Заклинатель погоди: як керувати дощем та градом?

- Думка про те, що щось потрібно робити з погодою, існувала завжди. У древніх греків були оракули чи жерці, які відповідали за погоду та за потреби викликали дощ. А як у них не виходило викликати дощ, то їм голову стинали. Також вважалось, що якщо бити в дзвони, то буде вплив на атмосферу і люди били в них, поки Папа Римський не заборонив. У XIX сторіччі вирішили, що для того, аби не було граду, потрібно у хмари стріляти з гармат. У Австро-Угорщині в повітря одночасно стріляло більше 10 тисяч мортир - така кількість гармат здатна зробити мотлох із будь-якого супротивника. Пізніше, на початку XX сторіччя, перевірили ефект і зрозуміли, що на відстані 25 метрів мортира вже не розриває газетного листа, а отже і ніякого впливу на атмосферу бути не могло.

«Мортира» на паровій тязі на листівці 1900 року. фото: wikimedia.org

Дещо пізніше почали з’являтись наукові підходи до погодних впливів. І першим, хто подав ідею, що велику роль у створенні опадів грає колоїдальна нестабільність хмар, був Альфред Вегенер, геніальний німецький вчений. Пізніше цю ідею розвинув норвезький вчений Тур Бержерон, а завершив німецький науковець Вальтер Фіндайзен. Колоїдальна нестабільність хмар характеризується тим, що вони складаються з крапель і кристалів. Коли в атмосферу будемо додавати водяну пару, то наступить стан, коли буде перенасичення водяної пари і на ядрах конденсації починають утворюватися крапельки води. Це відбувається тоді, коли тиск водяної пари буде відповідати значенню насичення над поверхнею води. Але виявилось, що тиск водяного пару над поверхнею води і льоду різний. Над водою повинен бути більший тиск для збереження рівноваги по кількості випаруваних та конденсованих молекул ніж над льодом. У цьому і полягає фізика активних впливів. Коли в атмосфері є кристали і краплі, то виходить, що у такій хмарі для крапель буде недостатнє насичення і вони будуть випаровуватись. А для льоду є перенасичення, в результаті чого він наростає і випадає у вигляді опадів. Фіндайзен висловив у 1938 році ідею, що вводячи у хмару додаткові кристали льоду можна боротись з градом та викликати опади. Якщо ввести велику кількість кристалів, то у хмарі може не вистачити води для утворення граду великих розмірів. І навіть якщо там на висоті 6-8 кілометрів утвориться щось з діаметром 1-2 сантиметри, то після проходження рівня ізотерми 0°C (це біля 3-4 км, - Ред.) ці льодинки швидко розтають і випадають на земну поверхню дощем.

На превеликий жаль, Фіндайзен погано закінчив: він був затятим патріотом Германії, входив до складу СС та носив їх форму. Він працював у Празі, а місцеві жителі побоювались німців, особливо з СС. І от в кінці війни, коли почалось повстання в Празі, Фіндайзен почув шум на вулиці, вдягнув свій костюм військ СС та пішов розбиратись. Ну, його одразу і вбили.

У 1946 році Вінсент Шефер з США випадково зробив відкриття. Хоча він не був метеорологом, але саме у цій науці його відкриття було використане. Він займався проблемою маскування військ. І йому в голову прийшла ідея створити штучний туман. Він побудував спеціальну камеру, яку охолоджував і таким чином отримував туман. А одного разу він вирішив зробити ще меншу видимість, переохолодивши туман ще в більшій мірі. Він вніс у камеру шматок твердого СО₂, який відомий у народі як сухий лід. В результаті цього експерименту туман закристалізувався і розсіявся. Таким чином Шефер виявив реагент, із яким 16 листопада 1946 року він піднявся у повітря і засіяв в високо-купчастих хмарах лінію довжиною 20 кілометрі. В результаті утворилась зона кристалізації, а під нею наземні спостерігачі помітили смуги падіння штучних опадів – сніг. Крім того, в межах ділянки довжиною більше 20 кілометрів і шириною біля 4 кілометрів хмара розсіялась. В цьому просвіті повітряні спостерігачі побачили земну поверхню, а наземні – сонце. Цей експеримент показав, що технологію впливів на хмари можна використовувати для вирішення задачі їх розсіювання, а також отримання штучних опадів.

Зліва направо: Ірвінг Ленгмюр, Бернард Воннегут і Вінсент Шефер, «батьки» засіву хмар, перед холодильною камерою в науково-дослідній лабораторії «Дженерал Електрик». фото: rulit.me

Чому хмари розсіюються? Якщо у переохолоджену до мінус 4°C і нижче хмару ввести гранули твердого СО₂, температура поверхні яких близька до мінус 96°C, то це призведе до утворення величезної кількості льодових кристалів (до 1012 при випаровуванні одного грама твердого двоокису вуглецю). В результаті ці кристали «розберуть» усі молекули води, з яких складаються крапельки хмари і хмарний шар зникне. На явищі штучної кристалізації ґрунтуються усі технології активних впливів: збільшення кількості атмосферних опадів, модифікації градових процесів, розсіювання хмар та туманів.

Якщо ж хмара масштабна, пов’язана з циклоном, тобто іде теплий чи холодний фронт, то ви, знайшовши переохолоджену ділянку і засіявши її, отримаєте більше опадів. Після експериментів Фішера в США одразу з’явилась велика кількість комерційних проектів по викликанню опадів.

Згодом такі роботи почали активно розвиватись і в інших країнах. Уже в 1947 році вчені Головної геофізичної обсерваторії під керівництвом В.Я. Нікандрова (Ленінград), Центральної аерологічної обсерваторії (ЦАО) під керівництвом Івана Гайворонського (м. Долгопрудний, Московської області), а також Високогірного геофізичного інституту (ВГІ) під керівництвом Георгія Сулаквелідзе (м. Нальчик) почали дослідження цієї проблеми.

Дещо пізніше такі дослідження розпочались в Україні (Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут (УкрНДГМІ), 1959 рік) та в Грузії (інститут Геофізики академії наук та Тбіліський науково-дослідний гідрометеорологічний інститут (ТбілНДГМІ), 1960 рік, Аміран Карцівадзе та І.П. Ломінадзе).

А коли ви почали працювати у цьому напрямку?

- Я до цих робіт долучився у 1959 році. До нас в Одеський гідрометеорологічний інститут приїжджали емісари і шукали собі аспірантів. Я тоді брав участь в роботі студентського бюро прогнозів погоди. Тож мене хотів взяти до себе професор Б.Д. Успенський, який працював у Центральному інституті прогнозів (ЦІП), м. Москва. Навіть пропонував жити у нього на квартирі перший час, поки він не влаштує мені житло. Але тут з’явився Іван Гайворонський, якому потрібні були сильні та витривалі молоді люди, а я тоді займався парашутним спортом. Тож я пішов до нього, бо який Успенський, коли треба було літати, а мене манило небо. Так я потрапив у ЦАО до лабораторії активних впливів. До 1959 року співробітники цієї лабораторії провели багато експериментів по розсіюванню хмар і туманів, проте вони не могли довго втримати цей просвіт над аеродромом. Тож мені пощастило взяти участь в подальших дослідженнях і створенні інструкції з розсіювання хмар і туманів над аеродромами.

Чи можете згадати випадок, коли активний вплив на погоду мав надзвичайно велике значення?

- Так, були такі випадки. Наприклад, при запуску радянської станції «Луна-9» (1969 рік), вона пішла із відхиленням від траєкторії, її просто треба було відкоригувати. Проте постала проблема: Сімеїзька обсерваторія (Крим), яка спостерігала за польотом, була закрита хмарами. Тоді керівництво космічної програми зв’язалось з нами і два наших літаки дві доби розсіювали хмари над цією обсерваторією. В результаті вона змогла спостерігати станцію Луна-9. Було проведено корегування траєкторії польоту, завдяки чому станція долетіла та сіла на Місяці. Щоб реалізувати цей проект Радянським Союзом було витрачено кілька мільярдів рублів. А на те, щоб врятувати цей проект, ми витратили менше 20 тисяч рублів. І якщо ви думаєте, що інститут за це отримав щось значне, то ви помиляєтесь. Нам прислали фотографії із надписами «Послідовне наближення станції Луна-9 до Місяця». Там була зображена маленька крапка в небі.

Також важливим було забезпечити чисте небо при запуску першого місяцеходу у 1970 році. У нас виникла велика проблема: я почав засівати хмару і відчуваю, що мене вздовж лінії зносить, а, отже, я неправильно розрахував вітер. Я знову визначаю вітер і точно, він відрізняється десь на 15 градусів. Але ж звідки така велика помилка? Ну нічого, я по-новому розрахував усю схему, починаю працювати, а мене знову зносить. І добре, що я здогадався, що ми працюємо на атмосферному фронті і в нас вітер міняє напрям зі швидкістю 1 градус на хвилину. Отже відкрити обсерваторію ніяк неможливо, але ж треба, бо місяцехід летить. Це ж величезні гроші. І от я на висоті 2,5 кілометри (а там менше кисню і мозок працює уповільнено) розраховую складну математичну задачу, в якій визначаю, де я буду літати і який при цьому буде вітер. Вийшло так, що я мав побудувати схему польоту за тим вітром, який буде через 23 хвилини після моменту розрахунків. І нам вдалось розсіяти ту хмару і в результаті той місяцехід долетів нормально, була усього одна корекція.

А які країни окрім США та СРСР займались активним впливом на погодні умови? Чи збільшилась кількість країн, які цим займаються на даний момент?

- Тоді цей напрям активно розвивали в СРСР, США, Італії, Іспанії та в Китаї. В наукових напрямках розсіювання хмар і туманів, збільшення кількості опадів, особливо зимових, а також в розробці засобів впливів на градові процеси ми були лідерами. Наразі у світі активними впливами займаються 52 країни світу. І абсолютним лідером є Китай, у цій країні впливають на погоду на площі більш ніж три мільйони квадратних кілометрів, це третя частина Китаю.

До мене дійшла інформація, що завдяки цьому вони змогли отримати в період з 2005 по 2010 рік більш ніж 250 мільярдів кубічних метрів води у вигляді додаткових опадів. Цього вистачає, аби забезпечити водою більш ніж 400 мільйонів людей. Наразі в Китаї думають над грандіозним проектом, аби впливати на погодні умови над Тибетом і гірським пасмом Кунь Лунь, звідки беруть початок основні річки Китаю. Справа в тому, що Китаю свого часу пощастило з активними впливами, бо в них того часу був прем’єром Ден Сяопін, який у молодості працював у сфері активних впливів і чудово розумів усю важливість цієї технології. Я пам’ятаю, як у 1992 році ми приймали делегацію з Китаю, повозили їх по нашим полігонам у Дніпропетровську, Криму і я розповідав їм про технологію. А це для них тоді було безцінною інформацією. Потім вони запросили нас в Китай, при чому погодились оплатити нам дорогу в обидва боки, та проживання. І це їм було вигідно, оскільки вони затратять кілька десятків тисяч доларів, а отримають інформацію, що принесе сотні мільйонів доларів прибутку. Я тоді побачив, як вони там працюють. В них ще не було ракетних засобів для боротьби з градом і вони стріляли з гармат. Я їм пояснював, що снаряд вибухає в одній точці і вплив не такий великий як від ракети, що йде по трасі і розпилює реагент. А зараз у Китаї вже усе це є і в такій кількості, про яку ми могли б тільки мріяти. Тепер вже вони проводять у себе курси по активним впливам.

Але, якщо взяти відсоток території країни, що захищається від градобоїв, то «попереду планети усієї» маленька Молдова, де захищається більше 75% території.

Навесні 2016 року дрон DAx8 вперше розпилив йодид срібла над Невадою. Зараз для виконання цього завдання готують і великі безпілотні літаки Savant. Дрон-розпилювач дешевше пілотованого апарату. Крім того, у нього є ще одна перевага - висока точність. фото: magspace.ru

Технологія, що принесе мільйони

Чи можливо збільшити кількість опадів у певній зоні? І яка взагалі ситуація з цим в Україні?

- Так, це цілком можливо. У 1986 році мною біла написана інструкція по збільшенню кількості зливових опадів. Такої інструкції у світі більше не було ні в кого. Ми провели випробування цієї технології на площі 500 тисяч гектарів і запровадили її у виробництво. Вона показала відмінний результат. Ми запустили проект по збільшенню зимових опадів в Україні, який тривав п’ять років з 1987 по 1991 рік. Також по моїй методиці працював проект в Молдові, у якої хоч і не вистачало літаків, але вдалось досягнути збільшення зимових опадів на 15-22%. В Україні ж можна було збільшити кількість зимових опадів на 50%. А що нашим чорноземам ще треба? Вода - це головне. Але цей проект закрили. Ми писали в 1995 році президенту письмо із проханням відновити, він дав доручення Кабінету Міністрів розібратись у цьому питанні і Кабмін заявив, що в Україні немає таких коштів, щоб відновити проект. Значить красти, так ресурси є, а виділити на корисну справу $10 мільйонів, так грошів немає. І це при тому, що такі інвестиції дали б країні $50 мільйонів прибутку завдяки збільшенню врожайності усіх культур.

Загальний вигляд азотного генератора ГМЧЛ-А, встановленого на борту літака Ан-26. фото: popmech.ru

Розпилювач рідкого азоту, встановлений на літаку Ан-26. фото: popmech.ru

Чи всяку хмару або туман можна розсіяти?

- Ні, не кожну. Неможливо розсіяти хмари чи тумани у яких додатна температура. Це пов’язане із тим, що при температурі 0°C тиск над водою і льодом стає однаковим і таку хмару чи туман розсіяти неможливо. Навіть при температурі мінус 2–мінус 3°C процес іде дуже повільно і кристали не встигають забрати воду з хмари чи туману. Тобто хмари можна розсіяти, коли вони переохолоджені і мають температуру -4°C або нижче, складаються з крапель рідкої води та мають товщину по вертикалі не більше 600-700 метрів. Якщо хмари будуть потужнішими, то в них проходять такі процеси заміщення мас, що суцільний просвіт не утворюється.

фото: nkj.ru

З такою ситуацією ми зустрілись 9 травня 2010 року, коли мав бути парад і святкування 65-ї річниці перемоги у Другій світовій війні. Я був у себе на пасіці 7 травня, як мені дзвонить директор інституту Володимир Осадчий і каже, що на нього «наїхав» міністр оборони Михайло Єжель, якому тодішній президент Віктор Янукович наказав на свято розсіяти хмари над Києвом. Мабуть Віктор Федорович почув, що в Москві таким займаються. Але директор нагадав, що в нас нічого немає, літаки усі продали і що таке завдання виконати практично неможливо. На що я відповів, що ніхто крім нас це зробити не зможе. І мені ж не потрібна літаюча лабораторія, мені потрібен просто літак, який може перевозити тонну сухого СО₂. Я розповів військовим, що мені потрібно для того, аби виконати це завдання і вони пообіцяли все забезпечити. Бо Янукович у разі невиконання завдання тому міністру просто в пику б заїхав і вигнав би з роботи. Я попросив у військових два літаки Ан-30 і один Ан-26 у якості розвідника та 2-3 тонни твердого СО₂. Дев’ятого травня в 05.00 я вилетів на розвідку і побачив, що на нас насуваються хмари, які були поза межами наших можливостей. Нижня межа хмари була на висоті 3800 м, а температура -8°C, прекрасно. Верхня межа була на висоті 5100-5300, температура -22-23°C, чудово. Але ця хмара була дуже товстою. Ми збільшили дозування твердого СО2 і нам пощастило, але пощастило тому, що не було нижче теплих хмар. Якби такі хмари були б, то їх би ми не змогли розсіяти, вони так би і залишились і ясної погоди на 9 травня не було. Результат нашої роботи зафіксував супутник, показавши поступове зменшення і зникнення хмарного масиву.

А як боротись з градом?

- Провівши дослідження однієї дуже масштабної градової хмари, що пройшла Україною та Молдовою 20 травня 1965 року, я помітив в загальній смузі градобою (довжина більше 130 кілометрів, ширина 30 кілометрів) три менші мезосмуги, що відхиляються вліво на кут біля 20-25°. Причин для цього ніби й не було. Це довго не давало мені спокою, аж поки я не зрозумів, що хмара обертається навколо вертикальної осі, тобто хмара – це вихор з вертикальною віссю. Потім мою здогадку підтвердили за допомогою радару. Це дало мені розуміння того, як краще боротись з градом. Після цього я проводив дослідження в Криму, де градобої захищали 500 тисяч гектарів від граду. Ми розробили метод прогнозування градових хмар, що дозволяло нам визначити ймовірність випадіння граду за 10-15 хвилин до моменту його утворення. Цього було цілком достатньо для вчасного запуску ракет та дії реагенту. На жаль, тепер ця служба під контролем Росії, яка анексувала Крим. Також схожий підрозділ був в Одеській області, який захищав 400 тисяч гектарів садів та виноградників, але його розформували через брак коштів. А в Молдові на захист від граду щорічно виділяють $2 мільйони, від цих інвестицій вони мають прибуток у 10 разів більший через те, що не побило виноградники, сади, тютюн, який є дуже дорогим, та інші культури. Крім того спеціальними дослідженнями було встановлено, що вплив на градові хмари збільшує кількість опадів на 25-30%, але вже у вигляді дощу. Це ще дає Молдові додатковий прибуток у розмірі $10-20 мільйонів. А в Україні ніяк не зрозуміють, що проект, який дає більше 1000% прибутку, треба фінансувати

А для чого ще можливо використовувати активні впливи?

- Звісно, в першу чергу можна розсіювати хмари над аеродромами. Хоча тепер апаратура заходу на посадку вже більш сучасна, проте пілоту значно комфортніше сідати на аеродром при візуальній видимості, ніж по приладах. Тай ризик в такому разі суттєво зменшується. Вже у 1964 році була створена мережа аеропортів, де використовувалась ця технологія. Літали Лі-2 зі спеціальними установками. Це були Внуково та Шереметьєво у Москві, аеродроми у Києві, Мінську, Дніпропетровську, Свердловську, Алма-Аті, Ташкенті та Хабаровську. Або була ще ситуація у 1993 році. У нас на Поділлі стояв три тижні туман. В результаті цього на дротах електропередач утворювались такі пласти льоду, що вони не витримували і обривались. Було порвано тисячі кілометрів дротів, села залишились без електрики, було завдано величезних збитків. А достатньо було послати туди 3-4 літаки, навіть таких як Ан-2 і розсіяти той туман хоча б на кілька годин. Сонце б розтоплювало лід на тих дротах і вони б не порвались.

Засівання хмар гігроскопічним порошками з літака. фото: МЕТОДЫ И СРЕДСТВА МОДИФИКАЦИИ ОБЛАКОВ, ОСАДКОВ И ТУМАНОВ
 

Чи можливо відновити службу активних впливів в Україні і що це може дати?

- Так, це цілком можливо, але на це потрібні кошти і час, оскільки немає ні обладнання, ні команди. Я би міг, скажімо, за декілька років підготувати спеціалістів. Якби були кошти, то я би міг створити так звану тріаду по активним впливам. Це наземні ракетні пункти, мобільні пункти з ракетами на автомобілях і авіаційні ракети з маршовими двигунами. Це б дозволило вирішувати усі питання з градом та збільшенням кількості опадів. Уявімо собі ситуацію, прогноз показує, що в Карпатах може бути катастрофічна злива. Я застосовую літакову компоненту, літаки підлітають до хмар, які ще не доросли до грозової стадії і запускають у них ракети, тим самим викликаючи з них опади. А якщо ці хмари вже грозові, то опади з них ніби розмазуються по великій площі і не викликають повенів та інших негативних наслідків. А завдяки збільшенню опадів у південних регіонах України ми можемо суттєво підвищити врожайність сільгоспкультур. У разі великої спеки можна створити кристалічну хмару на висоті 5-7 кілометрів і вона створить затінення, що дасть можливість зменшити температуру навколишнього середовища. В цілому маємо підстави для твердження, що технології активних впливів можуть мати важливе значення для забезпечення економічної і воєнної безпеки України.

А скільки буде коштувати для приватного підприємця наприклад збільшити кількість опадів?

- Ну, давайте підрахуємо. Зараз один виліт літака коштує приблизно $3000 за годину. І якщо я буду мати проект, скажімо на 500 тисяч гектарів, то мені за зиму потрібно буде налітати приблизно дві тисячі годин, це буде коштувати шість мільйонів доларів. Але це дасть прибуток у розмірі приблизно $30 мільйонів за рахунок збільшення врожайності усіх сільськогосподарських культур. Ще при роботі проекту по збільшенню кількості зимових опадів у 1987-1991 роках я розрахував, що тонна води коштувала від 0,5 до 1 копійки. І це не та вода, що з річок чи підземних вод, яка містить в собі важкі метали та залишки отрутохімікатів, а це чиста вода з атмосфери. Та це ж золоте дно, ця технологія – це та золота курка, яка несла золоті яйця, але у нас знайшлись мудреці які цю золоту курку зарізали і з’їли.