Природа урагана
Условия возникновения тропического циклона, превращающегося в ураган, определены достаточно ясно. Прежде всего это высокая температура воды — не ниже 26 °С. Дело в том, что при интенсивном испарении влаги с поверхности океана происходит напитывание вихря водяным паром. Другое — не слишком явное, но также необходимое условие— это небольшой перепад скорости ветра по высоте вихря, что не позволяет ему разделиться на мелкие циклоны. Указываются и различные дополнительные факторы, например значительная разница температур поверхности океана, концентрация кучевых облаков и др. Есть основания утверждать, что присутствует взаимосвязь между ураганами и остальными погодными явлениями — движением ветров в стратосфере, образованием дождей в Западной Африке, феноменом Эль-Ниньо (о загадочном потеплении воды в Тихом океане — чуть ниже).
Создание моделей развития ураганов имело свою специфику. Сначала это были объяснения сути явления по общим предпосылкам без углубления в детали; затем уже появилась физическая обусловленность отдельных элементов теории, базирующаяся на известных процессах теплообмена между атмосферой и океаном. Впрочем, развилась и другая крайность — чрезмерная детализация.
Как ни странно, но наибольшее соответствие наблюдениям было у моделей «среднего уровня», т. е. тех, которые описывали механизм циклона не слишком подробно, но и не в общих чертах, со средней степенью детализации. Чем больше в модели особой изощренности, тем менее она правдоподобна. По всей видимости, излишняя проработанность не оставляла места чему-то важному и незримому, а в достаточно простых моделях было нечто, не запланированное их создателями. В общем виде такие эксперименты правильно представляли стадии эволюции возникшего шторма и то, как стихия набирает энергию.
По сути дела ураган являет собой некую автономно развивающуюся термодинамическую систему с двумя температурными уровнями (высокий уровень отражает температуру поверхности воды, а низкий уровень связан с верхним слоем тропосферы) и теплоносителем, в роли которого выступает испаряющаяся вода. Ураган подпитывается от тепловой энергии океана, поэтому когда он движется над водой, его сила увеличивается, однако на суше ему брать энергию уже неоткуда, поэтому в течение нескольких дней он слабеет и пропадает. Впрочем, этого времени вполне хватает для причинения значительного вреда. Разрушительная сила данного явления природы заключается в огромной скорости ветра, а также в проливных дождях, приводящих к наводнениям, селям и обвалам.
Хотя модели развитого шторма, который преобразуется сначала в ураган, а потом в главный ураган, адекватно отражают реальные процессы, все же над некоторыми моментами ученым еще предстоит поломать голову. Так, открытыми остаются вопросы: по какой причине ураганы появляются в строго определенных местах — в Атлантике у берегов Западной Африки, в Тихом океане около Филиппин и Индонезии; почему только некоторые тропические циклоны становятся ураганами, причем в определенный момент времени, тогда как вроде такие же по виду тропические циклоны не переходят грань, отделяющую их от превращения в ураган? К тому же до сих пор неясен принципиальный механизм образования циклона, поскольку в какой-то момент термодинамическая система урагана начинает работать «на автомате». Предполагается, что для этого требуется начальная встряска, своего рода спусковой крючок, при нажатии на который порождается первичный автономный вихрь.
В 1980-х гг., когда необходимые условия возникновения ураганов были определены и выработаны «благоприятные» для людей модели их развития, имели место неоднократные попытки использовать все доступные технические средства для обуздания урагана или по крайней мере — уменьшения опасности. Например, пробовали «лишить» стихию силы до того, как она подойдет к населенным районам, или сменить курс ее движения.
В центре вихря выделяют особую часть, так называемый глаз урагана, диаметром более 40 км, окруженную непроницаемой завесой облаков и отчетливо заметную на фотоснимках, сделанных со спутника.
Недалеко от некоторых американских штатов (Флориды, Луизианы, Техаса), где разгул воздушных стихий случается часто, на ураган пробовали воздействовать через этот глаз: обстреливали его мощными зарядами, в частности скидывали туда йодные вещества, чтобы вызвать искусственное выпадение осадков. Подобная практика существует в Москве при приближении дождевых облаков во время проведения различных торжеств в столице.
Несмотря на то, что в США ураганы приходят часто и терроризируют местных жителей с момента основания страны, официальные власти озаботились оказанием помощи пострадавшим от стихии районам только в 1930-х гг. Хотя американцы и возмущались инертностью госструктур в борьбе со стихией, систематическая работа в этом плане была налажена лишь в 1970-е гг.
Ученые рассчитывали на то, что без водяного пара механическая сила урагана иссякнет, но не тут-то было. Чтобы снизить температуру в урагане, на его пути даже размещали айсберги, в спешном порядке отбуксированные от берегов Гренландии. Ураган как будто не замечал препятствия — настолько они были незначительными по сравнению с его гигантской жизненной энергией.
Попытки развеять ураганы грубыми методами (применение пиротехнических бомб с йодистым серебром), предпринимавшиеся американскими военно-воздушными силами в период с 1963 по 1983 г., не принесли никаких результатов. Удалось понять только то, что для борьбы с ураганами требуется полноценное изучение их свойств и акцентирование внимания на тщательном прогнозировании с привлечением космических аппаратов. Для чего стали использовать специализированные метеоспутники, находящиеся на геостационарных и низких орбитах, но и на этот раз перехитрить природу не удалось.
Солнце своим горячим дыханием влияет на многие земные процессы, в число которых можно смело внести и те, что связаны с ураганами. Неспроста частота последних весьма непостоянна, так же как и то слабеющая, то усиливающаяся их интенсивность.
Ученые знают о цикле солнечной активности длительностью в 11 лет, который характеризуется количеством темных пятен на диске звезды. Советские геофизики А. Л.Чижевский (в 1-й половине XX в.) и Э. Р. Мустель (во 2-й половине XX в.) увидели непосредственную связь между солнечной активностью и земной погодой. У них не было возможности получить прямые доказательства своих теорий, поскольку космические эксперименты при Чижевском еще не начались, а при Мустеле человечество делало только первые шаги в космосе.
Основные выводы они сделали на основе сопоставления погодных характеристик с параметрами солнечной активности. Результаты не всегда получались достоверными и вызывали вполне справедливые сомнения. Ключевым недостатком этих работ считалось то, что оставался неизвестным материальный носитель солнечного влияния, который проникал бы в тропосферу, где формируется земная погода (до 12 км). Такие очевидные факторы, как ультрафиолет, рентген, корпускулярные потоки, не преодолевают стратосферу (более 25 км).
При сравнении показателей солнечной активности и темпа ураганов вырисовывалась картина определенной взаимосвязи: возрастание одних сопровождалось увеличением других. Впрочем, статистические ошибки существенно снижали значимость подобного анализа. Намного интереснее то, что, кроме 11-летнего цикла, на Солнце есть и вековой. В начале XX в. наблюдалось уменьшение количества ураганов, причем вслед за снижением параметров солнечной активности. Статистическая достоверность этого факта довольно высока — около 70% всех событий. Оптимальная взаимозависимость проявляется тогда, когда последовательность ураганов сдвинута на 20 лет, т. е. процессы на Земле запаздывают относительно солнечных.
В конце XVI — начале XVII в., а также в начале XIX в. на Солнце пятен почти не было, поэтому те периоды отлично подходили бы для доказательства факта влияния солнечной активности на ураганы (при сравнении с началом XX в.), но тогда систематического наблюдения за явлениями природы никто не осуществлял. Однако известно о количестве «смертоносных ураганов». Хотя здесь статистическая погрешность выше, но все равно можно заключить, что темп возникновения ураганов в указанные периоды снижался. Причем для лучшего проведения параллелей между пятнами на Солнце и ураганами на Земле следует учитывать 20-летний срок.
Что касается переносчиков воздействия, то непосредственно солнечная активность здесь ни при чем. Связь с Землей поддерживают вещества, выделяющиеся во время солнечных вспышек, или же корональные массовые выбросы, о которых знают уже давно, тогда как их роль долгое время оставалась непонятой.
