Лилия Алексеева - Небесные сполохи и земные заботы

• Название: Небесные сполохи и земные заботы
• Автор: Лилия Алексеева
• Издательство: Издательство "Знание"
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

В книге рассказывается о физических процессах, происходящих в ближнем космосе, о современных теориях, объясняющих эти процессы, включая полярные сияния, или, как они зовутся в просторечии, сполохи. Разгадать природу сполохов пытались давно. Так, одним из первых к правильному их пониманию подошел М. В. Ломоносов. Но только сейчас физики, имеющие в своем распоряжении самые современные средства изучения космического пространства, получили непосредственный доступ к объекту исследования, оказывающего, как выяснилось, влияние на многие стороны земной жизни. Для широкого круга читателей.

---

Например, нужно исследователю абстрагироваться от эффектов вращения — он может обратиться к материалам по Венере, которую систематически осваивают наши межпланетные космические станции. Эта планета вращается в 225 раз медленнее, чем Земля. Кроме того, на ней нет морей, осложняющих течение атмосферных процессов. У Венеры поэтому должна быть самая простая «кухня погоды». Эту «кухню» удобно использовать как эталон, с которым сравниваются более сложные случаи.

Если ученого интересует возможность потепления из–за избыточного содержания СO2 в атмосфере, он будет сопоставлять свои материалы и выводы с данными по Венере и Марсу. Углекислый газ содержится в атмосферах обеих планет, но на Марсе атмосферный слой тонкий, парниковый эффект проявляет себя слабо, и Марс остается холодной планетой; на Венере же с ее мощной атмосферой, на 97 процентов состоящей из углекислого газа, температура на поверхности планеты — как полагают, из–за действия парникового эффекта — примерно такая же как, в топке паровозного котла — свыше 400 °C. Этот «ад» на Венере — еще одно предупреждение человечеству по поводу неосмотрительного обращения с углекислым газом на своей планете. Когда речь идет о том, что фреоны в атмосфере способствуют разрушению озонного слоя, сопоставляют атмосферы Земли и Марса. Озонный слой на Марсе имеет клочковатую структуру, хотелось бы выяснить, за какие климатические особенности Марса отвечают «прорехи» в его озонном слое. Известно, что на Марсе есть циклоны и антициклоны. Было бы интересно подробнее проследить за их развитием и движением, которые там не осложнены присутствием морей.

Циклоны, антициклоны… От их внутренней сущности отвлекаются, когда говорят о климате: в климате отражен лишь суммарный итог деятельности загадочных атмосферных вихрей. Что же все–таки представляют собой эти образования — носители погодных аномалий? В последние годы «поддался» изучению замечательный вид волн — солитоны — одиночные волны, сохраняющие свою форму при движении и без изменений проходящих друг сквозь друга.

Недавно советский физик В. И. Петвиашвили установил, что решение солитонного типа есть и у уравнений, описывающих атмосферу. Образование, которое соответствует этому решению, по своим свойствам очень близко антициклону. Выходит, антициклон — солитон? Для существования этих образований важно вращение планеты.

Интересен философский аспект изучения физиками солитонов. Солитон — это волна, волны характерны для среды. Но этот же солитон в некоторых отношениях похож на частицу: он ясно выделяется на фоне породившей его среды, остается «самим собой» после взаимодействия с другим солитоном (что аналогично сохранению частицей своей «индивидуальности» после упругого столкновения с другой частицей). При грубом восприятии солитона (какое было бы у нас, если бы мы лишь фиксировали область пространства, где находится солитон, и не знали бы ни его «внутреннего устройства», ни того, что он представляет собой возмущение среды) мы могли бы принять его за частицу в вакууме. Таким образом, изучая солитоны, мы входим в круг вопросов о самом мироздании. При этом мы можем ощутить, как идет самоорганизация возникшей неоднородности, растет ее упорядоченность (первоначальную однородность вполне можно считать беспорядком, хаосом: ведь чем больше хаос, тем больше он напоминает однородность). Обо всем этом мы уже говорили в главе 13, обсуждая зарождение и развитие атмосферных вихрей. Но такие же явления волнуют сейчас физиков других специализаций, химиков, биологов, математиков, обществоведов. Иногда об этих общих поисках, о заинтересованном обсуждении результатов, которое ведут совместно ученые разных специальностей, говорят как о зарождении новой науки. Определилось ее название — синергетика, от греческих слов «син» — «вместе» и «энергос» — «действующий», «работающий».

Мы видели, с каким старанием и напряжением современная наука ищет решения экологических вопросов. И пусть для многих из них решения пока не найдены, — потребительское отношение к родной планете должно быть преодолено уже сейчас.

В нашей стране еще в 1972 году Верховный Совет определил охрану природы и рациональное использование природных ресурсов как одну из важнейших общегосударственных задач. Государственные капитальные вложения в осуществление эффективных мер по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов только за годы десятой пятилетки составили 9281 миллион рублей, а общая сумма затрат на эти цели (включая операционные расходы по лесному хозяйству) — более 26 миллиардов рублей. На реализацию природоохранных мероприятий за один 1983 год направлено 1,9 миллиарда рублей.

Планета у нас у всех одна. Многие экологические проблемы глобальны, и потому их решение возможно только общими усилиями — народов и правительств. Вот почему так настойчиво наша страна добивается здесь взаимопонимания, а главное — предотвращения термоядерной катастрофы, запрета на производство химических, бактериологических и прочих опасных средств ведения войны, запрета на милитаризацию космоса.

Постскриптум. Грозные вихри на русской равнине. На памяти людей старших поколений — страшный московский смерч 1904 года. Этот смерч возник 29 июня 4904 года в системе циклона, шедшего в обычном для Русской платформы направлении на северо–восток. Сначала образовалось громадное кучево–дождевое облако. Его видели в Тульской губернии, откуда оно ушло в Московскую, а затем в Ярославскую.

Облако породило несколько смерчевых воронок. Появление одной из них описал сельский учитель, следивший за приближением громадной грозовой тучи. Он видел все с самого начала. На нижней поверхности тучи небольшие, более светлые облачка как–то странно и быстро хаотически двигались в разные стороны. Постепенно движение становилось спиральным, и вдруг из середины спирали свесилась серая остроконечная воронка. Воронка просуществовала недолго и быстро втянулась обратно в облако. Учитель взглянул на часы. Было 4 часа 35 минут пополудни.

Через несколько минут рядом появилась другая воронка. Она быстро увеличивалась в размерах и отвисала к земле, навстречу ей с земли поднялся столб пыли, становившийся все выше. Еще немного — столб и воронка соединились, и учитель с ужасом понял, что перед ним возникла колонна смерча.

Но смерч двинулся от него. Он шел по направлению движения облака, к северо–востоку. Колонна расширилась кверху, была расплывчатой и постепенно становилась все шире, Вот она дошла до ближайшей деревни, и в воздух взлетела первая изба, за ней другая, третья… Воздух вокруг воронки наполнился обломками строений, ветвями и обрывками деревьев. В нескольких километрах шла другая воронка, также вызывая сплошные разрушения. По–видимому, была и третья — такой же разрушительной силы.

Хотя воронки были расплывчатыми, полосы разрушений имели ясные и резкие границы. Одна из воронок пересекла Москву–реку, на несколько секунд обнажив ее дно, при этом образовалась как бы траншея с водяными стенками. Когда надвигалась воронка, становилось совершенно темно; шум, рев и свист заглушали все. Частые громадные молнии стали причинами гибели и ожогов людей, вызвали ряд пожаров. Местами выпадали градины величиной с куриное яйцо. Отдельные градины, самые тяжелые, имели вид звезды, их вес доходил до 400–600 граммов.

На Немецком рынке городовой попал в самый вихрь; его высоко подняло в воздух и, хотя он летел в потоке воздуха, «колотило градинами»; затем его отбросило в сторону. Когда он пришел в себя, на нем лежали двое мужчин, женщина с разбитой головой и лошадь.

Разрушения коснулись прежде всего деревянных строений, прочным каменным домам были нанесены лишь отдельные повреждения — с них срывались крыши, в оконные проемы залетали разные предметы, иногда — деревья (и даже толстым концом вперед).

По дальности полетов тяжелых предметов можно оценить скорость ветра в смерче, а также мощность его. Если использовать такую оценку и сравнить московский смерч 1904 года со смерчами в США, то его надо отнести к разряду средних. Длина пути главной воронки определялась современниками в 40 верст, но, скорее всего, это был путь, пройденный несколькими воронками, сменявшими друг друга. Общая длительность события была, вероятно, порядка часа. Ширина полосы разрушений — от нескольких сот метров до километра и более. Силу ветра можно «прочувствовать» по такому факту: громадная, массивная фабричная труба из металла была согнута и вершиной легла на мостовую.

Грозные смерчи обрушились на среднюю полосу России и летом 1984 года, 9 июня. Также после полудня. Также порожденные циклоном. Они прошли по территории Ивановской, Костромской и Ярославской областей. Это был летний выходной, когда люди стремятся быть на природе. Повторился московский смерч 1904 года? Не просто повторился: сила ветра теперь была больше, об этом говорит тот факт, например, что пятидесятитонный бак водонапорной башни на территории туристского комплекса был сорван ветром и отнесен метров на двести в сторону. Градины выпадали величиной с голубиное яйцо.