Глава 9

ОГНЕННЫЕ СТРЕЛЫ НЕБЕС

До сих пор мы рассказывали о мирных видениях небесного экрана — радуге, полярных сияниях, миражах. Но иногда на просторах воздушного океана разыгрываются бурные и грозные явления, порождающие у людей страх. Одно из этих явлений недаром носит название «гроза».

Вам не раз приходилось наблюдать грозу, слышать грохот небесной канонады и видеть небо, перечеркнутое зигзагами молний. Человек потратил много веков, чтобы разгадать тайну этого грозного явления природы.

Грозоопасные районы на Земле — это тропики и экваториальная область, получившие название «пояс вечных гроз». Есть у гроз свой «полюс» — район Бютензорга на острове Ява; здесь грозы буйствуют 322 дня в году.

Чем дальше от пояса вечных гроз к северу и югу, тем число дней с грозами будет уменьшаться. Например, на юге Эфиопии бывает 220 дней с грозами в году, в Мексике — 140 дней, в умеренных широтах — 30—40 дней, а за полярным кругом — 1—2. В пустыне Сахара гроз вообще почти не бывает.

В нашей стране грозовое время — лето, и чаще всего грозы наблюдаются на Кавказе. Зимняя гроза — явление очень редкое, но все же оно бывает. В марте 1972 г. в нескольких местах Сибири прошли сильные грозы.

Небывалое явление наблюдали жители города Таштагола Кемеровской области. В 7 часов 30 минут вечера в сильную пургу вдруг засверкала молния и раздались сильные раскаты грома. Гроза продолжалась 25 минут. Такого в Горной Шории не помнят даже старожилы.

Знаете ли вы, что такое молния и почему гремит гром?

В атмосфере всегда имеются немалые запасы электричества. Эта энергия рассеяна повсюду, но крайне неравномерно. Мельчайшие частицы, капельки, пылинки, ледяные кристаллики обладают свойством захватывать из воздуха ионы и после этого носят на себе микроскопический электрический заряд. У одних частичек заряд положительный, у других — отрицательный.

В нижней части облака чаще всего скапливаются отрицательно заряженные частицы, а в верхней — положительные. Такое распределение зарядов приводит к тому, что поверхность земли под грозовым облаком становится заряженной положительно. Заряды в своей массе образуют электрическое поле.

В жаркие летние дни от нагретой поверхности земли поднимаются вверх воздушные потоки. Они выносят в атмосферу водяные пары. Над такими местами образуются мощные кучево-дождевые облака. Это очень усиливает процесс электризации частичек и увеличивает напряженность электрического поля.

Суеверные люди считали, что во время грозы, когда гремит гром и блистают молнии, Илья-пророк мчится по облакам в гремящей колеснице и бросает на землю пучки молний.

Грозная поэзия природы: грохочущее небо, исчерченное огненными зигзагами молний, и каскады дождя — такова обычная необычная гроза...

Наэлектризованные облака занимают позиции друг против друга, словно враждебные полчища, состоящие из безчисленных крошек-воинов. Наконец, наступает критический момент и разноименные электрические частицы устремляются в атаку. Тогда между грозовыми облаками или между облаком и землей происходит разряд. И мы видим блеск молний и слышим раскаты грома.

В середине XVIII в. великие ученые М. В. Ломоносов и В. Франклин сделали большое открытие. Они установили, что молния — это гигантская электрическая искра, проскакивающая между разноименно заряженными полями. Когда такой процесс стали воспроизводить в лаборатории, оказалось, что для появления искры-молнии нужно, чтобы между небом и землей находилось поле с напряжением до 30 000 В на каждый метр расстояния между ними.

И вот, как только наступает такой критический момент, начинает интенсивно развиваться ионизационный процесс. Ионы и электроны с огромными скоростями, ударяясь о молекулы и атомы, ионизируют их, а те в свою очередь ионизируют другие. Все происходит в узком канале, где воздух сильно нагревается, и он служит путем, по которому из облака начинает стекать электрический заряд — предшественник молнии, называемый ее лидером.

Лидер молнии развивается скачкообразно, и за каждый скачок, длящийся в течение нескольких тысячных долей секунды, успевает продвинуться на 50—100 м.

И как только канал приблизится к земле, навстречу ему помчатся разноименные заряды. Скорость этих потоков поистине огромна — несколько десятков тысяч километров в секунду. Так в канале возникает электрический ток большой силы и мощности. Это и есть молния. Когда произойдет нейтрализация зарядов, ток ослабевает. Но уже новый лидер прокладывает дорогу молнии. Процесс повторяется многократно.

Молния имеет вид длинной изломанной искры. Когда мы видим сильно разветвленную молнию, это означает, что в прокладке для нее путей участвовал не один, а несколько лидеров.

Почему молния имеет вид ломаной зигзагообразной линии? Когда сделали сверхскоростную киносъемку, оказалось, что молния в своем движении «скачет»: через несколько десятков метров поток ионов замирает на мгновение, после чего устремляется к участку с наименьшей электропроводимостью.

Длина молнии может быть самой различной — от 2 до 20 км, а иногда и до 50 км. За одну грозу может наблюдаться до 50—60 мощных электрических разрядов.

Поскольку все происходит чрезвычайно быстро, а наш глаз обладает свойством удерживать в своей памяти в течение короткого времени увиденное, мы видим почти всю систему разветвленных зигзагов огненных стрел.

Сила тока у молнии достигает 25 000 — 60 000 А, иногда около 200 000 А, причем напряжение тока равно нескольким миллионам вольт.

Мощность особенно сильных молний может превысить мощность всех электростанций мира. Ученым казалось весьма заманчивым использовать эту колоссальную силу. Однако энергия молний невелика, так как разряд длится очень короткое время. Если оценить стоимость энергии молнии в денежном отношении, то она составит всего лишь несколько рублей. Использовать энергию молний для хозяйственных целей пока практически невозможно.

Процесс возникновения грома менее сложен. В момент образования молнии в проводящем узком канале, где проскакивает искра, температура воздуха бывает очень высокой — до 20—25 тыс. градусов. От такой температуры воздух в канале внезапно расширяется, образуется разреженное пространство, нечто вроде вакуума. Но в природе вакуум — явление кратковременное. Пустоты обязательно и немедленно должны быть чем-то заполнены. Поэтому в канал с большим грохотом тотчас же устремляется воздух извне. И мы в это время слышим гром.

Молния — грозное явление природы, обладающее большой разрушительной силой. Немало бедствий причинено ею людям. 6 тыс. пожаров, 70 млн. долларов убытка в среднем за год — вот результат «деятельности» небесных стрел в США.

В нашей стране до революции от молний ежегодно сгорало до 3 тыс. крестьянских дворов. При Советской власти благодаря эффективным мерам защиты урон снизился в несколько раз.

Молнии иногда бывают причиной катастроф большого масштаба. Одна из них, например, произошла в 1940 г. в Японии. В газете «Правда» сообщалось: «20 июня, в 10 часов вечера, в Токио разразился ураган и ливень, сопровождавшийся сильной грозой. От ударов молнии в центре города возник большой пожар... Пламя озаряло весь город... Одновременно от ударов молнии возникли пожары и в других местах города».

Известны случаи гибели от ударов молнии морских судов и самолетов.

В конце 1962 г. при таинственных обстоятельствах исчез английский теплоход «Ардгарри». В печати появилось сообщение, что «Ардгарри» был поражен молнией. Нашелся и свидетель — радиолюбитель Т. Т. Дейвич. Он принял сигнал бедствия, поданный с теплохода: «Вызов «Мейдей» с судна «Ардгарри». Сообщаю о поражении молнией и о поиске укрытия от огромных и тяжелых волн, обрушившихся на судно».

Примеры гибели самолетов немногочисленны. Один из наиболее известных трагических случаев произошел 9 декабря 1963 г. с американским турбореактивным лайнером «Боинг-707». Радист успел передать в эфир следующие слова: «Падаем вниз, объятые пламенем...»

Немало людей погибло от небесных огненных стрел. По статистическим данным, в Европе молния ежегодно поражает в среднем 40, а в США — 230 человек. Часто возникают от молнии лесные пожары, ежегодное количество их в мире достигает нескольких тысяч.

С давних пор люди заметили, что молния чаще всего ударяет в наиболее высокие предметы на местности: колокольни, башни, опоры, деревья. Случалось, что молния, ударив в дерево, мгновенно дробила его в щепы. От высокой температуры сок в дереве вскипает, пар рвет древесину и разбрасывает щепы на десятки метров вокруг. Но чаще молния скользит по стволу дерева, оставляя след в виде борозды.

Опыт научил людей эффективно бороться с молнией. Уже тысячи лет назад египетские храмы надежно охранялись от ее ударов мачтами-молниеотводами. Японцы в старину во время грозы прятались в пещерах, а на крышах жилищ устанавливали чаны с водой, наивно полагая, что они послужат для тушения «небесных огненных стрел».

В середине XVIII в. церковники упорно внушали верующим: «Молния и град — божье наказание за четыре человеческих греха, а именно: неверие в бога, отлынивание от посещения церкви, скупость при пожертвовании в пользу храма, отказ от покаяния». Однако оказалось, что самыми большими «грешниками» были... звонари. Во Франции и Германии применялся оригинальный способ борьбы с грозой: ее «пугали» колокольным звоном. Как только гроза приближалась, в церквах начинали трезвонить во все колокола. И за 33 года в XVIII в. молнии разрушили и повредили 386 колоколен и убили 121 звонаря.

В том же XVIII веке М. В. Ломоносов предложил надежный способ защиты от молний путем установки молниеотводов. «Такие стрелы на местах, от обращения человеческого по мере удаленных ставить за небесполезное дело почитаю, дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах, силы свои изнуряла», — писал он о пользе молниеотводов.

М. В. Ломоносов много работал над изучением атмосферного электричества, несмотря на то что духовенство этому мешало; церковники даже требовали, чтобы императрица Елизавета запретила проводить подобные опыты.

И все же служители культа повсюду вынуждены были отступить. Верующие стали опасаться ходить в церкви. В Австрии, например, одну горную церковь вообще перестали посещать, так как она часто подвергалась «небесным» ударам; в 1778 г. там были вынуждены установить молниеотводы.

Во второй половине XVIII в. первый молниеотвод появился и в России. Его установили на шпиле Петропавловского собора, да и то лишь после того, как в него дважды ударила молния.

Молниеотводы (их и до сих пор часто неправильно называют громоотводами) — металлические провода, выступающие над верхней частью защищаемого объекта и заземленные (закопанные в землю) в нижней части. Электрический заряд по проводу спокойно уходит в землю, где и рассеивается.

В настоящее время все высокие здания защищены системами молниеотводов. А на Останкинской телевизионной высотной башне в Москве устроен научный полигон, где установлены приборы для изучения молний и их фотографирования.

За летний период в башню в среднем ударяет до 30 молний. Уже составлены многочисленные «портреты» самых разнообразных молний. Изучение их помогает разрабатывать приемы борьбы с этим грозным явлением и искать пути использования для практических нужд.

Ученые считают, что если во время грозы искусственным путем ослабить напряженность поля, то можно уменьшить активность молний. С этой целью в США проводятся опыты по засеиванию грозовых облаков алюминизированными нейлоновыми волокнами длиной 10 см. Эти меры почти в 5 раз уменьшают напряженность поля, и тем самым резко снижается число молний.

Что нужно для того, чтобы уберечься от молнии?

Если соблюдать простейшие меры предосторожности, то можно легко обезопасить себя от поражения молниями.

Перед началом грозы закройте окна, двери, дымоходы, заземлите радиоантенны, отсоедините от них радиоприемники, прекратите телефонные разговоры. Отойдите от окон, печей, массивных металлических предметов.

Если гроза застанет вас в лесу, остановитесь на полянке. Не ищите защиты под кронами деревьев, не прислоняйтесь к их стволам, особенно если они большие и одиночные. Помните, деревья служат отличными молниеотводами.

Замечено, что молния чаще всего ударяет в дуб. В Швейцарии есть даже поговорка «избегай дуба в грозу». Это, очевидно, потому, что у него длинные и разветвленные корни. Молнии часто наведываются в петродворцовый парк Александрия под Ленинградом. Здесь многие дубы-великаны носят следы их огненных атак. Ель и сосна реже поражаются молнией, совсем редко подвергаются ее ударам бук и лавровое дерево.

Если гроза застигнет вас в открытом месте, не ищите убежища в одиночных необжитых строениях (бараки, сараи и др.), не прячьтесь в стогах сена, скирдах, снопах. Садитесь на землю и спокойно пережидайте грозу.

И еще очень важно знать, что в месте, где ударила молния, образуется «воронка напряжений» — электрическое поле с большим напряжением в центре. Если человек или животное приблизится к «воронке», а тем более пройдет через нее, то может быть поражен электрическим зарядом.

Таких мест надо избегать. Через некоторое время «воронка напряжений» исчезает.

Мы говорили о всем знакомой молнии, которую часто видим во время грозы. Ее называют линейной или ленточной. Но наблюдаются и другие типы молний — плоская, неточная, шаровая. Они значительно реже появляются в атмосфере.

Плоская молния — это вспышка, охватывающая большую часть облака. Грома обычно не слышно.

Четочная молния прочерчивает на небе пунктирную линию. Считают, что она служит переходным типом от линейной к шаровой молнии. Ученому А. П. Черкасову за 17 лет непрерывных наблюдений за молниями всего лишь один раз удалось увидеть четочную молнию. Это было в Ростове-на-Дону 8 июня 1938 г. Сначала на востоке ослепительным светом полыхнула линейная молния, а вслед за ней по тому же (или близкому к нему) пути просияла огненным пунктиром четочная молния.

Вокруг места удара молнии образуется «воронка напряжений» — электрическое поле, напряжение которого уменьшается вдоль радиусов, расходящихся от места удара молнии. Это — опасная зона для человека и животных.

И наконец, о шаровой молнии. Люди много раз видели ее, и всегда она поражала своим необычным видом, удивительным поведением, загадочностью своего появления и исчезновения.

Шаровая молния — ярко светящееся тело шарообразной формы диаметром обычно 5—20 см. Цвет ее самый разнообразный: белый, голубоватый, красноватый, золотистый.

Живет шаровая молния значительно дольше, чем линейная, — от секунды до нескольких минут.

Огненный шар обычно зарождается в конце грозы. Он появляется внезапно, тихо или с легким шумом и также тихо может угаснуть и бесследно исчезнуть. Но иногда он, словно заряд динамита, взрывается с сильным грохотом, причиняя разрушения, поражая людей и животных.

Внутри светящегося шара господствует высокая температура (предположительно до 3000—5000°С) и таится сконцентрированная энергия. Удивительно, что, проходя близко от легко воспламеняющихся материалов (дерево, солома, бумага и др.), он их не зажигает. Однако, когда происходит взрыв шаровой молнии, начинает пылать сырое дерево или мокрая от дождя крыша строения, плавятся металлические предметы, деформируются изделия из стекла.

Возникнув, шаровая молния ведет себя довольно странно. Шурша или жужжа, начинает она свою «прогулку», медленно или со скоростью бегущего человека движется по только ей известному пути. Она может следовать как по направлению ветра, так и против сильных воздушных потоков. Иногда шар оседает на каком-нибудь предмете и некоторое время пребывает в спокойном состоянии, шипя и разбрасывая искры.

А случается, что огненный шар проникает внутрь дома через печные трубы, щели, открытые двери, окна и форточки. «Прогулявшись» по комнате или по всей квартире, он «уходит», следуя нередко по той же дороге, которая привела его в дом, а бывает, тут же, на месте, исчезает, оставив небольшое облачко дыма и резкий запах.

Приход незваной «гостьи» не всегда заканчивается мирно. Известно немало случаев, когда шаровая молния, посетив какой-нибудь дом, разрушала помещение, убивала или калечила жителей. Вот что рассказывают очевидцы.

18 июня 1934 г. во время грозы шаровая молния проникла внутрь деревянной часовни на кладбище Старого Петергофа под Ленинградом и взорвалась. В часовне укрылось от дождя много людей. Взрывом убило трех человек; многие получили ожоги и ранения.

Подобных примеров можно привести много. Иногда «прогуливается» не одна, а одновременно несколько шаровых молний.

Жители Еревана во время сильной грозы в июне 1959 г. видели три шаровые молнии. Одна из них последовательно побывала в трех квартирах.

Среди разновидностей шаровых молний бывают очень редкие феномены. Одну из таких диковинок наблюдали в январе 1948 г. на аэродроме Годмен-филд в США. Многие тогда видели, как на значительной высоте плыл большой раскаленный шар. От него исходило красивое сияние и извергались фонтанчики пламени, похожие на солнечные протуберанцы.

Вот какой курьезный случай произошел в городке Юнь-онвиль в США. Одна домашняя хозяйка, вернувшись как-то с рынка, обнаружила в холодильнике жареных кур, яйца, сваренные вкрутую, и перепревший салат. Она хорошо помнила, что все продукты хранились в сыром виде. «Чудо случилось!» — вскричала женщина и бросилась к соседям.

Шаровая молния всегда поражает своим необычным видом, удивительным поведением, загадочностью возникновения и исчезновения...

Это событие взбудоражило жителей городка. Каких только толкований не было! Верующие посчитали это чудом.

Но никакого чуда не было. Обследования показали — это проделки шаровой молнии. Каким-то неизвестным способом она превратила холодильник в электропечь, которая и зажарила все его содержимое. Удивительно также то, что холодильник остался исправным и по-прежнему хорошо работал.

Более двух веков ученые всего мира пытаются познать тайны шаровой молнии. Почему она возникает и что собой представляет?

На эти вопросы ответить очень трудно. Ученые пытались объяснить природу редкого явления и пришли к мнению, что шаровая молния — продукт электрического заряда большой силы. Одни ученые представляют ее наэлектризованным сгустком газов — азота и кислорода; другие принимают за вихрь сильно ионизированного воздуха. Есть сторонники химической и термоядерной теории возникновения огненных шаров.

Советский ученый Я. И. Френкель полагает, что это не молния, а нечто вроде оболочки, наполненной химически активными веществами, возникающими в воздухе от грозовых разрядов.

По мнению ученого П. Н. Червинского, шаровая молния — наэлектризованная неустойчивая смесь газов, подверженная взрыву.

Академик П. Л. Капица высказал предположение, что шаровая молния возникает под влиянием ультракоротких радиоволн, длина которых примерно в 4 раза превосходит ее диаметр; она появляется там, где эти волны имеют наибольшую интенсивность.

Современные достижения науки и неустанный поиск ученых позволяют надеяться, что в скором времени это «таинственное существо» перестанет быть загадкой.

Блистательная, красивая и быстрая молния всегда считалась грозным явлением природы, причиняющим человеку только беды и неприятности. Но вместе с тем молния приносит людям также много полезного. Об этом, может быть, не все знают. Молния, например, — природный механизм по выработке... азотных удобрений. Каждая ее вспышка дает две-три тонны окиси азота. За год на поверхность эемли вместе с дождями выпадают сотни миллионов тонн связанного азота. Он стимулирует и поддерживает жизнь растений, потому что хорошо ими усваивается.

Искусственная молния уже давно служит человеку. Она режет и сваривает металлы и приводит в действие механизмы. Ее глазами в недрах земли ищут сокровища и полезные ископаемые. А в последние годы молния поистине стала творить «чудеса» — возвращать жизнь человеку. Присоединяя электроды к телу больного, врачи дают импульсный разряд электрического тока напряжением 2500— 4000 В. Угасшее было сердце встрепенется и начинает работать, человек обретает жизнь. И это — чудо, но в новом понимании: как одно из величайших достижений науки, что так характерно для нашей эпохи.