Текст книги "Чудеса: Популярная энциклопедия. Том 1"
Автор книги: Владимир Мезенцев
Жанры:
Энциклопедии
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 46 страниц)
Верхние миражи чаще встречаются на море, особенно в приполярных широтах, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На Севере такое бывает зимой и весной в дни, когда с юга дуют теплые ветры, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега или от льда.
Так, люди, живущие на берегах Байкала, не раз видели, как над озером по воздуху беззвучно проходят, вагон за вагоном, призрачные поезда – отражения далеких составов, следующих по железной дороге. Журналист В. Васильев опубликовал в Читинской областной газете заметку о забавном случае, рассказанном ему одним из рыбаков. Вернувшись с утренней ловли, бригада расположилась у своей стоянки. Занимались кто чем: одни готовили еду, другие приводили в порядок снасти, еще два-три человека присели на перекур. Вдруг кто-то из них, показывая вперед, тревожно воскликнул:
– Смотри! Смотри! Вон какой громадный медведь идет на нас!
А когда все соскочили с места и глянули туда, куда указывал их товарищ, то увидели двух чирков, вылетевших из воды. Никакого медведя не было.
Подобные «видения», бывает, приводят и к более серьезным разочарованиям. Известно, например, что шведские моряки долгое время искали остров-мираж, который появлялся в Балтийском море между Аландскими островами и шведским берегом.
Иногда верхние миражи своим «дальновидением» задают настоящие загадки.
В 1815 году произошло знаменитое в истории наполеоновских войн сражение при Ватерлоо. В книге «Атмосфера» К. Фламмарион приводит свидетельство жителей бельгийского города Вервье о том, что они видели в этот день на небе вооруженных людей – артиллеристов. Между Ватерлоо и Вервье – 105 километров. И вот что удивительно: мираж передал очертания далеких предметов так, будто до них рукой подать. В Вервье заметили даже, что у одной пушки сломано колесо! Подобные дальние миражи – явления хоть и редкие, но отнюдь не исключительные.
В 1927 году известный американский летчик Ч. Линдберг совершил знаменитый по тем временам перелет через Атлантический океан. Потом он рассказывал, что в двухстах милях от Ирландии он видел землю – холмы и деревья. Мираж продолжался несколько минут.
Во время своей космической одиссеи на «Салюте» советский космонавт Георгий Гречко обнаружил на одной из снятых им фотографий льдину, висящую в воздухе выше облаков. В загадке разобрались на земле – это был мираж.
Тайна «дальнобойности» таких миражей еще ждет своих исследователей.
Обычно миражи появляются при тихой погоде, иначе ветер «разобьет» воздушное зеркало. Однако оно в то же время не такое уж хрупкое! В иных случаях легкие колебания отражающего воздушного слоя необходимы для «полноты» картины: благодаря им, например, в «озерных» миражах появляется такая достоверная деталь, как рябь на поверхности мнимого озера. Ну, а главное свойство миражей – это их поразительное разнообразие. Так, в зависимости от характера отражения верхним воздушным зеркалом мы иногда видим мираж прямо над собой, высоко в воздухе, в виде перевернутого изображения. Такие миражи даже более часты, чем иные. Бывают случаи и посложнее, когда верхние миражи, образующиеся при прямом отражении скрытых от глаз наблюдателя предметов в необычном атмосферном зеркале, дают сразу двойное изображение – прямое и перевернутое. В полярных широтах доводилось наблюдать даже тройные миражи.
Мы уже говорили с вами о рефракции – о распространении света в среде с меняющимся коэффициентом преломления. Чем ближе солнце находится к горизонту, тем менее благоприятными могут быть условия для прямолинейного, без помех, без явлений рефракции, прохождения солнечных лучей к наблюдателю. Понять это в общем-то не так уж сложно: у земной поверхности; когда лучи солнца идут к наблюдателю в горизонтальной плоскости, им приходится преодолевать большую толщу нижних слоев атмосферы с разной плотностью, с постоянно меняющимися границами между ними. По сути дела, «игра» солнца – это тот же мираж. Естественно, что если солнце стоит значительно выше горизонта и тем более в зените, на пути его лучей оказываются более спокойные и однородные слои воздуха. Солнечные лучи хоть и искривляются, но не настолько, чтобы вызвать у нас разного рода зрительные иллюзии. «Чудес на свете много», – поется в одной популярной песенке. Их и впрямь много, но ни за одним из них не стоит некая непознаваемая потусторонняя сила. Было бы сильным преувеличением утверждение о том, что механизм всех разнообразных здесь описанных и многих других оставшихся вне нашего с вами внимания оптических явлений в атмосфере изучен до тонкости и нет больше никаких вопросов. И вопросы есть, и многое еще предстоит изучить, но в том, что все это поддается изучению, наука нисколько не сомневается.
Удивляет электричествоЛегче всего обмануть самого себя.
Демосфен
В древнем мире еще были замечены эти странные голубые огоньки, намекавшие на что-то необычное. Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса – по имени мифологических героев-близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма – по названию церкви святого Эльма в Италии, где они появлялись. Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Римский философ и писатель Луций Сенека отметил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нок-реи, ноки грузовых стрел – все светилось. Казалось, что на шканцах, через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нок-рей засветили яркие огни». Свечение сопровождалось необычным шумом: «Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горели валежник и сухая трава…»
Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить. Несмотря на всю кажущуюся необычность этого явления, оно довольно давно нашло естественное объяснение: такие огни – тихие электрические заряды в атмосфере. Наблюдают их чаще всего во время гроз, снежных бурь, шквалов, когда в облаках и на поверхности земли накапливается большое количество электричества.
Наша планета окружена электрическим полем, подобным тому, какое образуется вокруг любого заряженного электричеством тела. В большинстве случаев воздух заряжен положительно, а земля отрицательно. Возникновение электрического поля в нижних слоях атмосферы происходит, главным образом, за счет ионизации воздуха.
Обычные молнии сопровождаются оглушительным треском – громом, ведь молния – это сильный и быстрый электрический разряд. Однако при определенных условиях происходит не разряд, а истечение зарядов, различное по продолжительности. В принципе это тот же разряд, но только «тихий», специалисты называют его коронным, то есть венчающим какой-либо предмет подобно короне.
При таком разряде из различных острых выступов – шпилей, башен, высоких шестов, деревьев, корабельных мачт и т. д. – начинают выскакивать одна за другой маленькие электрические искры. Если искр много и процесс длится более или менее продолжительно, мы и видим бледно-голубоватое сияние, похожее на язычки пламени.
Ионизация атмосферы в верхних слоях обычно выше, чем в нижних. Поэтому потенциальные электрические поля в горах обладают значительно большей интенсивностью, чем на равнинах. И огни Эльма в горных районах наблюдаются чаще.
Мало есть в природе явлений, способных сравниться по красоте и величественности с полярными сияниями!
Сполохи – так их называют иногда у нас на Севере – играли на небе несколько часов.
Северян, исконных жителей Заполярья, сполохами не удивишь. Там северные сияния – привычное явление.
Ученые установили прямую связь земных сполохов с пятнами на Солнце. Отмечено, что, когда большое пятно проходит центральный меридиан Солнца, на Земле через 20–40 часов почти всегда начинают играть сполохи и разражается магнитная буря.
В солнечных недрах, где царит температура, достигающая многих миллионов градусов по Цельсию, происходят сложные реакции на ядерном уровне. Тепло, которое обогревает нашу планету, – следствие этих реакций. Но не только тепло излучает наше светило в мировое пространство – из области солнечных пятен выбрасываются еще потоки частиц, включая положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные электроны. Когда протоны и электроны достигают верхних, разреженных слоев атмосферы Земли, они, как и в газоразрядной трубке, сталкиваются с атомами и молекулами воздуха, главным образом азота и кислорода, и заставляют их светиться. Так возникают полярные сияния в естественных условиях.
Когда Солнце выбрасывает с большой скоростью особенно мощные потоки частиц, полярное сияние может оказаться совсем не полярным. Вполне закономерно, что такие случаи вызывают необычайный интерес населения, своевременно ответить на вопросы которого позволяют современные средства массовой информации. В 1941 году полярное сияние видели в Воронежской области. По словам очевидца, ночью на дворе было светло, как днем. Причем странная заря занималась не 'на востоке, а на севере. Два дня люди судачили об этой необычной ночной заре, а потом все успокоились, узнав, что это было обыкновенное полярное сияние. Вся его необычность в том, что оно «спустилось» так далеко к югу.
Природа полярных сияний продолжает волновать ученых. Можно сказать так: внимание к ним растет пропорционально росту наших интересов к процессам, происходящим и в атмосфере Земли, и на Солнце, а также благодаря возросшим техническим возможностям науки. Теперь у исследователей полярных сполохов появились могущественные помощники – геофизические ракеты, искусственные спутники Земли, снабженные самой современной аппаратурой.
Приборы, установленные на спутниках, уже дали ученым немало ценнейших сведений о самых высоких слоях земной атмосферы – их химическом составе, строении, плотности и о многом другом. Все это позволило кое-что уточнить в представлениях о природе полярных сияний, что-то пересмотреть, от чего-то полностью отказаться.
Идет быстрый процесс углубления наших знаний, и он еще далек от завершения. Так, новейшие данные, полученные с помощью современных средств исследования, приводят некоторых ученых к предположению о том, что полярные сияния есть следствие взаимодействия ультрафиолетового излучения Солнца с очень разреженным воздухом, который на больших высотах находится в атомарном состоянии. Происходит ионизация воздуха – превращение нейтральных атомов в заряженные ионы. Существование в верхних слоях атмосферы ионосферы, области, хорошо проводящей электричество, уже прочно доказано.
Высказываются и другие предположения о механизмах полярных сияний, но то, что в действие их запускает наше дневное светило, ни у кого не вызывает сомнения.
«Дорогая редакция, – пишет одна из читательниц журнала «Знание – сила», – прошу объяснить случай, происшедший со мной 19 августа 1960 года. Шла я с автобуса в Борисовку, где живут мои родители, и заметила светящую фару мотоцикла, движущегося навстречу мне из леса. Но как может мотоцикл передвигаться после дождя по суглинистому полю? Остановилась и стала внимательно смотреть.
«Фара» остановилась от меня на расстоянии 30 метров. Тут я заметила, что нет признаков какой-либо машины. «Фара» вдруг направилась прямо на меня и в 2–3 шагах встала – и я стою, стараясь разгадать, что это может быть. Потом она медленно стала удаляться, расстояние между мной и «фарой» стало увеличиваться, а затем она быстро ушла в сторону Кукшева». Перед нами одна из многочисленных встреч с любопытнейшим явлением природы – шаровой молнией.
Этот феномен долгое время не получал признания в науке. О шаровой молнии говорили, что это оптический обман и ничего более. Французский физик Маскар называл ее «плодом» возбужденной фантазии». А в одном из немецких учебников по физике еще в конце прошлого века утверждалось, что шаровая молния не может существовать, поскольку это «явление, не отвечающее законам природы».
Ученые, как видим, тоже могут заблуждаться при столкновениях с загадками природы. Причем нередко они заблуждаются не потому, что у ниух «дурной характер», который не позволяет им снисходительно относиться к новым научным идеям или соглашаться с фактами, противоречащими их представлениям. Причины тут бывают гораздо глубже, включая, в частности, стремление сохранить в целостности и законченности господствующую в естествознании систему воззрений на устройство мира. Однако познание – процесс, который остановить нельзя. В основе этого процесса лежит принцип: не знаю сегодня – узнаю завтра. Принцип, который прямо противоположен религиозному: не знаю и знать не положено, поскольку все, что непонятно, чудесно, – от бога, подтверждение его бытия, и познать это невозможно. Шаровые молнии можно, пожалуй, считать классическим примером того, как под давлением фактов изменялось к ним отношение ученых.
Постепенно был собран большой материал, говорящий о том, что и шаровая молния – реальность. Самые различные люди сообщали о встречах с этой пока загадочной спутницей гроз.
В 1975 году журнал «Наука и жизнь» совместно с Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР опубликовал анкету, в которой содержался ряд вопросов о шаровой молнии и просьба к очевидцам этого явления ответить на вопросы. Редакция получила более тысячи писем, в которых описаны случаи наблюдения шаровой молнии. Авторы – научные работники, инженеры, учителя, летчики, метеорологи…
Если судить по рассказам людей, повидавших это «чудо природы», шаровая молния достигает иной раз размера с футбольный мяч и даже больше. Движется она в воздухе довольно медленно. За ней легко проследить глазами. Иногда такой светящийся шар почти останавливается, производя разрушения. В другах случаях шаровая молния исчезает тихо, со слабым треском. Когда этот шар движется, в воздухе слышен легкий свист или шипение. Цвет шаров различный. Наблюдатели рассказывают, что видели и красные, и ослепительно белые, и синие, и даже черные! Кроме того, молния не всегда бывает шаровидной – встречаются и грушевидные, и яйцеобразные. Многим очевидцам удалось ее сфотографировать.
Связь шаровой молнии с обычными, линейными молниями подтверждается целым рядом фактов. П. Гришненков из Мурома видел, как шаровая молния диаметром тридцать – сорок сантиметров выскочила из земли в месте удара линейной молнии. Студент Томского университета А. Созонов видел три шаровые молнии ярко-белого цвета, отделившихся от средней части канала линейной молнии и начавших медленно падать. Машинист электровоза А. Орлов описал случай, когда шаровая молния вылетела вверх при ударе линейной молнии в стальную опору ЛЭП. Подробно рассказал о своей встрече с огненным шаром преподаватель вуза А. Тимощук.
Молния ударила в провода недалеко от столба. В тот же момент на проводе возникла желто-зеленая вспышка, которая стала «разгораться». Образовался шар, который медленно покатился по провисшему проводу. Постепенно он становился красным. Шар перескочил на нижний провод, а затем свалился на ветки тополя. Раздался сильный треск, полетели красные искры, и по веткам покатилось несколько маленьких шариков. Шар начал прыгать по мостовой, подскакивая и рассыпая вокруг себя искры. Наконец, он рассыпался на несколько кусков, которые быстро погасли. Все это произошло приблизительно за десять секунд и наблюдалось еще одним человеком.
Общепринятого научного объяснения природы шаровой молнии пока нет, зато предположений и гипотез множество. Но некоторые предположения о происхождении этого электрического чуда в большой степени обоснованны. Одно их них принадлежит академику П. Л. Капице.
Шаровую молнию, по его мнению, питают радиоизлучения, возникающие при грозовых разрядах атмосферного электричества. Если, пишет он, «в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии. Шаровые молнии возникают там, где радиоволны достигают наибольшей интенсивности».
Предложенное видным советским ученым объяснение шаровой молнии хорошо согласуется со многими её особенностями: и с тем, что она иногда катится по поверхности различных предметов, не оставляя ожогов, и с тем, что чаще всего проникает внутрь помещений через дымоходы, окна и даже небольшие щели. Доктор физико-математических наук И. П. Стаханов высказал мысль, что шаровая молния возникает в том случае, когда в канал обычной молнии попадает значительное количество воды. При соединении (рекомбинации) молекулы воды налипают на положительные и отрицательные ионы, образуя вокруг них оболочку. Эта оболочка останавливает соединение ионов, мешая их непосредственному контакту.
Шаровая молния средних размеров (десять – двадцать сантиметров в диаметре) может образоваться из крупной капли росы, попавшей в канал грозового разряда. С другой стороны, как показали расчеты, для устойчивости шаровой молнии необходимо, чтобы плотность ее вещества мало отличалась от плотности окружающего воздуха.
«Если шаровая молния, – пишет 14. П. Стаханов, – попадает в такие условия, когда ее температура становится выше определенного предела (например, вследствие уменьшения теплообмена в закрытом помещении), то начинается цепная реакция разрушения водяных оболочек, которая приводит к взрыву. В обычных же условиях вещество молнии медленно «выгорает» за счет рекомбинации. Это приводит к изменению плотности, и в результате молния «разваливается», выбрасывая куски вещества, которые очевидцы принимают за искры».
Ученые не довольствуются сбором достоверных свидетельств появления шаровой молнии. Они пытаются получить ее в лаборатории.
Скитальцы космосаСчастье дается только знающим.
К. Г. Паустовский
Шел 1202 год. Монах-летописец на рассвете описал дрожащей рукой увиденное ночью: «В 5 часов ночи потекло все небо звездным течением, звезды срывались с неба и падали на землю». А в Новгороде пономарь увидел этот «звездный дождь» как раз в то время, когда находился на колокольне. Когда он спустился вниз, то со страхом сказал людям: «Множество ангелов стреляло огненными стрелами, падающими, как дождь сильный из тучи».
Многим в Европе и в Африке запомнился «звездопад» 1933 года. Он был особенно ярким и обильным. Казалось, что в космосе произошла какая-то чудовищных размеров катастрофа. В Африке люди били в барабаны, чтобы испугать «злых духов». Говорили, что «падающая звезда» предвещает смерть вождя племени», но так как падающих звезд было намного больше, чем вождей, то очевидно, «злые духи сделали что-то ужасное, произойдет конец мира или по меньшей мере война».
А в Испании над селениями раздавался похоронный колокольный звон. Священнослужители призывали верующих к покаянию в грехах, так как наступает конец света. Ныне такое отношение к звездным дождям сохранилось разве что в речи. Мы говорим: смотри, упала звезда! Хотя точно знаем, что звезда – это светящийся объект Вселенной, подобный нашему Солнцу, и упасть на Землю этот объект никак не может. А быстрые огненные прочерки в вечернем или ночном небе – это следы ворвавшихся в земную атмосферу метеоров.
Кроме больших небесных тел – звезд и планет, во Вселенной есть множество мелких, которые называют метеорными телами. Многие из них движутся в различных направлениях в пределах Солнечной системы и нередко влетают в атмосферу нашей планеты со скоростью десятков километров в секунду. Здесь от трения о воздух они сильно разогреваются, начинают светиться и разрушаться, превращаясь в газы и мельчайшую пыль. Обычно на высоте примерно восьмидесяти километров они уже полностью разрушаются. Так заканчивается жизнь «падающей звезды». А звездные дожди? В отдельных участках нашей небесной сферы это явление повторяется через определенные промежутки времени. С давних пор, например, были замечены периодические обильные звездные дожди, «выпадающие» на том участке неба, где находится созвездие. Льва. Они повторяются каждые тридцать три года. Последний раз их видели в ноябре 1966 года. А звездный дождь 1933 года прописан в созвездии Дракона. Он повторился в 1946 году.
Как рождаются такие дожди? Дело в том, что в мировом пространстве, кроме отдельных метеорных частиц, носятся целые рои метеорных тел. Подобно планетам, они вращаются вокруг Солнца и время от времени, пересекая орбиту Земли, попадают в земную атмосферу. Если это происходит ночью, то мы и наблюдаем яркий звездный дождь. Существует много потоков метеорных частиц, которые встречаются с земной атмосферой ежегодно. Астрономы знают заранее, когда и с какого участка неба можно ожидать звездный дождь. Например, каждый год 9-14 августа земная атмосфера встречается с роем метеорных частиц, вылетающих из созвездия Персея. Правда, поток этот не столь обильный, как из созвездия Дракона.
Со временем пути метеорных роев изменяются под действием силы притяжения планет Солнечной системы. По этой причине перестают появляться звездные дожди, наблюдавшиеся в прошлом, зато возникают новые, ранее неизвестные. Можно вспомнить и о звездном дожде, созданном руками человека. Произошло это 14 апреля 1958 года на глазах у жителей острова Барбадос, в Карибском море. По небу пронеслось несколько светящихся тел, напоминавших комету. Они выбрасывали из себя тысячи сверкающих частиц, которые падали огненным дождем в море. Это были остатки второго советского искусственного спутника Земли, запущенного в небо 3 ноября 1957 года. По расчетам ученых, он, выполнив свою роль, должен был именно 14 апреля 1958 года войти в атмосферу и сгореть над территорией Карибского моря. Капли расплавленного металла и создали яркий звездный дождь, который наблюдали жители острова Барбадос. Звездный дождь не доходит до земной поверхности. Его микрочастицы полностью сгорают в воздухе. Но бывает и иначе…
