Совсем недавно в Москве разразилась столь сильная гроза, что с сообщений о ней начинались все телевизион­ные выпуски новостей. Похоже было, что на столицу обрушился водопад, превративший многие улицы в полноводные реки. Тоннели и подземные переходы стали неодолимыми водными препятствиями. Само собой разумеется, всё это сопровождалось ослепительными вспышками молний, пронизывающими чёрное небо, и оглушительными раскатами грома.
Впрочем, московская гроза была всего лишь одной из тех, что разразились в тот день на Земле. Метеорологи могли бы поведать нам, что мощные грозовые фронты прошли над Бра­зилией и над Карибским морем, что грозы были отмечены в Англии и в Испании, на Даль­нем Востоке и на острове Мадагаскар...
Словом, гроза - явление совсем не редкое, можно даже сказать, обыденное. И вместе с тем зрелище её каждый раз захватывает, удив­ляет, да и, чего греха таить, подчас пугает. Особенно, когда молния сверкнёт где-то со­всем рядом.
Не исключено, что с природой грозы и при­чинами, по которым она происходит, в общих чертах мы все уже знакомы. И всё-таки в разгар лета самое время пообстоятельнее поговорить об этом грозном (вот уж самое подходящее слово!) природном явлении. Наверняка вы от­кроете для себя какие-то новые любопытные факты. Начнём же с того, что попробуем представить цепочку атмосферных процессов, предшествующих любой грозе.
Чаще всего грозовые тучи собираются жар­ким или, как говорят, «парящим» днём. От тёп­лой земли обильно поднимаются вверх водя­ные пары.
Но на высоте воздух холоднее, поэтому пар охлаждается и конденсируется, превращаясь в мельчайшие капельки. Взаимодействуя друг с другом, они сливаются, тяжелеют. Множество таких капелек и образуют в конце концов зловещую грозовую тучу. Внутри её продолжаются непрерывные сложные процессы.
Дело в том, что температура верхних и ниж­них слоев тучи тоже неодинакова. Верхние на­столько холоднее, что капельки влаги, попав­шие сюда, превращаются в льдинки, на кото­рых продолжает намерзать влага. В результате они набирают вес и под его тяжестью опуска­ются в нижние слои тучи.
А поскольку там теплее, льдинки вновь под­таивают, и воздух опять поднимает их наверх. Так продолжается до тех пор, пока льдинка не станет настолько тяжёлой, что туча уже не мо­жет удержать её в себе. Льдинка падает на землю, а по дороге тает, становясь дождевой каплей. И чем больше разница температур верхних и нижних слоев грозо­вой тучи, тем сильнее и пролившийся из неё дождь.
С дождём нам вроде бы все более-менее понятно. Ну а откуда берутся мощные электрические разряды, которые мы называем молниями?
Оказывается, порождают их те же самые капельки воды и льдинки, что непрерывно перемещаются внутри тучи вверх-вниз. Припомните простейший школьный опыт: если долго тереть деревянную палочку бумажкой, в конце концов она наэлектризуется. Льдинки и капельки в огромном количе­стве тоже непрерывно трутся друг об друга, и внутри тучи накапливается электрический заряд. Молния же это не что иное, как огромная искра, проскакивающая между двумя сильно наэлектризованными тучами.
Разрядившись таким образом, туча вновь начинает аккумулировать в себе электричество. И при достижении определённого энергетического порога вновь порождает искру-молнию.
Но молния может ударить и в землю. Ведь она тоже несёт в себе огром­ный запас природного электричества. И разряд гигантской искры, проско­чившей между грозовой тучей и поверхностью земли, может быть очень сокрушительным. С помощью разнообразных приборов учёные не раз измеряли напряжение молнии, и получалось, что оно достигает... миллионов вольт! Так что человеческий страх перед столь грозным явлением приро­ды вполне объясним и оправдан.
Кстати, а когда и как учёным удалось установить, что молния имеет электрическую природу? Ведь долгое время гроза представлялась явле­нием загадочным и даже сверхъестественным. Недаром в мифах и сказа­ниях многих народов мира молнии - это карающие стрелы, которые боги обрушивают на смертных. А гром, сопровождающий молнию, считался отзвуком небесного гнева...
С трудом верится, но первым «прибором», который запустили под небе­са для изучения природы грозы, был... простой воздушный змей. Однако сам эксперимент, поставленный в середине XVIII века выдающимся американским учёным, писателем и политиком Бенджамином Франклином, был необычайно остроумным и показательным.
К тому времени об электричестве учёные знали ещё очень мало. Но, тем не менее, уже умели собирать его в простейшем аккумуляторе - так называемой лейденской банке, которую изобрёл в 1745 - 1746 годах голландс­кий учёный ван Мушенбрук. А Франклин задался целью «поймать» молнию воздушным змеем и попробовать «зарядить» ею лейденскую банку. Если бы это удалось, можно было считать доказанным, что молния - это электри­ческий разряд.
Конечно, интерес к природе молнии был у Франклина не случаен. До этого он уже выпустил в свет научный труд «Опыты и наблюдения над электричеством», вызвавший большой интерес у современников-учёных. А знаменитый эксперимент с воздушным змеем только добавил Франклину научной славы.
Вот как описан этот опыт в одной из старинных книг: «Из шёлковой ткани он сделал воздушный змей, к вершине которого прикрепил тоненькую проволочку. К другому концу змея он привязал, как обыкновенно делается, длинную бечёвку. А около конца бечёвки, который держал в своей руке, прикрепил шёлковой тесёмкой обыкновенный металлический ключ.
Затем в один бурный день, когда гроза гремела над самым его до­мом, он пустил змея в облака, метавшие молнии, и, стоя на крыльце, ожидал результатов. Первое грозовое облако прошло, не дав никако­го результата. Но когда вторично облако разразилось громом и мол­нией как раз над змеем, Франклин подметил, что мелкие внешние во­локна его бечёвки, до тех пор незаметные, стали словно ершиться, приподниматься. Он попробовал приблизить палец к этим волоконцам и увидел, что они притягиваются по направлению его пальца. Он дот­ронулся до ключа и мгновенно почувствовал характерный толчок, обыкновенно вызываемый электрическим током, и тотчас увидел ис­кру.
В ту же минуту полил дождь, бечёвка, конечно, промокла, но элект­ричество продолжало приливать вниз к ключу и так обильно, что Фран­клин успел наполнить им несколько лейденских банок при помощи ра­нее заготовленных проволочных проводников. Как бы то ни было, те­перь ему было ясно, что молния и электричество одно и то же...»
Из этого описания нетрудно понять, что молнию Франклин всё-таки так и не поймал. Да и не мог бы поймать - огромная электрическая искра попросту испепелила бы змей. Но он собрал атмосферное элек­тричество, доказав, что тучи в самом деле способны накапливать мощные заряды.
Между прочим, этот остроумный эксперимент подарил Франклину одну идею. Он понял, что электрическими разрядами можно отчасти управлять, а точнее, притягивать их в определённое место с помощью длинного металлического штыря. Ударив в него, электричество уйдёт в землю...
Словом, именно Франклин стал изобретателем молниеотвода, кото­рый с тех пор устанавливается едва ли не на каждом доме и обеспе­чивает безопасность его жителей во время грозы.
Любопытно, а сможете ли вы теперь самостоятельно объяснить при­роду грома - оглушительного звукового раската, сопровождающего молнию? Если нет, подскажем...
Электрический разряд в атмосфере сопровождается выделением огромного количества тепла. В одно мгновение воздух на пути молнии нагревается, и объём его многократно увеличивается. Иными слова­ми, происходит самый настоящий взрыв, сопровождающийся грохо­том. Звуковые волны многократно отражаются от других туч и от зем­ной поверхности - они-то и слышны как многократные громовые рас­каты.
Ну, а говорить о том, отчего сначала мы видим молнию, а уже потом слышим гром, очевидно, нет необходимости. Кто же не знает того, что свет распространяется гораздо быстрее, чем звук...
Как вы думаете, сможет ли когда-нибудь человек использовать ат­мосферное электричество в своих целях? Освещать с его помощью дома и приводить в движение машины? Поживем - увидим. Учёные продолжают исследовать «механизм» грозы, стараясь постичь и самые сокровенные его тонкости. Кое-какие из них гроза и по сей день таит от человека.
Наталья Бузлакова