Погода интересует всех - [52]

Искусственное вызывание осадков стоит очень дорого. Для проведения необходимых опытов нужны соответствующие химические вещества, аппаратура для введения их в облака и самолеты для подъема этой аппаратуры. В настоящее время работы по эффективному искусственному вызыванию осадков ведутся во многих странах. Конечно, такие работы не могут выполняться отдельными учеными. Задача может быть решена только совместными усилиями научных учреждений, промышленности, авиации. При этом необходимо иметь в виду еще и следующее. Для добывания из земной коры полезных ископаемых необходимы значительные капиталовложения. Так же нельзя и от метеорологов требовать, чтобы они «бесплатно» добывали из атмосферы воду, являющуюся основным условием существования жизни на нашей планете. Добыча этого «воздушного ископаемого» связана с многочисленными трудностями, преодоление которых требует больших затрат.

Человеку придется еще приложить значительные усилия, чтобы эффективно вмешаться в круговорот воды в природе, ибо этот круговорот связан с преобразованием колоссального количества энергии. В настоящее время мы еще не можем сколько-нибудь значительно влиять ни на перенос водяного пара с земной поверхности в атмосферу, т. е. ни на испарение, ни на перенос воды из атмосферы на земную поверхность, т. е. на осадки.

Много шума из ничего

Примерно 200 лет тому назад стало известно, что молния представляет собой кратковременный электрический разряд между грозовым облаком и земной поверхностью или между двумя облаками. Физическое объяснение молнии выглядит с житейской точки зрения несколько суховатым. Однако как велик наш испуг, когда близкая молния неожиданно ударяет в землю! Разветвленный, ярко светящийся ствол молнии, сопровождающийся раскатами грома, производит очень сильное впечатление. Поэтому неудивительно, что молния стала символом могучих стихийных сил. И все же она является лишь сравнительно слабым отражением предшествующих мощных термодинамических процессов в атмосфере. Разряды молнии — не случайность, а важная составная часть электрического баланса Земли и атмосферы, но возникают они лишь от случая к случаю и всегда сопровождаются большим шумом.

Грозы являются настоящими генераторами атмосферного электричества. Рассмотрим процесс возникновения грозы несколько подробнее. Облако называют грозовым, когда в нем происходят электрические разряды и слышен гром. Грозовым становится мощное кучевое облако, похожее на высокую башню и обладающее достаточной энергией. Кучевое же облако появляется в случае, когда теплый воздух, поднимаясь из нижней и средней тропосферы в более высокие слои атмосферы, охлаждается и содержащийся в нем водяной пар начинает конденсироваться. При этом выделяется тепло, которое дополнительно подогревает поднимающийся воздух и тем самым способствует дальнейшему еще более быстрому подъему его. Бурно развиваются восходящие движения, особенно в центральной части облака. В верхних слоях тропосферы в результате конденсации водяного пара появляются уже не облачные капли, а ледяные кристаллы. Они образуют над облаком ледяную пелену, похожую издали на наковальню. После появления наковальни в облаке начинают возникать электрические разряды. Каким же образом при таком вначале чисто термодинамическом процессе возникает грозовое электричество?

Эффект Ленарда. Воздушный поток разрушает крупную каплю, в результате чего возникают мелкие капельки, несущие на себе электрические заряды.

В ливневом облаке капли воды, беспорядочно двигаясь в струе восходящего воздуха, непрерывно сталкиваются друг с другом и разрушаются. При этом возникает особое физическое явление, называемое эффектом Ленарда. Оно состоит в том, что в оболочке капли при падении возбуждается отрицательный электрический заряд, тогда как в центральной ее части возникает положительный заряд. При разрушении капли ее оболочка дает множество мелких капелек, заряженных отрицательно, а центральная часть — более крупную каплю, заряд которой противоположен заряду мелких капель. Восходящие потоки воздуха уносят мелкие отрицательно заряженные капли в верхнюю часть облака, тогда как тяжелые капли, несущие положительный заряд, остаются внизу. Таким образом, восходящие потоки не только разрушают крупные капли, но еще и сортируют их остатки, посылая мелкие отрицательно заряженные капли вверх, а крупные положительно заряженные— вниз. Наличие в облаке множества капель, заряженных одинаково, равносильно появлению в нем объемных электрических зарядов. Когда разность потенциалов между частями облака, имеющими объемные заряды разного знака, становится достаточно большой, то появляются условия, благоприятные для возникновения молнии.

Стадии образования осадков в грозовом облаке (кучево-дождевое облако с наковальней), по Финдайзену.

Стадии: А — начальная, Б — града, В — 1-я дождя, Г — 2-я дождя, Д — заключительная. 1 — капли, 2 — переохлажденные капли, 3 — дождь, 4 — ледяные кристаллы, 5 —< ледяная крупа, 6 — снежная крупа, 7 — град.

Воздушные течения и распределение объемных зарядов в грозовом облаке (кучево-дождевое облако с наковальней).