Статьи
Статья

Управление погодой

Град-пушки, метеотроны, самолеты. Как ученые в XX веке научились работать с облаками, туманами и грозами, вызывать и предотвращать осадки и существует ли климатическое оружие?

Первые опыты влияния на погоду

С древних времен люди зависели от погоды и мечтали на нее влиять. Племенные шаманы придумывали причудливые обряды по вызыванию дождя, а аборигенам оставалось только одно: молиться воображаемым богам солнца, ветра и грома и приносить им свои дары в надежде, что установится благоприятная погода. Многие столетия подряд не существовало других способов, кроме молитв, чтобы влиять на атмосферные явления. Но попытки были: например, в XIX веке фермеры использовали град-пушки, которые, как они надеялись, мешают образованию градин в облаках: под их воздействием град заменялся дождем. Когда приближалась гроза, эти пушки стреляли каждые десять секунд, что не слишком нравилось соседям. Взрывы происходили за счет поджигания смеси ацетилена с кислородом, которая располагалась в нижней камере аппарата. И хотя ударная волна действительно возникала, нет никаких научных доказательств эффективности этого устройства.

Миф о том, что стрельба предотвращает град и порождает дождь, родился из историй ветеранов войн, которые сообщали о том, что после каждого крупного сражения шел ливень. Эти истории были собраны в книге «Война и погода», которая вышла в 1871 году. Возможно, под влиянием этой книги Конгресс США выделил $9000 на проведение опытов по вызыванию дождя (примерно $250 000 сейчас). Был закуплен порох и взрывчатка в больших объемах и проведены испытания в 1891–1892 годах в Техасе под руководством Роберта Сент-Джорджа Дайренфорта. Это был первый масштабный эксперимент такого рода, инициированный государством, однако он потерпел полную неудачу.

В то же время другой американец Луис Гатманн попытался воздействовать на облака с помощью хладореагентов. Он даже запатентовал свой «метод производства дождя» в 1891 году. Речь шла о быстром освобождении жидкой углекислоты из баллонов в облаке, что должно было привести к его сильному охлаждению и вызывать конденсационный рост облачных капель. Сам метод был опробован позже, но создавал лишь слабые осадки. Тем не менее это было открытием: впервые возникло понимание о том, что к образованию осадков приводит охлаждение облака. На этом принципе основаны современные техники воздействия на погоду.

На рубеже XIX–XX веков люди продолжали мечтать о «машине для хорошей погоды». На одной из футуристических открыток, вышедших в Германии в 1900 году, можно увидеть «тучеразгонитель» на паровой тяге: немцы верили, что через сто лет управление погодой станет возможным. И они почти угадали.

Теория и практика дождя

Сегодня влияние на облака, как правило, оказывается с самолетов — путем рассеивания в воздухе специальных реагентов. Первая попытка такого воздействия с помощью жидкого воздуха была предложена учеными Мельбурнского университета в 1904 году. Его тут же взялся опробовать немецкий метеоролог Альфред Вегенер. Однако авиация находилась еще в самом начале своего развития и не было возможности распылять вещества на нужном уровне, поэтому опыт был неудачным.

В СССР работа над искусственным дождем началась в 1921 году в Московском научно-мелиоративном институте. В лабораториях проходили опыты по искусственному осаждению облаков с помощью заряженного песка, однако значительных результатов не было.

Первым, кому в ходе опытов удалось получить обильные дожди, был голландец по фамилии Фераарт. Он провел четыре эксперимента в 1931 году: с самолета, летящего на 200 м выше облака, сбрасывалась твердая углекислота и обычный лед, охлажденный до –70 °C. Во всех случаях шел дождь, но это не убедило научное сообщество в эффективности метода, так как Фераат не смог подобрать правильное физическое объяснение процессу. Он рассказывал об электрическом разряде, полученном частицами углекислоты за счет трения в полете над облаком, и ошибочно считал, что это послужило импульсом к образованию микроскопических капелек жидкой углекислоты, которые и вызвали в облаке укрупнение дождевых капель и их выпадение на землю в виде дождя. Коллеги посчитали опыты Фераарта случайным совпадением и забыли о них.

Впрочем, теория дождевания подоспела очень скоро: в 1933 году шведский метеоролог Тор Бержерон наконец объяснил механизм образования дождя, указав на главное: в нем задействованы ледяные кристаллы, которые содержатся в переохлажденных облаках. И на них можно воздействовать, так как облако представляет собой неустойчивую систему: достаточно малого импульса, чтобы начался самопроизвольный процесс образования осадков. Теория о переохлажденных облаках и возможности осуществить их искусственную кристаллизацию получила название в честь трех исследователей: Вегенера — Бержерона — Финдейзена, и стала физической основой для современных методов активного воздействия на переохлажденные облака.

В 1931 году в Москве был создан Институт искусственного дождевания с филиалами в Ленинграде, Одессе и Ашхабаде. Метеоролог Владимир Оболенский, знакомый с идеями Бержерона, проводил опыты в течение 1930-х годов вплоть до начала войны, воздействуя на облака и туманы с помощью высокочастотных электрических зарядов, ионных потоков, заряженного и незаряженного кварцевого песка, пыли, радиоактивных руд, хлористого кальция и размельченного льда.

В США в 1944 году была создана лаборатория «Дженерал-Электрик». Она занималась изучением физики облаков и осадков и проводила первые опыты по воздействию на переохлажденные облака и туманы с помощью хладореагентов. Например, в 1946 году было сброшено 1,5 кг гранулированного сухого льда (твердой углекислоты) с самолета в переохлажденное слоисто-кучевое облако, и уже через пять минут облако превратилось в снежинки.

Метод воздействия на облака с тех пор остался практически тем же. Меняются только реагенты и способы рассеивания. Если в начале это была твердая углекислота и самолет, то позже ученые перешли на частицы йодистого серебра, которые можно было рассеивать не только с самолета, но и с наземных генераторов, что было значительно дешевле. Полет американского самолета для засева облаков стоил в 1948 году $25 в час, а эксплуатация наземного генератора — $2–3 (сейчас это около $260 и не больше $35 соответственно). К 1950 году в США уже открылись фирмы по засеву облаков — они обслуживали около 10% территории страны.

В 1961 году французский профессор Анри Дессен изобрел метеотрон — это своего рода тепловая пушка, которая создавала мощный поток теплого влажного воздуха и запускала его вверх. Таким образом создавалась область пониженного давления, что должно было привести к формированию циклона. В СССР в 1979 году был разработан свой «Суперметеотрон» над озером Севан в Армении. Шесть двигателей от самолета Ту-104 разогревали воздух до 1100 °C и выбрасывали его вверх со скоростью свыше 500 м/с. Ничего из этого не вышло, и вскоре суперметеотрон журналисты прозвали суперлохотроном. Сегодня работа с облаками ведется преимущественно силами авиации.

Где и зачем?

В наши дни более 20 стран мира искусственно вызывают дожди, чтобы увеличить запасы пресной воды. Это прежде всего государства с засушливым климатом: Таиланд, ОАЭ, Саудовская Аравия, Китай. В Таиланде еще в 1950-х годах стартовал Королевский проект создания дождя — его инициатором и разработчиком был сам король Пхумипон Адульядет. Первые удачные эксперименты пришлись на 1970-е годы. Король даже имеет патент Европейского патентного ведомства на модификацию погоды по технологии Royal Rainmaking. Многие азиатские страны вызывают дожди не только в засуху, но и во время смога, чтобы хоть немного очистить воздух.

Российская технология дождевания используется и за рубежом. В числе первых «заказчиков» дождя от русских ученых была Куба. В 1982–1986 годы в рамках советско-кубинского научно-технического сотрудничества было проведено около 200 опытов с облаками.

В 1990 году Сирия после продолжительного периода засух, негативно сказывающихся на сельском хозяйстве, создала комиссию, которая должна была выбрать способ увеличения атмосферных осадков: рассматривался опыт России, США, Австрии, Италии, Швейцарии, Франции, Японии и Швеции. В итоге в 1991 году выбор был сделан в пользу российской технологии. В показательном эксперименте работу с сирийскими облаками вели четыре российских самолета. За 93 полета продолжительностью 358 летных часов они добились дополнительных осадков объемом 4,8 млрд м3. Йодистое серебро запускалось с самолетов в облака с помощью пиропатронов. Опыт был признан удачным, и российские специалисты были «виновниками» многих дождей в Сирии в 1990-е годы. Следующими заказчиками осадков по российской технологии были Иран и Португалия.

Климатическое оружие

Затяжные дожди могут стать оружием в борьбе с противником: они деморализуют воюющих солдат и размывают дороги, затрудняя поставку продовольствия и оружия. Это хорошо понимали США: они первыми применили климатическое оружие в виде ливня во время войны во Вьетнаме. Дождевая операция под названием «Попай» началась 20 марта 1967 года и продлилась до 5 июля 1972 года. Самолеты работали только в период дождей с марта по ноябрь, распыляя над облаками иодид серебра. В результате такого вмешательства выпало в три раза больше осадков, чем обычно, были затоплены поля с рисом, но главное — была размыта тропа Хо Ши Мина, стратегически важные транспортные пути общей протяженностью 20 000 км. Во многом это обеспечило военную победу Северного Вьетнама.

В СССР также изучалась возможность воздействия на гидрометеорологические процессы в военных целях, и неизвестно, к чему привели бы мировые эксперименты такого рода, если бы их не запретила ООН в 1977 году. Страны подписали конвенцию «О запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду». А если они и ведут работу в этой области, то тщательно ее скрывают.

Метеозащита города

Главы засушливых государств наверняка удивляются попыткам остановить дождь, которые предпринимались в России и в Китае. Ежегодно Москва выделяет миллионы рублей с целью метеозащиты города. Так, в этом году власти столицы заключили контракт с Агентством атмосферных технологий на 406,4 млн руб., чтобы провести без ливней и гроз четыре больших праздника: 1 мая, День Победы, День России и День города. В такие дни десяток дежурных самолетов заранее «расстреливают» дождевые облака на подступах к городу, устраивая дожди за 20–50 км до столицы — такова дальность одночасового ветрового переноса облаков. В качестве реагентов используется гранулированная твердая углекислота или жидкий азот, а также их комбинации, для засева применяются пиротехнические средства.

Современные методы управления погодой позволяют разогнать туманы в аэропортах, предотвратить град и снежные лавины, управлять дождем и снегом. Но, несмотря на все усилия ученых, пока не удается найти способ остановить ураган или изменить траекторию тайфуна, повлиять на силу ветра и сдержать необратимый ход глобального потепления.

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.