Гэвин Претор-Пинней - Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

Озадачившись странным поведением переохлажденных капель в облаке, Ленгмюр и Шефер установили у себя в лаборатории холодильник с открытым верхом и приступили к изучению искусственных облаков. Дыша в холодильник, температура воздуха в котором была -20 °C, они наблюдали, как выдыхаемый ими пар конденсируется в облака, капли в которых находятся в переохлажденном состоянии. Ученые пришли к выводу, что, если им удастся найти ядра, которые заставили бы эти взвешенные в воздухе капли превратиться в кристаллы льда, впоследствии можно будет вводить подобные ядра в настоящие облака, чтобы из них выпадали осадки в виде дождя или снега.

***

Хотя двое ученых были далеки от построения теории засева облаков, их весьма заинтересовала практическая задача поиска таких частиц, которые могли бы выступить в качестве ядер замерзания. Чтобы заставить капли замерзать, Ленгмюр и Шефер пытались вводить в холодильную камеру самые разные добавки, среди которых были сажа, вулканический пепел, сера, силикаты и измельченный графит. Все это были вещества, и без того присутствующие в атмосфере, поэтому, как рассудили ученые, хотя бы некоторые из них могли играть роль ядер замерзания для капель, составляющих облака, в естественной среде. Однако ни одна из этих добавок не изменила поведения переохлажденных капель в выдыхаемых ими облачках пара. Ленгмюр и Шефер стали задумываться не только о том, удастся ли им стимулировать льдообразование, но и о том, хватит ли им дыхания.

Однако как-то раз, когда Ленгмюра не было в лаборатории, Шефер совершил прорыв. Он решил еще снизить температуру воздуха в холодильной камере и добавил туда сухого льда (твердого углекислого газа, температура которого составляет около -78 °C). Стоило ему положить кусок сухого льда в камеру, и выдыхаемые им облачка пара замерцали и заискрились. Они тут же превратились в кристаллы, приняв характерную для обычных снежинок форму дендритов, и стали падать на пол. А когда температура в камере упала значительно ниже -20 °C, Шеферу удалось добиться замерзания переохлажденных капель без всяких ядер.

Вскоре двое ученых установили, что критическая температура, при которой переохлажденные капли начинают превращаться в кристаллы льда без ядер замерзания, составляет -40 °C. Им пришло в голову, что, вводя гранулы сухого льда в облако, можно будет охладить составляющие его капли до такой степени, что начнут образовываться снежинки, которые станут выпадать на землю в качестве осадков. Поиск ядер замерзания отодвинулся на задний план. Ленгмюру и Шеферу не терпелось увидеть, что получится, если добавить сухой лед в настоящее облако.

***

13 ноября 1946 г. Шефер поднялся в самолете над грядой переохлажденных слоистых облаков в районе Питтсфилда, штат Массачусетс, и распылил три фунта [121] Т. е. около 1,36 кг. тщательно измолотого сухого льда. Через пять минут в той части облака, над которой были разбросаны частицы сухого льда, стали образовываться снежинки. Пролетев около тысячи метров и достигнув теплых слоев воздуха, они испарялись. В облаке — там, где раньше были замерзшие и упавшие вниз переохлажденные капли, — образовалась дыра. Чтобы доказать, что дыра не могла появиться сама по себе, были проведены новые испытания, во время которых для зрителей из гряды переохлажденных слоистых облаков был вырезан с помощью сухого льда логотип «Дженерал Электрик».

Эти ранние испытания вызвали всплеск общественного интереса. Казалось, что вот-вот удастся изменить поведение облаков. Ленгмюр открыто выражал свой энтузиазм. Он выступал перед прессой, превознося перспективы сделанного открытия: еще немного, и они научатся вызывать дожди и бороться с засухой. А если удастся интенсифицировать замерзание капель в грозовых облаках, можно будет изменить их динамические свойства и тем самым ослабить град, что позволит сохранить драгоценный урожай. Ленгмюр предложил использовать новый метод даже для того, чтобы уводить смерчи и ураганы от населенных пунктов.

Метеорологической общественности обещания Ленг-мюра казались довольно безосновательными. Памятуя о том, насколько широкая публика склонна подвергать насмешкам усилия специалистов в решении сложнейшей задачи предсказания погоды, метеорологи боялись, что заявления человека со стороны нанесут урон их и без того сомнительной репутации. Вскоре в научной прессе между Ленгмюром и метеорологами разгорелась ожесточенная полемика. Метеорологи утверждали, что даже если и можно повлиять на поведение облаков с использованием сухого льда, это никоим образом не будет экономически выгодно: засев облаков в промышленных масштабах настолько дорог, что расходы на него всегда будут больше, чем возможные выгоды.

СЛЕВА НАПРАВО: Ирвинг Ленгмюр, Бернард Воннегут и Винсент Шефер, «отцы» засева облаков, перед холодильной камерой в научно-исследовательской лаборатории «Дженерал Электрик».

Однако Ленгмюр и Шефер не теряли оптимизма. Они предприняли в своих исследованиях новый шаг, для чего привлекли к работе еще одного ученого — Бернарда Воннегута, который незадолго до этого пришел в лабораторию «Дженерал Электрик».

Воннегут был убежден, что можно найти такое химическое вещество, которое сможет выступить в качестве ядра замерзания и привести к образованию кристаллов льда при температуре выше критических -40 °C, Он выделил вещества, кристаллическая структура которых сходна со структурой льда, полагая, что вода с большей вероятностью будет замерзать именно на таких соединениях.

Воспользовавшись данными рентгеноструктурной кристаллографии, он установил, что необходимыми свойствами обладает йодистое серебро. И в самом деле, когда он вдунул суспензию кристаллов йодида серебра в переохлажденное облако в холодильной камере, результат превзошел все ожидания. Замерзание наступило мгновенно. Облако превратилось в кристаллы льда и выпало в виде снега на дно камеры. Ядра замерзания для переохлажденных капель получались из кристаллов йодистого серебра даже при -4 °C. С этого момента засевом облаков стали интересоваться не только в «Дженерал Электрик», а в 1947 г. финансирование исследований засева облаков взяло на себя Правительство США. Еще некоторое время эксперименты в рамках этого проекта, который получил название «Циррус», проводились в «Дженерал Электрик», а в 1950-х гг. были продолжены в Научно-исследовательском центре воорулсения ВМС, расположенном в Чайна-Лейк в штате Калифорния.

Постойте-ка: в Центре вооружения ВМС?

***

История вновь и вновь говорит нам о том, что погода значительно больше влияет на исход сражений, нежели численность войск. Возьмем, к примеру, персидские войны