Российские ученые предложили новый метод стимулирования дождя

Действенный способ стимулирования дождя способен действовать даже при небольшой относительной влажности

Последние годы летняя погода не радует Центральный регион России обильными дождями. Для предотвращения массовых летних пожаров и борьбы с засухой необходим действенный способ стимулирования дождя, способный действовать даже при небольшой относительной влажности. Один из таких способов предлагает заведующий лабораторией Космических лучей ФИАН, ведущий научный сотрудник Виктор Павлюченко.

Глобальный дефицит пресной воды в мире нарастает угрожающими темпами, поэтому проблема обеспечения питьевой водой и доступ к ее потреблению признаются ООН одними из важнейших целей на ближайшие годы. Так, на 58-й сессии Генеральная Ассамблея ООН объявила 2005-2015 годы Международным десятилетием действий «Вода для жизни», а в 2007 году период с 2010 по 2020 годы – Десятилетием ООН, посвященным пустыням и борьбе с опустыниванием.

Между тем не только в мире в целом, но и конкретно в России проблема с водой может стать еще острее, чем с нефтью. Знаменитые фотографии высохшего Аральского моря со стоящими посреди суши кораблями пестрят в газетах и Интернете, а последние годы каждое лето в Центральном регионе России на месте лесов пылают огромные костры. Однозначного метода борьбы с этими явлениями нет. Существующие средства способны создать искусственные осадки только в том случае, когда влажность дождевого облака составляет не менее 95%.

Сотрудник ФИАН, кандидат физ.-мат. наук Виктор Павлович Павлюченко решил разобраться, действительно ли ничего нельзя придумать, и пришел к выводу, что искусственно вызвать осадки там, где они так необходимы, все-таки можно.

Рассмотрим два противоположных фактора формирования погоды и климата – циклон и антициклон. Циклон – это область низкого давления. Воздух поднимается вверх в виде воронки против часовой стрелки в Северном полушарии. При подъеме вверх воздух охлаждается, водяные пары конденсируются, и в результате выпадают осадки. Антициклон – область высокого давления. Воздух перемещается в противоположном циклону направлении по часовой стрелке. Холодный воздух нагревается, иссушается и осадков практически не выпадает.

«Циклон и антициклон – это глобальные процессы. Бороться с антициклоном бессмысленно, так как его энергетика превышает возможности человека. Но для того, чтобы вызвать дождь над какой-то локальной поверхностью, мы можем использовать принцип циклона. Упрощенно говоря, этот принцип заключается в том, что есть определенная зависимость относительной влажности, температуры и высоты, и если путем поднятия охладить воздух до соответствующей температуры, то водяные пары начнут конденсироваться. Например, если на улице 40 градусов жары и 30-процентная влажность, то нужно поднять его до отметки, где температура – 20 градусов, и уже начнется конденсация», – говорит Виктор Павлюченко.

Однако для того, чтобы началась конденсация паров, необходимы центры или «зародыши» конденсации. К таким зародышам относятся пыль, аэрозоли, сажа, пепел и другие мелкие частички. Но особенно эффективно, когда они еще и отрицательно заряжены. Получается, что для того, чтобы вызвать дождь, нужно ответить на два главных вопроса – как поднять воздух и где взять электрические ионы.

Ответ на второй вопрос лежит в атмосфере Земли. Оказывается, между поверхностью Земли и ионосферой, которая находится на высоте 50 км, есть постоянная разность потенциалов около 300-500 киловольт. Это – огромное напряжение, которое на первых трех километрах распределяется примерно по 100 вольт на метр. Это приводит к тому, что вблизи поверхности Земли, до высоты в 2 км, разность потенциалов составляет около 200 киловольт. То есть нужно просто поднять заземленный проводник на такую высоту, и ионы образуются сами собой за счет коронирующего разряда.

Первый вопрос несколько посложнее, и ответ на него и есть главная составляющая изобретения ученого из ФИАН. Для того, чтобы поднять воздух на необходимую высоту, Виктор Павлович предлагает использовать систему привязных баллонов или аэростатов в виде нескольких расположенных один над другим ярусов (гирлянды). Такие баллоны с поверхностью из зачерненного материала будут активно нагреваться от Солнца и отдавать свое тепло окружающему воздуху. Нагретый воздух будет стремиться вверх, по пути охлаждаясь. Поднявшись до следующего яруса, на котором происходит дополнительный нагрев, воздух поднимается дальше, и так до достижения необходимой высоты. Высота верхнего и нижнего ярусов, их размеры, форма и расстояния между ними определяются метеоусловиями и поставленной задачей. При этом на ярусах закреплены заземленные эмиттеры, коронирующие в электрическом поле Земли и снабжающие восходящий поток воздуха отрицательными ионами – эффективными центрами конденсации. Ярусы могут быть тороидальными, а могут быть и в виде спирали. При подъеме воздух всегда закручивается, и если использовать спиральные ярусы, то у него появляется дополнительная устойчивость против выдувания горизонтальными ветрами.

Система может быть использована в малооблачную погоду, а вся энергетика в ней обеспечивается за счет излучения Солнца и электрического поля Земли.

«Задачей для такой системы может быть не только дождь, – комментирует разработчик, – но и вентиляция. Например, бывшая столица Казахстана Алма-Ата лежит в котловине, и находящийся там все время смог нужно как-то отводить, то есть осуществлять вентиляцию. Ветров там практически не бывает, поэтому такой способ пришелся бы очень кстати для «проветривания» города».
Патент РФ № 2462026 на изобретение принадлежит ФИАН, автор – В.П. Павлюченко.

Источник: АНИ «ФИАН-информ»