Знак вопроса, 1994 № 03 - [3]
Причиной тому множество увлекательных историй, приведенных Ф. Араго на страницах книги. Например, такая. Риуэ, капитан фрегата, рассказывал, что в ночь с 21 на 22 февраля 1812 года, когда он, тогда еще старший офицер, нес вахтенную службу на корабле «Голу мин», молния ударила аккурат в капитанский мостик. Риуэ получил несколько неглубоких ран на голове. А когда наутро стал бриться, то обнаружил, что бритва легко вырывает волосы с корнем, постепенно выпали волосы и на других частях тела.
На страницах солидного фолианта, повторяю, таких историй можно отыскать множество. А ведь перед нами не сборник забавных анекдотов, а труд «непременного секретаря Французской Академии и пр.», как указано на титуле книжки. А стало быть, книга претендует на право называться первой научной монографией, посвященной атмосферному электричеству. И Араго пытается дать какое-то объяснение чудесам природы.
Он, например, нисколько не сомневается в электрической природе грозы и приводит такое определение: «Гроза — небесный огонь или электрическая материя, исторгающаяся из облака, производя яркий свет и сильный грохот».
Он сообщает и классификацию молний, во многом совпадающую с современной. В частности, выделяет в отдельный класс шаровую молнию, речь о которой пойдет позднее. Однако Араго все же не смог объяснить очень многих причин образования грозы, и потому нам придется обратиться за дальнейшими разъяснениями к современным ученым.
«Впервые связь грома и молнии люди стали осознавать в конце XIX века, — пишет, например, в своей статье «Гром» американский исследователь А. Фью. — И сразу же одна за другой, словно грибы после дождя, стали возникать теории, объясняющие, откуда берется рокот «небесного барабана».
Конечно, про громыхание «небесных колесниц» никто уже всерьез не вспоминает. Более, научное определение попытался дать в свое время даже Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей». Он считал гром как бы первопричиной грозы:
Прежде всего небеса лазурные гром сотрясает
В силу того, что, летая высоко в пространстве эфира,
Тучи сшибаются там под натиском ветров противных…
Конечно, такое объяснение сегодня трудно воспринять без иронии, хотя древние мыслители все же правильна ответили на вопрос: почему сначала мы видим молнию, а потом слышим гром? «Весла уже заносятся назад, в то время как звук, который они произвели, наконец достигает нас», — писал по этому поводу Аристотель. А тот же Лукреций добавил: «…Всегда до ушей достигает медленней звук, чем то, что дает впечатление глазу».
Лишь поняв, что гроза представляет собой огромную электрическую машину природы, а облака не могут производить грохота при механическом столкновении, ученые стали искать другие объяснения происхождения грома.
Одни говорили, что удар молнии образует области вакуума и гром возникает при исчезновении вакуумной полости примерно так же, как хлопает разбиваемая электрическая лампочка. Другие полагали, что удар молнии превращает воду, содержащуюся в атмосфере, в пар, а уже пар, расширяясь, порождает гром. Третьи считали, что электрический разряд разлагает воду на составляющие — водород и кислород. А эти газы, соединяясь снова, образуют гремучую смесь, которая и взрывается со страшным грохотом.
Однако правы в конце концов оказались те исследователи, которые поясняли: молния мгновенно нагревает воздух на своем пути; воздух же, расширяясь, и дает хлопок, словно пороховые газы, вырывающиеся из дула орудия.
Действительно, когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25–27 тысяч градусов! И чуть ли не три четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов, расширяется столь сильно, что процесс этот сравним со взрывом.
А чтобы вы полнее представили себе, какие грандиозные мощности при этом расходуются, добавим, что всего лишь около 0,5 % этой энергии преобразуется в звук. Но даже при этом получаются раскаты, которые слышны на десятки километров!
Кстати, характерные для грома раскаты — результат действия нескольких причин. Во-первых, звук, порождаемый молнией на различных этапах ее пути, проходит разные расстояния и доходит до наблюдателя в разные промежутки времени. Во-вторых, основному звуку вторит эхо — результат отражения от различных частей облака. Влияют на раскаты грома также и порывы ветра.
Ныне запись грома с помощью специальных микрофонов дает возможность делать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы, об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает электричество.
И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Естественные электрические машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а общая мощность средней грозы вполне сравнима со взрывом нескольких термоядерных бомб. И все — результат всего лишь взаимодействия капелек и льдинок, поддерживаемых в воздухе восходящими потоками?!
