аэродромов в зимнее время. При этом осуществляется рассеивание облаков или тумана на территориях протяжением в 10–15 километров. И скажем сразу, эффективность и экономичность этого метода несравнима с тем дорогим и малоэффективным методом, что применяли англичане в годы войны. Ведь для того чтобы воздействовать на один кубический километр переохлажденного облака. надо всего 200 граммов твердой углекислоты. А при этом переходит из жидкого в твердое состояние до 1000 тонн воды и выделяется около миллиона миллионов калорий тепла. Вот какой энергетический взрыв вызывает нажим на спусковой курок облака — распыление стакана сухого льда!

Конечно, все то, что здесь рассказано о механизме воздействия на облако, — самая грубая схема. Происходящее в действительности в облаке— значительно сложнее и тоньше. А сколько здесь загадочного! Вот образовалось облако в струях восходящего воздушного потока, несущего много водяного пара. Порыв ветра, воздушное течение оторвали его от породивших струй и понесли над землей. Почему оно сохраняет довольно четкие границы и формы? А приходилось ли вам наблюдать, как из крохотного облачка идет дождь? Казалось бы, и воды в нем уже не должно остаться ни капли, а дождь идет и идет… Не иссякает облачко, наоборот, увеличивается в размерах, приобретает все более грозный синий свет. Кажется, какие-то неведомые источники незримо посылают облаку влагу.

Оказывается, это так и есть. Облако может выбросить на землю чуть ли не в десять раз больше влаги, чем содержало в первый момент начала дождя. Выбрасывая вниз, на посевы, живительные капли, оно подсасывает водяной пар из окружающего воздуха. Оно является как бы машиной, превращающей в дождь водяной пар воздуха. Каков механизм этого явления, пока еще очень неясно.

Теперь заглянем в будущее.

Работы над раскрытием механизма погоды, а тем более работы по управлению погодой имеют весьма недолгую историю. И конечно, им, людям двадцать первого века, будут несравненно яснее тайны этого механизма.

Не сомневаюсь, они найдут бесчисленные способы управлять и направлением воздушных течений, и облакообразованием, а может быть, и климатом.

Вот простой пример. Для нас сейчас не представляет труда открыть небо в районе аэродрома на 10–15 километров в длину. По силам нам открыть небо, превратив в осадки переохлажденный туман, и на площади в 10–15 тысяч квадратных километров. Это не так уж мало, если мы вспомним, что при этом в нижних слоях атмосферы выделится около ста тысяч миллиардов калорий тепла. Вспомните цифры, которые характеризуют некоторые погодные процессы, — вызванная нами реакция уже соизмерима с ними. Научиться противопоставлять эту энергию природным силам — вот важная задача, которая, безусловно, будет решена в будущем.

Не безнадежна и еще более грандиозная задача — управление климатом значительных областей земного шара. Изменяя свойства больших областей поверхности Земли, поворачивая гигантскими плотинами направление морских течений, систематически рассеивая или, наоборот, сгущая облачные покровы в требующихся местах, люди смогут значительно рациональнее распределять в масштабах всей нашей планеты тепло и влагу. Но, конечно, для этого потребуется доброе согласие и взаимодействие всех народов земного шара…

Уверен, власть человека над погодой, над климатом будет расти год от года.

Помните, гениальный пролетарский писатель Максим Горький мечтал, что «настанет время, когда человек получит право сказать:

— Землю создал я разумом моим и руками моими».

Я убежден, что скоро наступит это время.