Статья описывает природу возникновения ураганов, циклонов и штормов. Рассматриваются возможные методы и способы предупреждения данных стихийных явлений.
ЗА ГРАНЬЮ НЕВЕДОМОГО
«Загадка, скрывающая тайну»
У. Черчилль
Казалось бы, наука достигла такого уровня развития, что может дать ответ на любой вопрос, и, действительно, многое, что на протяжении веков мучило и будоражило умы людей, сегодня кажется таким простым и понятным. Многое, но не все… Никакие ученые не смогут ответить, откуда и почему возникает феномен полтергейста, как появились странные рисунки в пустыне Наска, почему идут цветные дожди, что заставляет китов выбрасываться на берега, а миллионы леммингов мигрировать за тысячи километров… Можно строить предположения, выдвигать гипотезы, но однозначно ответить почему это происходит, нельзя. Похоже, несмотря на технический прогресс, человечество еще долго будет удивляться, ведь в мире так много неведомого.
Загадкам природы и тому, что находится за пределами понимания посвящается настоящая рубрика.
1. ураганы
Ураганы и штормы — природные катаклизмы. Несут огромные разрушения, экологические бедствия, человеческие жертвы. Наука давно ищет способы устранения этих явлений, однако способна пока лишь на не долговременный прогноз. В последнее время с помощью космических исследований получены определенные данные о причинах возникновения ураганов и о возможных «рычагах» укрощения их силы.
Начало — тропики. Они — самое горячее место на Земле. Находясь в зените, Солнце сильно нагревает сушу и океан, поверхностная температура которых оказывается самой высокой. Средним и полярным широтам достается намного меньше солнечного тепла. Чтобы избежать тропического перегрева и равномерно распределить тепло по планете, природа привела в действие воздушные и морские течения (муссоны, пассаты, гольфстрим), которые из-за своей медлительности не справляются полностью с задачей глобального переноса тепла. На помощь приходят тропические циклоны, вихревые потоки в атмосфере, дающие более быстрый и эффективный отвод солнечной энергии из акваториальной зоны. Самые мощные и разрушительные циклоны — тропические штормы и ураганы. Без них Земле грозил бы «тепловой удар», наверное, более страшный, чем сами ураганы. На их разрушительную энергию повлиять не возможно. Молнии — тоже неизбежный этап развития грозы, но молниеотвод Б. Франклина, неудачно названный громоотводом, их успешно устраняет.
С тропическими ураганами в Атлантике европейцы познакомились после открытия Америки. Корабли и целые флотилии гибли от свирепых бурь, окрещенных адмиралом Ф. Бефортом ураганами. По классификации, введенной этим мореплавателем в 1802 году, шторм — это тропический циклон со скоростью ветра более 17 м/с, ураган — ветер рвет паруса, его скорость больше 33 м/с, главный ураган — скорость свыше 50 м/с (около 200 км/ч). Максимальная скорость ветра в урагане доходила до 550 км/с. Американский исследователь У. Редфильд правильно описал ураганы как единые спиральные структуры (1831 г.). Последующие наблюдения со спутников подтвердили эту модель и позволили проследить развитие урагана с момента зарождения и определить пути следования. В настоящее время работает разветвленная служба слежения за ураганами.
Череда страшных атлантических ураганов, материальные потери от которых исчисляются миллиардами долларов, а жертвы — сотнями и тысячами жизней, приходится на наше время (конец прошлого — начало нового века): Hugo (1989), Andrew (1992), Opal (1995) Mitch (1998). Charlie, Freneis, Ivan, Jeanne (2004). В 2005 году прошел двадцать один ураган, среди которых особенно разрушительными стали Katrina, Rita, Sten, Vilma, затопившие Новый Орлеан и уничтожившие нефтяные платформы в Мексиканском заливе. В последнее время наблюдаются цепочки ураганов, следующих друг за другом по одному пути.
Тропический циклон, перерастающий в ураган, возникает там, где температура воды не менее 26 градусов. Сильное испарение насыщает вихрь водяным паром, а малый градиент (перепад) скорости ветра по высоте вихря, который поддерживает конвективные облачные ячейки (его энергетические «батарейки»), не дает циклону распасться на мелкие вихри. Подмечены корреляции ураганов с другими погодными явлениями: циркуляцией ветров в стратосфере, дождями в Западной Африке, явлениями Эль-Ниньо (загадочным потеплением воды в Тихом океане — намечено к публикации).
Ураган — это автономно развивающаяся термодинамическая система (тепловая машина Карно), в которой имеются два температурных уровня: высокий (температура океана), низкий (верхнего слоя атмосферы) и теплоноситель — водяной пар. Пока ураган движется над океаном, его сила нарастает, но, выйдя на сушу, он теряет связь с энергетическим источником и за несколько дней затухает, успев натворить много беды. Разрушительная сила урагана не только в огромной мощи ветра, но и в обилии влаги, вызывающей проливные дожди, наводнения, сели, обвалы.
Остается невыясненным почему ураганы образуются в строго определенных местах (атлантические — у берегов Западной Африки, тихоокеанские — в районе Филиппин и Индонезии) и в особые моменты времени, тогда как в другое время те же по виду тропические циклоны не становятся ураганами. До сих пор не понят механизм возникновения циклона, в котором начинает, как на автомате работать «машина Карно». Как появляется нужная встряска, тот пусковой механизм, что рождает первичный автономный вихрь.
Попытки обуздать ураганы предпринимаются с 1980-х годов, когда были созданы модели их развития. Ставилась задача хотя бы снизить, истощить их силу на подходе к населенным пунктам или увести их в сторону. «Глаз урагана» — центральную часть вихря диаметром 20-50 км, окаймленную плотной стеной облаков и хорошо видную на снимках из космоса, обстреливали мощными зарядами, забрасывали йодными препаратами с целью вызвать искусственное выпадение осадков, как это делается с дождевыми облаками на подступах к Москве в дни праздников. Лишенный водяного пара ураган должен был потерять свою механическую силу. Эти меры ничего не дали. На пути урагана ставили айсберги, срочно доставляемые от берегов Гренландии с надеждой «охладить» его пыл. Ураган проносился, не задерживаясь и не замечая преград. Слишком слабы эти меры для вихря, энергия которого составляла 1017 джоулей с фронтальной плотностью порядка 100 Дж/см2.
Лобовая атака на ураганы американских ВВС, названная программой «StormFary» («Ярость бури») длилась двадцать лет и окончилась полной неудачей. Требуется более тщательное прогнозирование с помощью космических средств. В дело задействуются специализированные метеоспутники, ведущие наблюдение с геостационарных и низких орбит.
Частота ураганов непостоянна, их активность то затухает, то повышается. Как и другие погодные явления, ураганы могут инициироваться Солнцем. Солнечная активность циклична. Известен 11-летний цикл, характеризуемый числом темных пятен на диске Солнца. На первый взгляд солнечного влияния на ураганы не подтверждается, активность которых не следует 11-летнему циклу. Однако анализ для интервалов 20-30 лет такую зависимость подтверждает.
В 1980-х годах были попытки воздействовать на облака коронарных выбросов, летящих к Земле, выпуская на их пути искусственные потоки плазмы со спутников. Гигантские солнечные облака эти преграды просто не замечали: наша техника слишком слаба, чтобы на них повлиять. Сейчас изучается возможность оказания опережающего воздействия на радиационный пояс, истощив его за несколько дней до прихода массового выброса, так что поток высыпающихся частиц будет ослаблен. Искусственное уменьшение концентрации заряженных частиц радиационного пояса Земли — реальный факт. Правда, он достигается грубым способом — ядерными взрывами в космосе. Управлять идущей радиацией нужно более цивилизованным и безопасным способом. Методы могут быть разные, от химического и физического распыления частиц, ведущие к поглощению заряженных частиц, до попытки воздействовать мощными импульсами радиоизлучения на ионосферу с целью изменения ее проводимости.
Создание космического «громоотвода», возможно, станет защитой от ураганов, пока еще неизбежных природных катастроф.
ДемАл.
(По материалам русских изданий).