Страница 5 из 17
С. НИКОЛАЕВ
СЕКРЕТЫ МОЛНИЙ
То, что молния — электрический разряд, еще в середине XVII века доказал американский ученый и изобретатель Бенджамин Франклин. Ему мы обязаны появлением громоотводов.
Однако довольно скоро выяснилось, что разряд молнии в атмосфере возникает при электрических полях, интенсивность которых на порядок меньше, чем следует из лабораторных экспериментов. Объяснил этот парадокс академик Александр Викторович Гуревич, сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, при помощи открытого им эффекта пробоя на убегающих электронах.
По словам Александра Викторовича, суть теории заключается в том, что электроны высоких энергий (от 1 кэВ) под действием электрического поля могут значительно ускоряться в атмосфере. При этом быстрые электроны движутся не как обычные, а лавинообразно.
Причем первопричиной этой своеобразной лавины являются гамма-лучи, приходящие из космоса.
Академик Гуревич и его ученики создали теорию явления, а сам он стал руководителем целого экспериментального направления, в рамках которого проводились опыты, подтвердившие теорию. Для этого на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции под Алма-Атой, в горах был создан целый научный комплекс, в том числе и установка «Гроза».
Приборы в течение нескольких грозовых сезонов регистрировали инициированные космическими лучами широкие атмосферные ливни, а также вспышки гамма- и радиоизлучения, возникающие во время разряда молнии. Таким образом выяснилось, что электрические поля в грозовых облаках разгоняют электроны до околосветовых скоростей. Дальнейшие столкновения электронов с атомами воздуха рождают дополнительные свободные электроны, а также рентгеновское и гамма-излучение. В итоге образуются не только обычные, но и так называемые «темные молнии» (см. «Подробности для любознательных»).
В теории все выглядит достаточно логично. Однако вплоть до самого последнего времени не было конкретных свидетельств того, что именно космические лучи ответственны за начало пробоя на убегающих электронах. Дело в том, что воспроизвести такие процессы в лаборатории оказалось довольно трудно. И не только потому, что для этого нужно напряжение в 10 млн. В. Космические лучи, входя в земную атмосферу, генерируют радиоимпульсы, причем во время грозы радиоимпульсов с необходимыми параметрами больше, чем когда грозы нет. Почему?
Пытаясь ответить на этот вопрос, Александр Гуревич и Анатолий Караштин из Научно-исследовательского радиофизического института (Нижний Новгород) проанализировали данные от радиоинтерферометров, снятые при 3800 ударах молний над Россией и Казахстаном. И в конце концов выяснили, что своеобразными усилителями радиоимпульсов являются дождевые капли и градины в грозовых облаках.
Однако окончательному принятию этой теории на вооружение препятствуют замечания оппонентов. Один из них — профессор Клив Саундерс из Манчестерского университета (Великобритания), горячий сторонник альтернативной теории формирования молний, — полагает, что надо еще доказать «корреляцию между молниевой активностью и частотой прибытия космических лучей»…
Говоря проще, когда Солнце находится на пике своей активности, оно должно отражать значительную часть космических лучей от Земли в пределах гелиосферы.
Если теория Гуревича верна, то в годы солнечной активности молний должно быть намного меньше, чем в периоды солнечных минимумов.
А поскольку максимумы и минимумы солнечной активности чередуются в среднем с периодом в 11 лет, могут понадобиться еще десятилетия для накопления статистики. Словом, секреты молний раскрыты еще далеко не полностью.
УГРОЗА ГРОЗЫ
Пока же суд да дело, ученые предупредили экипажи авиалайнеров и их пассажиров о необходимости держаться подальше от так называемых «темных молний», которые опасны для людей и электроники самолетов.
«Они почти незаметны глазу и характерны для тех высот, где летают пассажирские самолеты (9 — 12 тысяч метров). При этом на высоте 12 тысяч метров при каждой «темной молнии» пассажир или член экипажа самолета может почти мгновенно получить дозу радиации, равную обследованию в магнитно-резонансном томографе, — сказал Джозеф Дуайер из Технологического института Флориды, представивший результаты своего исследования на конференции Европейского геофизического союза в Вене. — А для электроники самолетов наибольшую опасность несет не само гамма-излучение, а поток нейтронов, которые оно попутно вышибает из атомов конструкции самолета. Электронное оборудование может отказать, а это уже предпосылка к аварии, а то и к катастрофе»…
На схемах показана частота попаданий космических лучей в атмосферу Земли (вверху) и частота ударов молний на единицу площади (внизу). Заметно, что одних космических лучей для генерации большого количества молний мало — им еще нужно взаимодействие с каплями воды.
С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Хотя Жюль Верн и не был инженером…
В нынешнем году исполнилось 185 лет со дня рождения основателя жанра научной фантастики. Литературоведы как-то подсчитали, что из 108 фантастических идей Жюля Верна ошибочными или принципиально неосуществимыми оказалось только 10.
«В 98 случаях предвидение состоялось», — говорят они. Но так ли это на самом деле?
Чем более всего интересен писатель своим многочисленным читателям?
Давайте для примера проследим, насколько велика была точность попадания в «яблочко» прославленного литератора в одном из его лучших произведений — романе «20 000 лье под водой».
Начать нам придется со скандала, который разразился еще до того, как роман Жюля Верна увидел свет.
В сентябре 1867 года карандашный набросок повествования о невиданном подводном корабле был наполовину обведен чернилами. Это значило, что Жюль Верн приступил к завершающей фазе своей работы — сначала он писал черновик текста карандашом, потом исправлял написанное, прибегая к помощи резинки, и, наконец, обводил чернилами.
Издатель Пьер Жюль Этцель оповестил читателей, что в ближайшие месяцы Жюль Верн обещает закончить «Путешествие под водой».
Однако вскоре выяснилось, что подводный корабль «Молния», движимый электрической энергией, уже описан пером другого автора. Встревоженный Этцель сообщает Жюлю Верну, что в газете «Пти журналь» начата публикация романа о кругосветном подводном путешествии под названием «Необыкновенные приключения ученого Тринитуса». Автором сего произведения значился некий Аристид Роже. Позднее выяснилось, что под этим псевдонимом скрывался известный ученый того времени, профессор Жюль Рангад.
Получилось, что наука опередила литературу. Да и вообще к тому времени было уже известно несколько проектов подводных кораблей, один из которых предлагался императору Наполеону Бонапарту за полвека до описываемых событий.
Тогда Жюль Верн по совету своего издателя обратился с письмом к редактору в ту же газету. «Еще задолго до публикации «Необыкновенных приключений ученого Тринитуса» г-на Роже я приступил к работе над романом «Путешествие под водой», о чем сообщалось в «Журнале воспитания и развлечения». Убедительно прошу Вас поместить в «Пти журналь» это письмо, чтобы предотвратить возможность нарекания читателей, если они обнаружат в сюжете моего нового романа некоторое сходство с «Необыкновенными приключениями ученого Тринитуса»…