О возможностях управления погодой

Танцы «грома» и «дождя»

«…Танец грома служит примером странной гармонии, существующей между примитивными обычаями этих людей и силами природы. Гармония эта недоступна логике и непонятна для представителей цивилизованного мира, однако она просто и совершенно естественно воспринимается сознанием туземцев», – так писал американский врач и естествоиспытатель Гарри Райт в своей книге «Свидетель колдовства» [1]. Этот замечательный человек потратил много сил и времени на изучение различных колдовских методов лечения, одновременно знакомясь с обрядами и обычаями туземных племён. Он в своих путешествиях объездил практически весь земной шар. Танец грома ему продемонстрировали в Дагомее.

Здесь ему удалось познакомиться с принцем Ахо. Принц как-то решил продемонстрировать уважаемому гостю танец грома. Вот как он начинался: «…На площадку танца вбежал стройный мужчина, размахивая сосиаби – длинным танцевальным жезлом с острым и блестящим бронзовым топориком на конце. Резкими движениями жезла он рисовал в воздухе зигзаг молнии. Удары барабанов создавали впечатление отдалённого грома. Танцор начал кружиться на месте во все ускоряющемся темпе. Затем, зажав жезл в зубах, он начал выделывать немыслимые фигуры. К нему постепенно присоединялись другие. Извиваясь в танце, они иногда склонялись так низко, что касались лбами земли. Танцор с жезлом, как одержимый, носился вдоль стены окружавших площадку людей, размахивая своим жезлом и чуть не задевая им зрителей…»

В общем, казалось бы, ничего особенного. Исступлённо танцуют, стучат в барабаны, костёр не зажигают (это важно!), но в Дагомее, по-видимому, столь же исступлённо танцуют и в других случаях. Тем не менее… «…В начале танца на небосклоне не было ни облачка. Взглянув случайно вверх, я заметил, что небо стали затягивать грозовые облака. Танец продолжался, послышались раскаты грома, ещё больше воодушевившие танцоров. С криками и гримасами они совершали дикие прыжки. Я чувствовал, что и меня захватывает безумие, овладевшее ими, но оно не помешало мне испытать беспокойство при мысли, что тяжёлые тучи, собравшиеся над нами, помешают мне делать снимки…»

Что же произошло с точки зрения современного метеоролога? Любые грозовые облака создаются за счёт так называемой вертикальной конвекции. Эта конвекция обеспечивает перемещение тёплого и влажного воздуха снизу вверх. Наверху холодно, и воздух охлаждается. При этом из паров воды возникают капельки. Если, конечно, в воздухе имеются зародышевые ядра. Капельки не падают вниз, а поддерживаются в воздухе этой самой конвекцией. Всё это и создаёт то самое облако, которое видно снизу. Чтобы получилось облако, где будут сверкать молнии и может хлынуть ливень, нужно, чтобы конвекция дотащила всю массу воздуха и воды до высоты 9–10 км.

Конечно, процесс не столь прост, как здесь описано. Если бы он был таким простым, то в каждый жаркий летний день повсеместно получались бы грозы. Но этого не происходит. Тем не менее даже столь простое описание показывает, с какой гигантски сложной задачей сталкиваются колдуны.

Дальше происходило следующее. «…Принц Ахо склонился ко мне <…> и сказал на ухо: „Дождя не будет, мы не разрешаем ему идти без танца дождя”…» Вот так просто: не разрешаем, значит, не будет.

И далее: «…Воздух был горячим и влажным, температура явно превысила сто градусов по Фаренгейту (47 °С. – Ред.) Раскаты грома приближались, сливаясь с грохотом барабанов. Я ждал, что вот-вот блеснёт молния и разразится ливень. Но раздался ещё один удар грома, и танец неожиданно прекратился <...> Принц обернулся ко мне, на его отвислых губах появилась улыбка, он поднял глаза к небу. Солнце снова ярко сияло в густом синем небе. Угроза дождя миновала.

– На этот раз мы устроили это зрелище для развлечения, – сказал он, смеясь, – но в лесах такое развлечение иногда кончается плохо для жрецов – их убивают, если гром будет сопровождаться дождём».

Немножко физики

На взгляд человека, разбирающегося в метеорологии, всё это просто невозможно. Инициировать энергетически столь мощные конвективные процессы в таком масштабе? Нет, это не укладывается в голове. Как написано у А.Чехова, «этого не может быть, потому что не может быть никогда». Однако попробуем поверить Гарри Райту. Он мог не заметить некоторых важных деталей, но общий результат придумать не мог.

Как можно инициировать энергетически мощные процессы? Во многих областях науки сейчас широко рассматривается идея «спускового крючка». Действительно, лёгкое нажатие пальцем на курок вызывает очередь летящих с бешеной скоростью пуль. Основное условие в идее «спускового крючка» – наличие накопленной энергии в некоторой системе. И, естественно, знание того, что именно надо нажимать. Применительно к истории с танцем грома всё это означает эмпирическое знание метеорологических процессов. В синоптике есть такой термин – грозовое положение. То есть небо пока безоблачное, но в любой момент могут начать развиваться мощные конвективные облака – в атмосфере для этого достаточно энергии. Видимо, подобную ситуацию и подгадывают для танца дождя или танца грома дагомейские колдуны.

А что же является «спусковым крючком»? Известна история о том, как один умный человек в США брал у фермеров деньги за то, что он вызовет дождь. И вызывал. Территория, где он «работал», была закрыта от посторонних глаз, и что он там делал, долгое время было неизвестно. Потом всё-таки загадка разъяснилась. На своей закрытой территории «волшебник» просто-напросто разводил большой костёр. Горячий воздух поднимался вверх и инициировал развитие тех самых конвективных процессов, которые формируют дождевые облака.

Идеи использования горячего воздуха появились не на пустом месте. В древности, примерно за 400 лет до н.э., при осаде крепости был использован большой костёр. Создать его удалось, уложив у крепостной стены много вязанок хвороста. Полив хворост смесью горячей серы и смолы, нападавшие подожгли всё это. Они были уверены, что загорятся не только стены крепости, но и весь город, и защитники сдадутся. Но получилось совсем не так. Неожиданно в небе над городом начало образовываться мощное кучево-дождевое облако, и через некоторое время пошёл сильный ливень, сопровождаемый громом. Ливень погасил все очаги огня, и крепость выстояла. Так описана эта история в древних хрониках.

В более близкие к нам времена, в период Второй мировой войны, точнее 27 июля 1943 г., на немецкий город Гамбург было сброшено несколько тысяч тонн фугасных и зажигательных бомб. Город загорелся, выделяемое тепло, по оценкам, было эквивалентно горению примерно миллиона тонн горючего. Всё происходило в сухую устойчивую погоду. Ничто в атмосфере не могло способствовать развитию конвекции, особенно потому, что налёт был в ночное время. Казалось бы, Гамбург будет полностью уничтожен. Однако из-за жара над городом возник гигантский восходящий вихревой столб. Турбулентная струя имела вертикальную скорость до десятков метров в секунду. Во всяком случае в описаниях отмечалось, что вихрь вырывал с корнем деревья и высоко их подбрасывал. Буквально через несколько минут образовалось громадное кучево-дождевое облако размерами, даже превышающими Гамбург. И начался сильный ливневый дождь.

Нечто подобное случилось 6 августа 1945 г. в Японии, когда американский самолёт сбросил атомную бомбу на Хиросиму. Сформировавшийся пожар крупного города, в свою очередь, вызвал бурю. Но в данном случае она никак не улучшила положение, а лишь довершила разрушение города.

Ещё один непреднамеренный эксперимент, к счастью, приведший к положительным результатам, произошёл в марте 1965 г. Чтобы уничтожить партизан, американцы подожгли напалмом вьетнамские джунгли. Колоссальных размеров костёр образовал турбулентную струю, создав гигантское кучево-дождевое облако, которое разразилось ливнем. Этот ливень погасил пожар в джунглях.

Таким образом, получается, что при гигантских пожарах, вызванных человеком или естественными причинами, как бы срабатывает некоторый «предохранитель» – природа описанным выше путём защищается от гибели.

Метеотроны

Некоторое время, начиная с 50-х гг., в СССР и за рубежом (Франция) увлекались постройкой в засушливых районах так называемых метеотронов – специальных систем, создающих мощный вертикальный поток нагретого воздуха. Этот поток вовлекал в себя окружающий воздух и образовывал кучево-дождевые облака. Эксперименты с метеотронами продолжались довольно долго. Чаще всего использовались уже имеющиеся техногенные источники, например, трубы тепловых электростанций. Исследовались характеристики создаваемых турбулентных струй при различных режимах работы. Оказалось, что всё не так просто. Научная сторона прекрасно описана в учебном пособии Л.Г.Качурина [2]. Разжечь большой костёр – это просто. Но атмосфера сопротивляется воздействию. Нужен либо гигантский костёр, либо гигантский напор. На рис. 1 показана конденсирующаяся турбулентная струя при гигантском напоре из сопла реактивного двигателя.

Рис. 1. Турбулентная струя метеотрона, созданного на основе реактивного двигателя, установленного на земле [2]: 1 – траектория оси струи, 2 – вертикальный профиль скорости ветра ; 3, 4 – различные метеорологические характеристики (в данном случае несущественны)

Однако идея метеотронов, к сожалению, пока не оправдала себя из-за разных причин – cлишком велики затраты энергии и слишком сильно «сопротивление» самой атмосферы. Это ведь только кажется, что кучевые облака в небе такие пушистые, как одуванчики. На самом деле каждое облако – это гигантский «пылесос», оно втягивает в себя влажный воздух снизу, от поверхности земли. Без этого облако просто не может существовать. Так что создать на некоторое время турбулентную струю – это ещё, как говорится, полдела. Облако образуется лишь после перехода через некоторые критические условия – оно должно стать «пылесосом». Иногда это получается.

Ещё одна идея «спускового крючка»

Однако в описании танца грома у Гарри Райта отсутствует костёр. Там только барабаны и странный танец. Попробуем ещё поискать аналогии. Действительно, есть нечто близкое в известной книге Т.Лобсанг Рампа «Третий глаз»[3]: «…По многолетним наблюдениям было известно, что запуск змеев в горах вызывал ливневые дожди, что приписывалось гневу богов дождей, поэтому запуск разрешался осенью – в сухой сезон…» По-видимому, это связано с не очень удачным толкованием эмпирических данных. Запуск змеев наиболее удачен в условиях конвекции. Поэтому «массовый» запуск получался, когда были эти условия. А именно они обеспечивают развитие кучево-дождевой облачности и соответственно ливневые осадки. Так что воздушные змеи здесь явно не виноваты.

Но вот ещё из той же книги: «…В это время люди старались не кричать в горах, потому что крик способствовал быстрой концентрации кучевых облаков, шедших из Индии – страны злополучных тропических ливней…» Это намного интереснее. То есть в соответствующих условиях звук может, как и огонь, инициировать конвекцию.

Что происходит со звуком «в соответствующих условиях»? На рис. 2 показаны траектории звуковых лучей в атмосфере при двух вариантах таких условий. На рис. 2, а звук от источника S распространяется преимущественно вверх, образуя некоторую параболическую зону, за окраинами которой находится «зона молчания» (вертикально заштрихованная). Об особенностях такой параболы и об условиях её формирования можно узнать в литературе (например, в замечательном учебнике [4]). Энергия звука здесь сосредоточена в довольно узкой зоне и не рассеивается по сторонам. На рис. 2, б всё наоборот: лучи загибаются к поверхности земли, и энергия соответственно быстро затухает.

Рис. 2. Траектории распространения звуковых лучей при различных атмосферных условиях

Конечно, это всего лишь два основных варианта распространения. Известно, что в варианте появления «зон молчания» звук неожиданно обнаруживается далеко за пределами такой зоны. Это означает, что лучи где-то на высоте изогнулись и повернули обратно к земле. Затем появилась новая «зона молчания», и затем звук снова «вынырнул». Из-за особенностей распространения возможна фокусировка звука, это рассмотрено в статье [5]. Но к задачам данной статьи все эти интересные особенности не имеют отношения.

Ещё немножко физики

Что же получается? Надо просто закричать (конечно, правильно закричать) – и через некоторое время пойдёт дождь? Магия какая-то. Так все, кому не лень, призывали бы дождь вместо того, чтобы таскать вёдрами воду и поливать свои грядки. Конечно, всё это совсем не просто. Но идея звукового «спускового» крючка с учётом особенностей распространения «в соответствующих условиях» получается вполне разумной. Действительно, что такое звук, распространяющийся вверх в соответствии с рис. 2, а? Это перемещения воздуха вверх-вниз. Причём, вверх перемещаться легче из-за уменьшения плотности. Чем дальше вверх распространяются звуковые колебания, тем больше их амплитуда. Рост амплитуды зависит от частоты – нужна очень низкая частота, вплоть до «медленного» инфразвука, чтобы амплитуда выросла до десятков и сотен метров.

Тогда получается, что самое важное в танцах грома или дождя – это барабаны. Всё остальное – для зрителей. Ритм барабанов, видимо, соответствует оптимальному. Конечно, всё это всего лишь разумная гипотеза. Она требует хорошего теоретического рассмотрения и экспериментальной проверки. Может быть, в результате получатся новые и более эффективные варианты метеотронов.

Чем же может отличаться танец грома от танца дождя? Известно, что в естественных условиях иногда возникают «сухие» грозы. Капельки в облаке по разным причинам здесь не могут слиться в крупные ливневые капли, которые достигнут земли. В то же время наэлектризованность облака очень велика, и сверкают молнии. В обычных же условиях образующиеся крупные капли не удерживаются в облаке и выпадают дождём. Но как колдуны умеют формировать то и другое?

Скорее всего они по целому ряду метеорологических признаков хорошо знают, какие будут условия во время задумываемого танца. Без этого нельзя. Ведь сказал же принц Ахо: «…их убивают, если гром будет сопровождаться дождём».

Литература

1. Райт Г. Свидетель колдовства.– М.: Молодая гвардия, 1971.

2. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы.– Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

3. Рампа Т.Л. Третий глаз. – Л.: Лениздат, 1991.

4. Тверской П.Н. Курс метеорологии.– Л.: Гидрометеоиздат, 1962.

5. Степанюк И.А. Инфразвук: физика, биология. – Физика (ПС), 2007, № 1.