Он,
именуемый «волшебником», прилетел покорять Москву в начале мая, в восемь часов
утра, успел очаровать официантку, а на лодочной станции вдруг решительно вызвал
грозу, громко скомандовав стихии:
– Давай!
Так
начинается роман Даниила Гранина «Иду на грозу», в котором учёные эпохи
60-х
героически исследуют грозовые явления, причём, подобно первому российскому
естествоиспытателю электричества Георгу Рихману, один из них погибает. Не надо
было самолёту, оснащённому датчиками, соваться куда не следует, притягивая к
себе всю мощь разбушевавшейся оболочки Земли.
В XXI веке
сибирские учёные пришли к выводу, что для изучения грозовых явлений вовсе не
обязательно забираться в поднебесье, достаточно иметь в своём распоряжении сеть
метеостанций, комплекс регистрации молниевых разрядов и технически оснащённый
полигон.
ГРОЗЫ
«СУХИЕ» И «МОКРЫЕ»
С той
трагической ночи, когда в раскрытое окно действительного члена Императорской
академии наук Георга Рихмана влетело неизвестно что: то ли шаровая молния, то
ли обычный линейный разряд, – прошла уже четверть тысячелетия. Между тем
изученность гроз и сейчас, по мнению специалистов, не даёт никакого повода для
«познавательного триумфа».
– Физика
грозовой активности, – констатирует ведущий научный сотрудник Института
геологии и геофизики Сибирского отделения РАН, доктор геолого-минералогических
и кандидат физико-математических наук, профессор Алексей Дмитриев, – становится
хронически нерешённой проблемой с последствиями в чисто практическом отношении.
Почему,
например, в последнее время грозы стали другими? Они изменились настолько, что
идут «всухую», а если дождь где-то и обнаружится, то это, скорее, жалкие капли:
грозовые разряды и выпадение осадков происходит теперь уже не одномоментно, а
со значительной оттяжкой по времени. Причём традиционные «мокрые» грозы,
которые несли отрицательный потенциал, не представляли повышенной опасности.
Когда что-то в тайге загоралось, ливень тут же тушил возникшие очаги. Полная
противоположность – «сухие» грозы: вот они-то и являются главными
поджигателями, поскольку их разряды по мощности сильнее в разы, а загасить
пламя без хорошего дождя просто невозможно. Впервые такие грозы были
зафиксированы в Мексике, потом на юге США, а сегодня линейные разряды с
положительным потенциалом стали массовым явлением и в Сибири, увеличив
статистику лесных пожаров на 70 процентов.
Кроме того,
наблюдается весьма типичная картина, когда последовательно протекают поистине
странные события: на совершенно ясном небосводе гремит гром, через час
возникает большая облачность, идёт дождь, дует ветер и сверкают молнии, но уже
абсолютно без шумового сопровождения. Объяснить расслоение пространства
современные учёные не в состоянии.
В ещё
большее недоумение вводит физиков шаровая молния. По мнению Алексея Дмитриева,
«за 150 лет исследований не найдено удовлетворительного объяснения этому
феномену». Тревожит и тот факт, что свыше половины шаровых молний
регистрируется в крупных городах.
– Огненные
шарики могут рождаться из трубки, из розетки, из телевизора, – комментирует
учёный. – Город стал их активным супертранслятором. Достаточно посмотреть
мировые файлы о пожарах, повреждениях линий электропередачи, грозозабое скота,
особенно в горных условиях, «молниях-убийцах», чтобы понять: природа не шутит.
И серьёзность «намерений» увеличивается не только в количественном отношении,
но и в прогрессивно растущей энергоёмкости и разнообразии грозовых процессов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ФОКУСЫ
Недавняя
совместная работа Института оптического мониторинга атмосферы Сибирского
отделения РАН и Томского государственного университета впервые сформулировала
основные закономерности проявления гроз над территорией Западной Сибири. Горный
Алтай в этом уникальном исследовании выделен в отдельный район, требующий
пристального изучения. И здесь определённо стоит воспроизвести дневниковые
записи Николая Рериха «Алтай – Гималаи» (1926):
«Алтай
открыл свои просторы перед нами. Он расцвёл всеми живыми оттенками синего и
зелёного… Таких трав мы никогда прежде не видели. Странно и волшебно: везде в
этом краю рассказывают о невероятных цветах. Говорят, что весной расцветают
какие-то красные лилии».
Научная
группа Горно-Алтайского государственного университета, руководимая профессором
Дмитриевым, выехавшая на полигон Шебалино, в те самые дивные места, наверняка
могла бы ответить на этот вопрос. Но в данном случае учёные задались иной,
прагматичной целью – изучить влияние гроз на лесные пожары и повреждения линий
электропередачи. Задача очень непростая, если учесть, что регион, отмеченный
концентрацией разломов земных пород, повышенной солнечной и сейсмической
активностью, а также таинственными «коридорами времени», постоянно преподносит
сюрпризы.
Существующие
физические модели были буквально взорваны сериями гроз со скоростными разрядами
– более трёхсот в минуту. Стало ясно, что старые лабораторные сценарии здесь
уже не годятся и гроза, классически характеризуемая как атмосферное явление,
нуждается в новых подходах. Ведь грозовые разряды – удел не только Земли, но и других
планет: во многих случаях проявляется именно космическая природа возникновения
гроз, о чём свидетельствуют данные, полученные в последнее время с орбитальных
спутников. Но как же в таком случае принятая за аксиому зависимость молнии от
облаков, если в межзвёздном пространстве их попросту нет?
Выбирая в
качестве рабочего полигона посёлок Шебалино, имеющий прямой выход на сеть
гидрометеостанций республики и комплекс регистрации молниевых разрядов, авторы
проекта учитывали особенности грозоактивности в прилегающем районе. По
многолетним показаниям местной метеостанции, среднее число гроз в году здесь
свыше сорока, и почти все они аномальны с точки зрения высокой плотности ударов
молнии в землю. Последующие результаты подтвердили наличие грозового меридиана,
который проходит с севера на юг Алтая по территории Шебалинского, Онгудайского
и Усть-Коксинского районов. Здесь находятся основные зерновые хозяйства, и
высокую урожайность пахотного клина исследователи объясняют просто: капли дождя
содержат микроэлементы, благоприятно сказывающиеся на плодородии тучных
чернозёмов.
– Самая
активная зона находится в треугольнике между райцентром Майма, посёлком Платово
и горой Бабырган, – рассказывает Дмитриев. – Наблюдения показали, что именно
здесь в течение минуты случается до ста и более грозовых разрядов, тогда как в
других точках возможно не более пятнадцати вспышек.
За время
наблюдений в горах учёные зафиксировали и обработали многолетние данные о 14
тысячах грозовых разрядов, соотнесли их с цикличностью солнечных процессов,
запусками ракет с космодрома Байконур, ядерными взрывами на Семипалатинском
испытательном полигоне, а также с возмущениями земной коры в местах разломов и
гранитных массивов. В итоге составлена электронная база данных «Гроза», которая
позволит уменьшить степень экологических рисков в данном регионе. Грозовая
активность может быть предсказана заранее – это самый важный итог работы
сибирских исследователей.
Кроме того,
получена возможность выявлять интенсивность и геометрию перемещения грозовых
очагов. Впервые в мировой практике установлен факт миграции гроз во времени и в
пространстве. Некоторые грозовые очаги способны путешествовать на огромные
расстояния, руководствуясь только спецификой геолого-геофизической среды и
солнечными циклами. Причём геологические обстоятельства играют далеко не
последнюю роль: вблизи активных глубинных разломов после прохождения гроз, как
правило, и возникают крупные лесные пожары первого-второго класса опасности.
На грани
фантастики ведёт себя грозовой фронт, если он проходит вблизи линий
электропередачи, совпадающих с зонами вертикального энергетического перетока.
Здесь происходят настоящие чудеса: отключения рубильника, несанкционированные
утечки электроэнергии и, напротив, наброс дополнительной мощности, который
случается довольно часто на линии Майма–Сигнал. Где находится этот повелитель
грома и молний, всемогущий Зевс, который единолично решает, кого оставить без
света, а кому добавить его безмерно в энергодефицитном регионе?
Разумеется,
работы по созданию информационной программы «Гроза» вызвали особый интерес у
специалистов ОАО «Горно-Алтайэнерго». Им очень важно иметь точные прогнозы
грозобойных аварий на высоковольтных линиях. Но исследования по грантовой
программе Горно-Алтайского государственного университета поставили их в
какой-то степени в тупик. Как быть с созданием системы громоотводов, если
существуют, оказывается, так называемые подземные грозы? Что противопоставить
этим электрическим фокусам?
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
АПОКАЛИПСИС
Страшно то,
что глубинные разряды могут войти в «вооружённую» коалицию с атмосферными
грозами. Ведь гроза – это комплексное явление, которое представляет собой
естественный процесс перетока напряжений в атмосфере, ионосфере и земной коре.
Возможно, именно поэтому растёт число энергоёмких гроз, сопровождаемых смерчами
с повалом деревьев, сметанием крыш, повреждением зданий и сооружений. В этот же
ряд встраиваются разрушительные феномены торнадо – стремительное движение
воздуха в сочетании с короткими и широкими «листовыми» молниями, желтоватым
сиянием, а в ряде случаев – медленным перемещением огненных столбов. Многие
библейские сюжеты с невообразимыми картинами Апокалипсиса становятся самой
настоящей реальностью.
Мощные
вихревые системы в приземной атмосфере, куда входят смерчи, торнадо,
тропические циклоны, неизбежно сопровождаются не только эффектным видеорядом из
блистающих молний, но и достаточно мощными электромагнитными излучениями.
– Кроме
того, нами обнаружен факт нарастания изменчивости грозовой активности и её
максимальной энергоёмкости в условиях урбанистических зон, – продолжает
профессор Дмитриев. – Дополнительный промышленный приток энергии в верхнее
пространство Земли неизбежно наращивает энергоёмкость не только атмосферных, но
и ионосферных процессов. А всё более широкое развитие высотных гроз типа
спрайтов, голубых струй, достигающих планки в 120–130 километров, создаёт
условия для усиления грозовых фронтов и выхода наружу мощного «джинна».
Разумеется,
проблемы грозовой защиты линий электропередачи будут обостряться в связи со
скоростным изменением климата, увеличением разнообразия гроз и нарастанием их
энергетического потенциала, способного натворить несчётное число бед. Так что
необходимость дальнейшего изучения грозовых явлений очевидна. Пока гроза,
тысячу раз воспетая поэтами и запечатлённая на полотнах художников, упорно не
раскрывает свои тайны, делая весьма проблематичным пушкинский восторг: «О,
сколько нам открытий чудных готовят просвещенья дух…»
