Я тучи разведу руками: как ученые пытаются приручить природные явления

«Обнинск – первый наукоград России»: населенный пункт в Калужской области Российской Федерации встречает гостей таким многообещающим лозунгом. 

И это не просто слова, ведь здесь расположились добрых полтора десятка научных центров. Среди них – Научно-производственное объединение «Тайфун» Росгидромета. Посещение объединения – часть экспертно-медийного семинара «Сотрудничество РФ и РБ в области гидрометеорологических исследований».

Здесь изучают физику атмосферы, проводят мониторинг загрязнения окружающей среды, развивают геоинформационные технологии, занимаются гидрометеорологическим приборостроением, разрабатывают, изготавливают и испытывают новые методы и средства измерения параметров окружающей среды и ее загрязнения…

Здешние ученые также пытаются обуздать природу. В Институте экспериментальной метеорологии НПО «Тайфун» воссоздают различные метеорологические процессы.

– В этом корпусе находятся 5 уникальных стендов, которые моделируют основные метеопроцессы: сильный ветер, облака, туманы, град. Барокамеры позволяют создать их в условиях лаборатории. Град – самое опасное атмосферное явление, второе – наводнение, возникающее от ливневых осадков. В лабораториях нашего института создаются различные облака, изучаются их свойства и методы воздействия на них, – начинает экскурсию заместитель генерального директора НПО «Тайфун», генеральный директор института экспериментальной метеорологии Владимир Иванов.

IMG_0328

Перед нами лаборатория, в которой находится большая аэрозольная камера. Как поясняет главный научный сотрудник НПО «Тайфун» Александр Дрофа, это инструмент для изучения атмосферных процессов и физики облаков. Камера представляет собой цилиндр, его диаметр – 12 м, высота – 18 м, объем – 3.200 кубических метров. Здесь формируются туманы и «теплые» облака (состоящие только из капель), приблизительно такие же, как наблюдаются в атмосфере.

IMG_0306

IMG_0307

Искусственные облака создают для изучения как механизма их формирования, так и способов воздействия на эти природные явления.

– Изучаем способы рассеивания туманов и облаков, а также методы преобразования их с тем, чтобы получить дополнительные осадки… Наши исследования нужны как для фундаментальной науки, так и для практики. В частности, разрабатываем способ получения дополнительных осадков из облаков. Например, мы создали метод, технологию и специальные реагенты которые вводятся в облако, чтобы дождь образовался быстрее, и его было больше. Это полезно для тех районов, которым не хватает увлажнения. Второй процесс – разработка методов рассеивания тумана и облаков. Это необходимо для улучшения видимости или корректировки погоды. К примеру, в Москве во время праздников уже применяются эти разработки, так называемое рассеивание дождя. Суть в том, что дождь проливается раньше, где-то в Подмосковье, пока облака не доплыли до Красной площади. Еще одна задача, которую пытаемся решить – остановка дождей там, где их избыток, который может превратиться в стихийное бедствие. Предотвращение ливневых осадков – глобальная проблема, решение которой ищут во всем мире. Мы тоже еще не нашли ответ, пока есть только начальные наработки, – вводит в курс своей работы А. Дрофа.

IMG_0308

Затем наглядно показывает, как образуется туман в облачной камере, а также демонстрирует один из способов его рассеивания. Итак, в помещении цилиндрической формы повышают давление, оно становится выше атмосферного на 0,3 атм., затем воздух в ней спускают, соответственно, падают давление и температура, влажность достигает 100 % и вуаля – появляется туман. Все, что происходит внутри камеры, транслируется на экране снаружи.

IMG_0315

Когда туман в камере сгустился, ведущий научный сотрудник отдела моделирования процессов в облаках НПО «Тайфун» Николай Романов демонстрирует свой метод рассеивания. Он разрабатывает способ электрического воздействия на это атмосферное явление. Ученый включает электрический фильтр – и на глазах туман в зоне прибора рассеивается. Фильтр выключается – и оптическая толщина тумана восстанавливается. Пока туман при помощи такого устройства разгоняют только в лаборатории, но в дальнейшем изобретение может пригодиться, например, вдоль взлетных полос аэропортов, чтобы восстановить видимость в сложных погодных условиях.

Когда эксперимент завершился, у нас появилась возможность пробраться внутрь и прочувствовать природное явление, как говорится, на своей шкуре. Оказавшись внутри барокамеры, ощущаешь себя настоящим ежиком в тумане: воссозданное учеными «теплое» облако весьма реалистично.

IMG_0323

Впечатлившись, мы направляемся в другую лабораторию, где идет настоящий снег.

– Перед вами камера объемом 100 кубических метров, диаметром – 3 м и высотой – 18 м. – 5 этажей корпуса НПО «Тайфун». Установка позволяет создавать «холодные» облака – облака верхнего яруса, которые состоят из кристаллов льда. Дело в том, что они мешают наблюдениям из космоса, а ведь космические средства наблюдения в последнее время развиваются, на них возлагают большие надежды. В лаборатории проводятся эксперименты по улучшению условий видения через такие облака: пытаемся наблюдать в другом диапазоне длин волн или сразу 2 спутниками, – продолжает экскурсию В. Иванов.

Капельное облако, созданное в лаборатории, превращается в облако кристаллическое путем снижения температуры до -19 °C и помещения в камеру «зародышей льда» (пыли или других мелких частиц, без которых капли не замерзнут даже при столь низкой температуре). Правда, созданные искусственно снежинки отличаются от тех, к которым мы привыкли: «снег из пробирки» очень мягкий и на ощупь похож на холодную муку.

IMG_0329

IMG_0332

Дело в том, что кристаллы льда слишком маленькие – всего несколько микрон. В природе такие бывают на высоте в десятки километров, а уж потом, снижаясь и приближаясь к Земле, они обрастают новыми каплями и приобретают свою красивую уникальную форму. В «первородном» же состоянии кристаллы представляют собой в основном столбики и пластинки, форма, размер и особенности которых изучаются при помощи компьютера.

IMG_0339

Ученые пытаются выяснить, как эти характеристики влияют на космические приборы, следящие за Землей с орбиты, и каким образом можно улучшить качества спутниковых снимков, которые фиксируют землю сквозь такие облака.

– Образование столбиков и пластинок зависит от температуры среды. При данной температуре (-19 °C), как видим, получаются пластинки, – объясняет младший научный сотрудник института экспериментальной метеорологии НПО «Тайфун» Юрий Андреев.

IMG_0336

Прирученная природа, видимо, решила поприветствовать гостей лаборатории и выразить свое почтение: одна из снежинок получилась вот такой вот романтической формы:

IMG_0338

Пока еще не все секреты раскрыты, и природа продолжает подбрасывать сюрпризы. А это значит, что в ближайшие годы ученым скучать не придется.

 

Фото автора

Самое читаемое