Рис. 38. Схема развития наземной молнии: а, б - две ступени лидера; 1 - облако; 2 - стримеры; 3 - канал ступенчатого лидера; 4 - корона канала; 5 - импульсная корона на головке канала; в - образование главного канала молнии (К)
Средняя дальность слышимости грома для летних гроз на континенте составляет полтора десятка километров. Разница во времени между вспышками молнии и восприятием грома может достигать полутора минут. Гром от близкого разряда молнии производит такое же действие на слух, как выстрел зенитного орудия в нескольких метрах от наблюдателя.
Глобальная карта активности молний показывает, что Центральная Африка, Гималаи и часть Южной Америки оказались наиболее подверженными огненным вспышкам точками планеты: в среднем 81 молния приходится в год на каждый километр территории, расположенной вокруг Конго, а реже всего эти явления природы были замечены над морем и полюсами Земли.
С давних времен в процессе познания грозы человек стремился подчинить ее своей власти. Об этом говорит, например, легенда о Прометее. Овладение грозами было предметом мечтаний ученых и философов Средневековья. В последние годы были сделаны попытки "засева" грозовых облаков кристаллами таких веществ, как йодистое серебро, йодистый свинец и твердая углекислота. Предполагается, что каждое из этих веществ может способствовать затуханию и даже полному прекращению грозового процесса за счет резкого усиления конденсации водяного пара. Опыты в этом направлении уже позволили накопить обширный экспериментальный материал, позволяющий сделать множество практических выводов. На их основе были разработаны методики, позволяющие эффективно бороться с локальными очагами непогоды при важных спортивных и государственных мероприятиях на открытом воздухе.
Другой вариант основан на вычислении точной структуры и силы подогрева атмосферы, необходимого для снижения интенсивности урагана и изменения его курса. Несомненно, практическая реализация такого проекта потребует огромного количества энергии, но ее можно получить с помощью орбитальных солнечных электростанций. Вырабатывающие энергию спутники следует оснастить гигантскими зеркалами, фокусирующими солнечное излучение на элементах солнечной батареи. Собранную энергию затем можно будет переправить на микроволновые приемники на Земле. Современные конструкции космических солнечных станций способны распространять микроволны, не нагревающие атмосферу и поэтому не теряющие энергию. Для управления погодой важно направить из космоса микроволны тех частот, при которых они лучше поглощаются водяным паром. Различные слои атмосферы можно будет нагреть согласно заранее продуманному плану, а области внутри урагана и ниже дождевых облаков будут защищены от нагрева, так как дождевые капли хорошо поглощают СВЧ-излучение.
Существует замечательное художественное произведение знаменитого писателя Даниила Гранина "Иду на грозу". В нем рассказывается о самоотверженных исследованиях молодых ученых, которые проводили опасную авиаразведку бушующих гроз с борта плохо приспособленного транспортного самолета с целью найти критические параметры для управления погодой. В романе подобные попытки заканчиваются трагически, но сама идея воздействия на грозовые процессы непосредственно с борта летательного аппарата, находящегося в центре ("глазе") урагана, была очень популярна во второй половине прошлого века. Дальнейшее развитие идея управления штормами и ураганами получила в увлекательнейшем научно-фантастическом романе "Властелины погоды" известного американского популяризатора научно-технических достижений Бен Бова.
В романе удивительно точно с научной точки зрения представлены картины формирования погоды:
"Солнце поднялось над Западным полушарием, согревая своим теплом моря, континенты и покрывающий их словно мантией беспокойный, давящий своей тяжестью на земную поверхность воздушный океан. Атмосфера, получающая энергию от Солнца, закрученная вращением Земли, двигалась словно живое теплокровное существо. В ней пульсировали ветры. Гигантские столбы воздуха вздымались вверх, впитывали влагу и вновь обрушивались вниз, освобождаясь от нее; они собирали тепло тропиков и несли его к полюсам - а вместе с теплом несли жизнь. Над этим не знающим покоя взвихренным слоем атмосферы воздушный океан становился спокойнее, и в нем лишь продолжали стремительно мчаться струйные течения. А еще выше, в потемневшем небе, где вспыхивали метеоры и разреженный воздух становился совершенно непригодным для дыхания, но все же прикрывал Землю от жесткой, мощной солнечной радиации, - в атмосфере зарождались электрические заряды. Постоянно колеблемый солнечными и лунными приливами и отливами, терзаемый магнитными бурями и невидимым межпланетным ветром, воздушный океан исчезает в темных глубинах космоса…
Росла гора. Протяженностью как Альпы, выше Гималаев, гигантская, невидимая гора воздуха формировалась над Атлантическим океаном в районе между Бермудами и Американским континентом. Холодный, плотный воздух опускался с высоты под влиянием низкой температуры и скапливался над поверхностью океана. Гора росла и ширилась, настоящая гора, увенчанная вершиной. Но она двигалась. Она вращалась по часовой стрелке, закручиваясь в спираль над океаном, ветры из-под ее основания устремлялись вдоль моря и его берегов. Высокое давление придавливало ее, выталкивало ее западные отроги чуть ли не на сотню миль внутрь Американского континента. Теплый субтропический воздух с Карибского моря и Мексиканского залива поднимался на север вдоль восточного побережья, неся с собой тепло и влагу. Часть теплого воздуха, более подвижного и легкого, чем сжатая высоким давлением гора, поднялась над холодной, плотной воздушной массой. Вверху она охладилась, водяные пары сконденсировались и облачным душем пролились на землю…
Даже в эти солнечные дни уходящего апреля воздух в Арктике был пронизан холодом. Он висел над макушкой вращающейся Земли, запертый в стенах западных ветров, образующих Арктическое кольцо. Но стоило континентам Азии и Северной Америки прогреться под лучами весеннего солнца, как в подвижной, динамической атмосфере началась сложная перестройка. В западном потоке образовался прорыв - ненадолго, но достаточно для того, чтобы огромная масса полярного воздуха сумела выскользнуть из своей арктической тюрьмы и понеслась к югу. За этим последовала целая цепь событий, захвативших полмира. Холодная воздушная масса столкнула недостаточно устойчивую область высокого давления вниз, вдоль берегов Северной Канады. На всем континенте погода то и дело менялась, пока огромные слои воздуха сталкивались, перемешивались в поисках нового равновесия. Зона высокого давления на Бермудах рушилась под напором новых плотных воздушных масс.
Крохотные островки низкого давления - всего несколько скоплений облаков над побережьем Веракрус - втягивались в узкую щель, зажатую, как в сандвиче, между двумя западными потоками воздуха с высоким давлением. В северо-восточном направлении двигался небольшой шторм, по мере своего продвижения набирая силу и влагу из моря…
К теплым воздушным массам над Новой Англией приблизился сильный холодный воздушный поток из Канады. За вторжением началась битва. Линия фронта растянулась на сотни миль, в нем смешались чернота туч, блеск молний и грохот грома, на землю обрушились дождь и град. Подобно большинству битв, эта кипела насилием. Пики-наковальни грозовых туч ревели на высоте восьми миль, черные и страшные, каждая - сложное сооружение из турбулентных возмущенных потоков. Черные грозовые тучи были обиталищем диких ветров, яростно носившихся вверх-вниз, - окажись там случайный самолет, его сломало бы как соломинку. Тучи с грохотом наступали, забрасывая землю градинами и ослепляя дождем, раскалывая воздух молниями, взмывая даже в стратосферу, где вершины туч сглаживались постоянными сильными ветрами в плоскогорья. Холодный северный поток наступал, вынуждая теплые массы воздуха расставаться со своей влагой, отдавать свою энергию передовому рубежу воздушной массы - линии шквалов. Но, отступив, теплый воздух смягчил холодные потоки, согрел их, и порывы ветра наконец не выдержали, сдались и исчезли, оставив после себя разрозненные грозовые тучи изредка громыхать в небе, пока и они не растаяли под мощными лучами солнца…" (рис. 39).
Рис. 39. Гроза над морем
На открытой местности и водной поверхности разряды положительной и отрицательной полярности наблюдаются одинаково часто, но около 95 % ударов в линии электропередачи… и антенны исходят из отрицательно заряженных облаков. Разряд молнии характеризуется чрезвычайно быстрым, нарастанием тока до пикового значения, как правило, достигаемого за время от 1 до 80 миллионных долей секунды с последующим резким падением тока.
К сожалению, практического воплощения "генератор" погодных условий не получил и до сих пор еще не построен. Тем не менее в США даже были сконструированы специальные самолеты - исследователи штормов на базе печально известного военного разведчика У-2 и современного варианта ЭР-2 (рис. 40). Актуальность проведения поиска в данном направлении не вызывает ни малейшего сомнения, и исследования даже переместились в космос.