Вальсирующий дьявол
До сих пор остаются необъяснимыми самые разные феномены, сопровождающие торнадо. Чего стоят, например, стёкла, без малейших трещин пробитые галькой, или деревянные дома, пробитые насквозь досками. Если эти случаи ещё как-то объясняются огромными скоростями по краям вихря, то как объяснить деревянные щепки, застрявшие в пробитых ими насквозь рельсах, или соломинки, воткнутые в бетонную стену, как иглы в подушку. Одними гиперзвуковыми скоростями объяснить такое трудно, и поэтому некоторые исследователи поговаривают о возможных пространственно-временных аномалиях внутри смерча.
В Северной Америке его называют просто и деловито – торнадо (от испанского tornado – вращающийся). На Руси у этого явления более эмоциональное название – смерч, вбирающее в себя большое разнообразие близких смыслов. Происходит оно от древнерусского слова «смърчь» (облако) и сродни таким однокоренным словам, как «сумрак», «мрак», «морок» (нечто одуряющее, помрачающее рассудок), «мерячение» (состояние изменённого сознания, массовый психоз)... Все эти слова как нельзя точно подходят грозному природному явлению. Вот леденящие душу воспоминания одного из моряков, пережившего встречу с ним:
«Пароход «Даймонд» заканчивал погрузку, когда послышался чей-то испуганный крик:
– Смерч! Смотрите, смерч!
Смерч находился уже не далее чем в полукилометре от нас. Формой он был похож на перевёрнутую воронку, горло которой соединялось с такой же воронкой, спускавшейся с тяжёлых облаков. Он непрерывно менял свою форму, то раздуваясь, то сужаясь, и нёсся прямо на нас. Море клокотало и пенилось у его основания, словно гигантская чаша с кипящей водой. Мы кинулись на корму, чтобы спуститься в лодки, но вихрь, изменив направление, промчался вдоль борта парохода, захватил в свой водоворот нагруженную людьми шлюпку, отступил на мгновение и снова двинулся на нас. Он потопил вторую лодку, а с третьей поиграл, как кошка с мышью, заполнил её водой и отправил на дно.
Потом произошло непонятное. Смерч устремился вверх. Вместо оглушительного грохота клокочущей воды послышалось раздирающее уши шипение. Под крутящимся столбом стала вздыматься водяная гора, «Даймонд» накренился на левую сторону, черпая воду бортом. Вдруг страшная колонна разорвалась, море выровнялось, и смерч исчез, словно мы видели его во сне…»
В России смерчи не так часты, как в Америке, но последствия их тоже впечатляют.
Так, легендарный московский смерч 1904 года помнят уже более ста лет. В жаркий летний день 29 июня в 17 часов из тёмного грозового облака высотой около 11 километров под вспышки молний и грохот грома на южное Подмосковье свесилась серая остроконечная воронка. Навстречу ей поднялся столб пыли, и вскоре концы обеих воронок соединились. Колонна смерча разрослась до полукилометра в ширину и двинулась на Москву. По пути она зацепила деревню Шашино: в небо взлетели избы, вокруг воздушного столба с бешеной скоростью летали обломки построек и куски деревьев. А в нескольких километрах западнее этого вихря, вдоль железной дороги через Климовск и Подольск, на север продвигался второй – так называемый «братский» смерч. Вскоре оба врезались в московские районы, широкой полосой пройдя через Лефортово, Сокольники, Басманную улицу, Мытищи... Кромешная мгла сопровождалась страшным шумом, рёвом, свистом, молниями и небывало крупным градом – до 600 граммов весом. Прямое попадание таких градин убивало людей и животных, ломало толстые ветви деревьев...
Одна из пожарных команд приняла смерч за столб дыма и поспешила на тушение пожара. Но смерч в секунды раскидал людей и лошадей, разбил в щепки пожарные бочки и направился к Яузе и Москве-реке. Вода сначала вскипела и забурлила, как в котле. А затем очевидцы наблюдали поистине библейскую картину: смерч высасывал из рек воду до самого дна, та не успевала смыкаться, и какое-то время виднелась траншея. В Лефортовском парке погибла роща столетних деревьев, пострадали старинный дворец и госпиталь. Сотни домов по пути смерча превратились в развалины. Погибло более ста человек, сотни были ранены и покалечены. На Немецком рынке (район метро «Бауманская») смерч поднял в воздух полицейского, который «вознёсся в небо, а затем, раздетый и избитый градом, упал на землю» в двухстах саженях от рынка. А железнодорожная будка с обходчиком, пролетев 40 метров, рухнула на железнодорожное полотно. Чудом обходчик остался жив... Любопытно, что разгул стихии продолжался в Лефортове всего две минуты.
В этом нет ничего удивительного: подобные бешеные вихри живут недолго, иногда до получаса, но изредка появляются и долгожители. Таким рекордсменом-убийцей считается Мэттунский смерч 1917 года. Он прожил 7 часов 20 минут, преодолев за это время 500 километров и убив 110 человек. Увы, такие жертвы – не исключение. Ежегодно от торнадо погибает от двухсот до шестисот человек. Материальный ущерб от смерчей – сотни миллионов долларов.
Рождение «воздушных убийц»
Откуда берутся эти «воздушные убийцы» и почему обладают такой чудовищной силой?
Учёные имеют неплохое представление о причинах зарождения смерчей. Но точно прогнозировать их характеристики наука ещё не умеет. Трудности – в отсутствии реальных измерений внутри торнадо. Сейчас американские учёные (а в США смерчи возникают примерно в 50 раз чаще, чем в Европе) ломают голову, как создать бронированную передвижную лабораторию, достаточно манёвренную, чтобы нагнать торнадо, и в то же время настолько тяжёлую, чтобы смерч не мог унести её.
Пока наука располагает лишь общими сведениями о торнадо. Например, известно, что типичный смерч чаще всего зарождается в грозовом облаке, а затем спускается вниз в виде длинного, в несколько сотен метров, «хобота», внутри которого быстро вращается воздух. Видимая часть торнадо иногда достигает полутора километров в высоту. На самом же деле смерч может быть раза в два выше, просто его верхняя часть скрыта нижним слоем облаков.
Но нередко смерч рождается и при абсолютно безоблачной жаркой погоде. Нагретый от земли воздух восходящим потоком устремляется вверх, создавая внизу, около земли, зону пониженного давления. Над некоторыми, более нагретыми местами земли такой восходящий поток, а значит, и разрежение воздуха сильнее. В эту зону пониженного давления, в «око» будущего торнадо, со всех сторон устремляется тёплый воздух. Поднимаясь вверх, он закручивается (в Северном полушарии, как правило, против часовой стрелки), создавая воздушную воронку. Нечто подобное, только направленное вниз, мы наблюдаем, открыв пробку в наполненной водой ванне или раковине. Сначала вода просто устремляется вниз, но вскоре вокруг отверстия возникает воронка вращающейся воды.
Вращающаяся воронка действует как сепаратор: центробежные силы оттесняют из центра на периферию более тяжёлый влажный воздух, который создаёт плотные стенки воронки. Их плотность в 5–6 раз больше, чем у обычного воздуха, а масса воды в них во много раз больше массы воздуха. Смерч средней силы – с диаметром воронки 200 метров – имеет толщину стенок порядка 20 метров и массу воды в них до 300 тысяч тонн.
Вот впечатления чудом спасшегося армейского капитана Роя С. Холла из штата Техас, который 3 мая 1943 года со своей семьёй побывал в центре подобной воронки. «Изнутри, – вспоминал Холл, – она выглядела как непрозрачная, с гладкой поверхностью стена толщиной около четырёх метров, окружавшая колоннообразную полость. Она напоминала внутренность эмалированного стояка и простиралась вверх более чем на триста метров, слегка покачивалась и медленно выгибалась на юго-восток. Внизу, у дна, судя по кругу передо мной, воронка составляла около 50 метров в поперечнике. Выше она расширялась и была частично заполнена ярким облаком, мерцавшим, как люминесцентная лампа». Когда вращающаяся воронка качнулась, Холл увидел, что вся колонна как будто составлена из множества огромных колец, каждое из которых двигалось независимо от остальных и вызывало волну, пробегавшую сверху донизу. Когда гребень каждой волны достигал дна, вершина воронки издавала звук, напоминавший щёлканье бича. Холл в ужасе наблюдал, как торнадо буквально в клочья разорвал соседский дом. По словам Холла, «дом будто растворялся, разные его части уносились влево, словно искры от наждачного круга».
Недавно выяснился ещё один интересный факт: оказывается, торнадо и смерчи – не просто воздушные воронки, они состоят из огромного количества более мелких смерчей. Это чем-то напоминает толстый перекрученный корабельный трос, сплетённый из нескольких тросов поменьше, которые, в свою очередь, состоят из ещё меньших – вплоть до элементарных нитей.
Опасные проделки
Движутся торнадо обычно по ветру со скоростью автомобиля – от 20 до 100 километров в час. Граница зоны опустошения может быть очень резкой: иногда на расстоянии всего нескольких десятков метров от неё стоит почти полный штиль.
В отдельных случаях скорость вихря на периферии воронки достигает 300–500 километров в час, а иногда, по косвенным оценкам, может даже превышать скорость звука – более 1300 км/ч. При таких колоссальных скоростях вращения центробежные силы создают внутри вихря сильное разрежение, иногда в несколько раз меньше атмосферного. Часто разница давлений внутри и снаружи смерча настолько велика, что закупоренные ёмкости, накрытые центром («оком») смерча, просто взрываются изнутри. Так разлетаются в клочья газовые баллоны, цистерны, баки, речные бакены... Нередко, когда смерч целиком накрывает дом с запертыми дверями и закрытыми окнами, из-за огромной разницы внутреннего (обычного атмосферного) давления и пониженного наружного строение буквально лопается. Точно так же смерч иногда взрывает капитанские рубки на судах.
Добавим к этой картине шипение, пронзительный свист или ужасающий рёв – как будто одновременно работают десятки реактивных двигателей... Бывает, что вблизи смерча людей не только охватывает паника, но и появляются странные физиологические ощущения. Полагают, что их вызывают сильные ультра и инфразвуковые волны, которые находятся за пределами слышимого диапазона.
Впрочем, со смерчами связано немало и курьёзных случаев. Так, 30 мая 1879 года так называемый «ирвингский смерч» во время церковной службы поднял на воздух деревянную церковь вместе с прихожанами. Перенеся её на четыре метра в сторону, смерч удалился. Прихожане отделались лёгким испугом. В Канзасе 9 октября 1913 года прошедший по небольшому саду смерч вырвал с корнем крупную яблоню и разорвал её на куски. А улей с пчёлами в метре от яблони остался невредим. В штате Оклахома смерч унёс двухэтажный деревянный дом вместе с семьёй фермера, шутки ради оставив невредимой лестницу, которая когда-то вела на крыльцо дома. У старенького «форда», стоявшего рядом с домом, смерч вырвал два задних колеса, но кузов оставил целёхоньким, а стоявшая под деревом на столе керосиновая лампа продолжала как ни в чём не бывало гореть. Случалось, что куры и гуси, попавшие в зону смерча, взлетали высоко в воздух, а возвращались на землю уже ощипанными.
Истощив свою энергию, смерч расстаётся с тем, что успел в себя втянуть по пути следования. Сам он исчезнет, а гроза с ливнем сильно удивят. Вода из высосанного вихрем пруда или болотной речушки красноватого цвета может вернуться на землю в виде цветного дождя. Нередко выпадают дожди из рыбёшек, медуз, лягушек, черепах... А 17 июля 1940 года в деревне Мещёры Горьковской области во время грозы выпал дождь из старинных серебряных монет времён Ивана Грозного. Очевидно, они были извлечены из неглубокого клада, вскрытого и «похищенного» смерчем.
Запрячь торнадо!
Для чего учёные тратят столько сил на изучение смерчей и торнадо?
Ну конечно, чтобы научиться предотвращать или хотя бы ослаблять их ярость. А кроме того, хочется понять, как и откуда смерчи получают колоссальную энергию, и, может быть, создать соответствующие технологии.
А энергия действительно гигантская. Самый обычный торнадо радиусом в километр и скоростью 70 метров в секунду по выделяемой энергии сравним с атомной бомбой. Мощность потока в смерче порой достигает 30 гигаватт, что в два раза больше суммарной мощности двенадцати самых крупных гидроэлектростанций Волжско-Камского каскада. Конечно же, заманчиво освоить вихревые технологии для экологически чистого производства электроэнергии.
Но «запрячь» торнадо привлекательно и по другой причине. Теория смерча может помочь в создании принципиально новых типов устройств и приборов: от антигравитационных платформ и левитирующих устройств (так называемых лифтеров) до пылесосов, от погрузочно-разгрузочных устройств до хлопкоуборочных машин и тому подобной техники.
Огромная подъёмная сила внутри смерча подсказывает, что здесь лежат и интересные решения для авиации и космонавтики. Такие работы проводились ещё в Третьем рейхе. Основным идеологом их был австрийский изобретатель Виктор Шаубергер (1885–1958), сделавший, пожалуй, самые фундаментальные открытия XX столетия и своей вихревой теорией открывший человечеству совершенно новые источники энергии. Он обнаружил, что вихревой поток при определённых условиях становится самоподдерживающимся, то есть для его формирования больше не нужна внешняя энергия. Энергию вихря можно использовать как для выработки электроэнергии, так и для создания подъёмной силы в летательных аппаратах.
Учёный был заключён нацистами в концентрационный лагерь, где был принуждён работать над проектом летающего диска, использовавшего его вихревой двигатель – так называемый левитатор Repulsine. Небольшой, величиной немногим больше сегодняшнего бытового пылесоса, аппарат, по оценке специалистов, создавал вертикальную тягу не меньше тонны. Опытный образец «летающей тарелки» был изготовлен и даже прошёл лётные испытания. Но запустить его в серийное производство гитлеровцы не успели, и дискообразный летательный аппарат в конце войны был уничтожен.
Переправленный после войны в США, Шаубергер восстанавливать свой двигатель для американских военных отказался наотрез. Он верил, что его открытия послужат мирным и благородным целям. В 1958 году один американский концерн обманным путём получил у Шаубергера, не владевшего английским языком, подпись под документом, в котором тот завещал все свои записи, аппараты и права на них этому концерну. По договору Шаубергеру запрещалось проводить дальнейшие исследования. Узнав о чудовищном обмане, великий изобретатель вернулся в Австрию, где через пять дней в полном отчаянии умер. Никаких сведений об использовании его изобретений завладевшим ими концерном до сих пор нет.
Несмотря на некоторый прогресс в изучении смерчей, то немногое, что знают учёные об этом феномене, иногда не согласуется ни с какой логикой.
Почему, например, часть громадной энергии многокилометрового грозового облака вдруг концентрируется на небольшой площади воздушного вихря? Какими силами поддерживается встречное течение воздуха внутри «хобота» – по его оси вверх, а на периферии – вниз? Почему столб имеет такую резкую внешнюю границу? Что придаёт воронке смерча стремительное вращение и чудовищную разрушительную силу? Откуда смерч черпает энергию, позволяющую ему существовать, не ослабевая, по нескольку часов?
Когда-то капитаны кораблей старались избежать опасной встречи с морским смерчем, стреляя в приближающийся водяной столб из пушек. Иногда это помогало, и от удара ядра вихрь распадался, не причинив вреда кораблю. Сегодня расстреливают с самолёта место примыкания уже появившегося «хобота» к облаку. Иногда это помогает: опасный вихрь отрывается от облака и распадается. А ещё обрабатывают специальными реагентами потенциальные источники торнадо – материнские облака, вызывая конденсацию влаги и выпадение дождя.
И всё же гарантированных способов предотвратить торнадо учёные не знают. А потому ещё долго грозные «вальсирующие дьяволы» будут совершать свой разрушительный танец, наводя страх и неся с собой гибель и разрушения.