Ловцы молний. XX век

В конце первой четверти XX столетия перед учеными во весь рост встала проблема получения высоких и сверхвысоких напряжений. Физикам нужны были сильные электрические поля, для того чтобы быстрее разгонять заряженные частицы и бомбардировать мишени. Во всех странах развивалась работа по изучению строения атома. Электростатические генераторы поднимали напряжение до миллиона вольт. Но этого было мало. Вот если бы удалось заставить работать молнию... В 1928 году трое молодых ученых - Браш, Ланж и Урбан - решили реализовать эту идею.

На горе Дженеросо в Швейцарии, где атмосфера всегда щедро насыщена электричеством, физики подняли на мачтах на высоту примерно около 80 метров металлическую сетку. Это устройство собирало из туч столько электричества, что его потенциал поднимался до 10 миллионов вольт. Очевидцы рассказывали, что опыты производили страшное впечатление и требовали от ученых большого мужества. Иногда напряжение на сетке достигало максимума, воздушный промежуток с оглушительным треском пробивала длинная, более четырех метров, искра. За одну сотую секунды - именно такое время длился разряд - сила тока достигала десятков тысяч ампер!

Браш, Ланж и Урбан пытались полученным напряжением ускорять протоны. Опыты длились до 1933 года, пока в один из грозовых дней Курт Урбан на крошечную долю секунды не потерял бдительность. Может быть, он слишком привык к постоянной опасности, пригляделся к огненным змеям. Однако новая сила - электричество- не допускает небрежности. И молодой человек заплатил за нее жизнью. После этого работы на горе Дженеросо были свернуты. Они оказались слишком опасными и... недостаточно эффективными. Физики научились в лабораториях строить ускорители, разгоняющие заряженные частицы до миллиардов электрон-вольт.

Однако опыты по притягиванию молний, по сведению небесного огня с неба на землю не прекратились. Чтобы изучить природу электрического разряда, нужно было во что бы то ни стало познакомиться с ним поближе. И вот в середине нашего столетия швейцарский профессор Карл Бергер, изучив районы страны, где чаще всего бывают грозы, построил на горе Сан-Сальваторе, в окрестностях Лугано, стальную башню на высоте 915 метров над уровнем моря. Способ оказался весьма эффективным. Ловец молний принимал до сотни ударов атмосферного электричества в год, замерил их силу и составил альбом фотографий с помощью высокоскоростной аппаратуры. Бергер, пожалуй, первым сумел запечатлеть отдельные фазы рождающегося разряда.

Сейчас такие лаборатории имеются во многих странах. Жизнь исследователей в них наполнена ожиданием и беспокойством. Нередко среди ночи тревожные сигналы системы оповещения поднимают их с постелен. Приборы извещают, что напряженность электрического поля в воздухе достигла критической величины и нужно ожидать грозы. В такие ночи все сотрудники уже не помышляют о сне.

Вот стрелки приборов подошли к красной черте. Руководитель эксперимента нажимает кнопку на пульте. И тотчас в некотором удалении от здания лаборатории раздается громкое шипение: примерно метровая ракета срывается с направляющих и, разматывая за собой тонкий провод, уходит в вышину. Едва красножелтая реактивная струя успевает подняться всего на несколько сот метров, как окрестности озаряются мертвенным светом: молния обрушивается с неба и бьет в стартовые направляющие - эксперимент удался.

Ловцы молний разделяют свою "добычу" на "нисходящие" и "восходящие" молнии, в зависимости от их направления. Короткие по времени считаются "ясными" и "холодными", а "горячие" живут в тысячу раз дольше и являются главными причинами пожаров.

При напряжении около 100 миллионов вольт сила тока в молнии может достигать 100 тысяч ампер. Для наглядности напомню, что в электрической лампочке мощностью в 100 ватт сила тока не превышает и половины ампера.

Во время разряда воздух в молниевом канале разогревается до 30 тысяч градусов - это примерно в пять раз больше, чем температура солнечной поверхности. Раскаленная среда резко, как взрыв, расширяется и вызывает ударную волку. Гремит гром.

Людей всегда удивляло то обстоятельство, что пораженные небесным огнем часто оказывались без одежды. В чем тут причина?

Обьяснение нашли сравнительно недавно: когда разряд проходит по поверхности тела жертвы, влага кожного покрова и пот моментально испаряются. Резкое повышение давления паров срывает одежду и обувь с пострадавшего.

По подсчетам статистиков, случаи поражения молнией за последние годы становятся все реже. Однако в 1977 году удар молнии повредил атомный реактор в Стейде. В 1981 году в японский танкер "Хакуйо Мару" (тоннаж 102 тысячи тонн) после освобождения его от сырой нефти ударила молния. Она воспламенила газовоздушную смесь, оставшуюся в танках судна, и в результате от танкера осталась груда пережженной стали.

Громоотводы и стальная арматура железобетонных конструкций надежно предохраняют от грозового разряда людей, находящихся, в помещениях современных зданий. Поэтому в городах гроза практически безопасна.

В наше время одна из задач исследователей - защита чувствительной электроники от атмосферных разрядов. Даже отдаленные разряды способны помешать, внести сбой в работу электронных систем.

Хорошая гроза расходует энергию, равную примерно энергии взрыва атомной бомбы. Мимо такой бесцельной траты энергии люди, конечно, не могли пройти. Однако, несмотря на то что первые предложения по использованию этой энергии относятся еще к прошлому столетию, результаты по их реализации пока невелики.