Наука и техника, 2007 № 11 (18) - [4]
Метеорологи рассказывают, что еще 40 лег назад радары фиксировали очень важную закономерность: в грозовых фронтах и облаках, которые служат источниками молний и торнадо, они замечали точки повышенной радиоотражаемости. Она была столь же высока, как у металлических объектов, а размер этих точек составлял от метра до десятков и сотен метров. Обычные облака, даже дождевые, такими свойствами не обладают. Получается, что в грозовых облаках и фронтах есть зоны концентрации электрических зарядов. Этот факт не находил объяснения в теориях грозы и не освещался в научной печати, так как предполагалось, что подобное концентрирование заряда в сравнительно малой области противоречит законам электростатики. Но в 2006 году в январском номере журнала “Метеорология и гидрология” вышла статья начальника отдела активных воздействий Росгидромета В.Н. Стасен ко, который обобщил результаты многолетних радиолокационных экспериментов, проходивших в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова под руководством С.М. Гальперина. В ней признано, что в грозовых фронтах и облаках действительно есть центры электроактивных зон или зарядов. При формировании молний эти центры могут образовывать разрядный ансамбль. То есть объединяться в несколько зон. Сами зоны, как рассказывает С.М. Гальперин, наблюдаются со стационарной радиолокационной базы длительное время, до 40–45 минут. Итак, получается, что у молнии есть три особенности. Во-первых, это зона сконденсированного электрического заряда в небе, причем не обязательно в облаке, помните гром среди ясного неба? Во-вторых, полый плазменный канал, стенки которого — скин-слой (зона концентрации тока) этого канала. В-третьих, существует передняя часть, пробивающая атмосферу, которая функционально отличается от канала. Заметив эти черты молнии, попробуем найти их у торнадо.
Суть тысячелетних представлений о смерчах (торнадо) в том, что это — воздушный вихрь. Такие представления получаются большей частью на основании сделанных со значительного расстояния наблюдений, а также фото- и видеозаписей. Другие источники знания — образовательный процесс в школе и институте, телевидение и энциклопедии. Однако накопилось много данных, которые эту гипотезу не подтверждают. Например, есть сведения, что зона, откуда тянется «хобот» торнадо, независимо от того, расположена ли она в грозовом фронте или отдельном облачке, представляет собой зону электрической активности. Существуют фото- и видеозаписи «хоботов» причудливых, в том числе Г-образных, форм, объяснить существование которых теории торнадо-вихрей не в состоянии: вихрь не может образовывать углы. Есть фото, когда солома, попав в торнадо, ускоряется настолько, что пробивает доски. Расчеты показывают, что для этого нужно иметь скорость в несколько скоростей звука, а всей теорией торнадо это не допускается: вихрь не может вращаться со скоростью, превышающей скорость звука, это все равно как если бы свет летел со сверхсветовой скоростью.
При прохождении торнадо зажигаются выключенные лампочки накаливания, что свидетельствует о наличии в нем сильного переменного магнитного поля. В идеальных условиях, без пыли, грязи, дождя и солнечной засветки, фото- и видеоаппаратура всегда фиксирует идеальный вращающийся тонкий конус, вершина которого находится у земли, а углы слева и справа относительно земли всегда одинаковы. На всех качественных фото- и видеодокументах всегда видно: «хобот» торнадо имеет трубчатую структуру с тонкими стенками, что сильно напоминает канал молнии. Так мы подошли к следующей гипотезе: торнадо — это одиночный электрический разряд.
На этой фотографии торнадо хорошо видна его трубчатая структура
При изучении явлений природы важнейшая роль принадлежит случаю, когда наблюдателю удается рассмотреть тот или иной не поддающийся воспроизведению природный процесс. К сожалению, сделать правильные выводы из увиденного, да и просто понять, на что следует обратить внимание, может далеко не всякий человек, а прежде всего тот, который читает научно-популярную литературу.
Мне повезло увидеть в деталях образование смерча. Дело было так.
Два года назад, 8 мая 2005 года, на возвышенности, расположенной неподалеку от деревни Сутки в Смоленской области, меня застала гроза. Лил дождь, сыпал град размером с грецкий орех, били молнии, причем буквально в 10–15 метрах от меня.
В какой-то момент я поднял голову и стал рассматривать тучи над собой. Внезапно я увидел, как на небе образовалось движение в виде сверкающих спиц без колеса. Спицы вращались около секунды. Сразу после этого образовался гигантский голубой конус, с вершиной, направленной к земле. Этот конус стал опускаться, и мне удалось разглядеть, что он обладает сложной структурой и быстро вращается, а вверх тянется полая труба. Обогнув деревья, конус приземлился на дорогу в 8–9 метрах от меня (потом я измерил это расстояние шагами). Все залило желтым светом, столь сильным, что находящиеся рядом ветки и кусты слились с фоном, однако детали строения прилетевшего объекта были хорошо заметны. В частности, оказалось, что сине-голубые стенки и конуса, и трубы отнюдь не гладкие, но обладают рельефом. Вниз по трубе спускались кольца-утолщения, внутри которых можно было разглядеть своеобразную белесую структуру — группы полых замкнутых колец. Аналогичные структуры формировались в обращенной к земле вершине конуса. Поднимаясь вверх, они встречали спускающиеся кольца трубы и исчезали. От нижней части конуса формировался конус внешний, идеально совпадающий с известной по фотографиям картиной чехла торнадо. Конус висел на высоте 5—30 см от земли и медленно описывал окружность, то есть прецессировал. Наблюдение продолжалось более десятка минут. Конец же был таким. Труба расцвела синим цветом и стала непрозрачной. На внешней поверхности появились большие кольца-перетяжки. Поперек них сформировались несимметрично друг к другу маленькие внешние кольца. Затем раздался шипящий звук, и «хобот» стал опускаться. При соприкосновении с землей возник сильнейший разряд с ослепительной вспышкой. Сразу после исчезновения объекта возник шум дождя. То есть конус играл роль зонтика.
