Бажання людини керувати погодою з'явилося ще в стародавні часи. Але ні ритуальні танці, ні заклинання не давали належного ефекту. З тих пір спливло багато води. Людина скорила природу, перетворив її в свою майстерню. Ми використовуємо нашу планету і її ресурси на власний розсуд. А що з погодою і кліматом? Наскільки підвладні вони нам сьогодні?
Що таке погода і що таке клімат
Для початку дещо прояснити, що таке погода і клімат і чим вони відрізняються один від одного. Фактично ми живемо на дні повітряного океану, який називається атмосферою. Це гігантський океан, що володіє ні з чим незрівнянну енергією. Маса атмосфери Землі становить 5,1-5,3 · 1018 кілограмів, або інакше 5,1-5,3 квінтильйонів кілограмів (один квінтильйон - це, простіше кажучи, мільярд мільярдів). Завдяки гравітації Землі атмосфера не тільки утримується близько планети, а й обертається разом з нею як єдине ціле.
Термін «погода» відноситься до стану атмосфери в конкретний момент. Погодні явища, такі як дощ, сніг, туман і так далі, відбуваються в нижній частині атмосфери - починаючи від поверхні Землі і до висоти приблизно 11 кілометрів (так званої тропосфери), і частково в наступному вищому шарі - стратосфері, до 50 кілометрів над рівнем моря. До речі, саме в тропосфері, нижньому шарі земної атмосфери, міститься більше 80% всієї маси повітря і близько 90% всього наявного в атмосфері водяної пари.
Погода, як стан атмосфери в поточний момент і в конкретному місці, має цілий ряд значущих характеристик. Значущих як з точки зору комфорту людини, так і для сільського господарства або ведення військових дій. Ці характеристики, звані також метеорологічними елементами, включають в себе температуру і вологість повітря, величину атмосферного тиску, напрямок і силу вітру, наявність атмосферних опадів, атмосферні явища (тумани, хуртовини, грози), дальність видимості і так далі. І, що важливо розуміти, як для прогнозування погоди, так і для управління нею, всі вони взаємопов'язані між собою.
В цілому, погода в тій чи іншій місцевості змінюється у рамках певних параметрів, які встановлені в результаті багаторічних спостережень. Середній статок атмосфери за тривалий період часу в конкретній місцевості називається кліматом. По суті, клімат - це багаторічний режим погоди.
Способи управління погодою
Основна технологія корекції погоди полягає в активному впливі на хмари. Найвідоміший спосіб полягає в їх «засіву» хімічними реагентами. Завдяки цьому можна змусити хмара пролитися дощем або розсіятися. У тому числі можна викликати дощ там, де йому пролитися можна, щоб він не пішов там, де йому йти точно не можна.
Власне, треба сказати, що хмари, а також такі атмосферні явища, як дощ, сніг або град, можливі на нашій планеті тому, що температурні умови нижніх шарів атмосфери Землі дозволяють воді перебувати у всіх трьох агрегатних станах - в газоподібному, твердому і рідкому. Впливаючи на хмари за допомогою реагентів, можна домогтися переходу води з одного стану в інший.
Ще в середині минулого століття було встановлено, що йодид срібла і йодиду свинцю сприяють появі центрів кристалізації води в хмарах. При «посіві» реагентами (а зараз застосовують залежно від видів хмар також гранули вуглекислоти, порошки цементу, тальку або гіпсу) в хмарах відбувається передчасна кристалізація вологи, і в результаті відбувається випадання опадів. Розпорошуються реагенти, як правило, з літаків. Схожим чином ведеться і боротьба з градом.
Спосіб полягає в наступному. Градини утворюються в хмарах в результаті замерзання вологи на ядрах кристалізації. На відміну від дощу, такі кристали не встигають розтанути на підльоті до поверхні і випадають у вигляді граду. Якщо в хмарі таких ядер кристалізації мало, то утворилися градини досягають великих розмірів і тим самим здатні завдати значної шкоди сільськогосподарським насадженням, майну і навіть людям.
Щоб запобігти зростанню градин в хмарі, потрібно збільшити кількість центрів кристалізації. З використанням протиградових ракет або спеціально обладнаних літаків в хмари вносять реагенти, які виступають додатковими центрами кристалізації. Штучні, привнесені в хмару ядра кристалізації вступають в конкуренцію за вологу, що міститься в хмарі, з природними. В результаті виходить більше крижинок, які мають менший розмір. На шляху до поверхні вони розтануть і перетворяться в краплі дощу, або випадуть у вигляді дрібної крижаної крупи, яка вже не буде представляти ніякої небезпеки.
Аналогічним чином проводяться роботи і по розсіюванню туманів. Практичну господарську значимість це має в районах аеропортів, так як дозволяє збільшити дальність видимості і забезпечує зліт і посадку літаків.
Ось тут би й продовжити, але інші способи корекції погоди широкого господарського застосування поки не знайшли і залишаються на стадії експериментів. Але про деякі цікаві експерименти сказати варто.
Так, цікаві досліди, в яких передбачається вплив на хмари за допомогою лазерів. Такі експерименти вже проводяться науковцями в усьому світі. На думку експертів, необхідну для випадання опадів концентрацію водяної пари можна створити за допомогою лазерного променя. Лабораторні тести показують, що позбавлені електронів атоми утворюють в повітрі позитивно заряджені ядра кристалізації. В результаті практично так само, як і в випадку з хімічними реагентами, відбувається зростання крижаних або дощових крапель. Але якщо при використанні йодистого срібла або сухого льоду потрібно хмара, то при використанні лазера можна обійтися і без нього. Дощ, по завіреннях учених, можна буде викликати на порожньому місці, буквально взявши вологу з атмосфери. Одним з перешкод при використанні цього методу був ефект розсіювання лазерного променя в атмосфері. Але, за повідомленнями ЗМІ, американським ученим вдалося його подолати.
Не бажають залишатися осторонь і вчені з Об'єднаних Арабських Еміратів. Що не дивно, адже в жарких країнах необхідність в дощі відчувається особливо гостро. Під час одного з дослідів за викликом дощу в пустелі розмістили кілька гігантських іонізаторів. З їх допомогою в небо піднімаються негативно заряджені іони. Вони притягують частинки пилу, а ті збирають навколо себе вологу з повітря.
Проекти зміни клімату
Управляти поточною погодою - це одне, а цілеспрямовано змінювати клімат на обраної території - це зовсім інше. Підвищити або, навпаки, зменшити середньорічну температуру, збалансувати кількість опадів або зупинити вітру - заповітна мрія багатьох ентузіастів. Ось тільки робити це ми поки не навчилися. Але проекти зміни клімату є, і досить цікаві.
Якщо говорити про Росію, то особливий інтерес представляють проекти по зміні клімату в далекосхідних регіонах нашої країни. Депутати міської думи Владивостока, наприклад, не так давно пропонували змінити русло річки Амур. Це призведе до зміни руху морських течій в Японському морі і Татарській протоці, а в результаті - до поліпшення клімату на всьому Далекому Сході. Однак ідея вплинути на морські течії з метою зміни клімату в Примор'ї не нова. У далекому 1894 року надійшло пропозицію перекрити греблею Татарський протоку, що відокремлює Сахалін від материка. Інша ідея, що з'явилася в радянські часи, навпаки, пропонувала розширити протоку в найвужчому його місці - протоці Невельського. Це дозволило б направити в Охотське море тепле Цусимское перебіг. Звідки така увага до Примор'я не дивно. Адже Владивосток знаходиться на тій же широті, що і Сочі, але клімат має зовсім не південний. Та й тема підігріву територій за допомогою морських течій досить приваблива.
Не варто забувати, що клімат Європи визначається багато в чому Гольфстрімом - теплою течією в Атлантичному океані. От якби такий перебіг було у нас на Далекому Сході, то Тихоокеанське узбережжя Росії від Владивостока до Магадана було б дуже зручним місцем для проживання.
Але змінити клімат можна не тільки змінюючи напрямок морських течій. Більш глобальний план зміни природних умов, результати реалізації якого повинні були торкнутися клімат в багатьох регіонах нашої країни, спробували реалізувати в кінці сорокових років минулого століття. В історію він увійшов як «Сталінський план перетворення природи». План, розроблений провідними вченими країни, передбачав два основних способи впливу на природу: створення лісонасаджень та штучних водойм.
У степових і лісостепових районах країни, від України до Казахстану, передбачалося висадити вісім великий лісосмуг, протяжність яких перевищувала б 5300 кілометрів, а загальна площа лісопосадок склала б 112 000 гектарів. Лісосмуги повинні були захистити від суховіїв - жарких південно-східних вітрів. Одночасно почалося створення широкої мережі зрошувальних систем. Створено кілька тисяч ставків і водойм. Для прискорення лісопосадок були розроблені лісогосподарські машини для одночасної семиполосний посадки дерев.
Якби план вдалося реалізувати, то це призвело б до зміни клімату на площі, рівній територіям Франції, Великобританії, Італії, Бельгії та Нідерландів разом узятих. Клімат став би більш прийнятним для сільського господарства. Урожай з сільськогосподарських полів на цій території міг би забезпечити продовольством половину жителів Землі. Але після 1953 року виконання плану було згорнуто.
Іншим регіоном Землі, де уряду гостро зацікавлені в керованому зміну клімату, є Близький Схід. Особливо нафтовидобувні країни Аравійського півострова, у яких і гроші для вражаючих і дорогих проектів є. Об'єднані Арабські Емірати, для того щоб змінити свій посушливий клімат, вирішили звести штучну гору. 400 мільйонів доларів виділили влади Еміратів вченим з Національного центру метеорології та сейсмології і Національного центру атмосферних досліджень (США). Належить визначити загальний розмір штучного споруди, його висоту і положистість схилів, а також в якому районі країни найкраще її побудувати. Близько гори будуть формуватися дощові хмари, які в подальшому можна буде розганяти по різних районах країни.
До речі, на думку вчених, для зміни клімату в Примор'ї чіпати течії не обов'язково. Будівництво гірського хребта на півночі Приморського краю (якщо це коли-небудь стане можливим) запобіжить проникненню в регіон холодного повітря. В результаті чого у Владивостоці взимку стане тепліше. А ось будівництво не хребтів і навіть не гір, а стін, на думку американських вчених, дозволить знизити загрозу виникнення торнадо. Три стіни висотою 300 метрів кожна, побудовані в різних частинах Сполучених Штатів, дозволили б запобігти торнадо, а разом з ними і багатомільярдні збитки, які ті приносять.