Текст уведомления здесь

Репортаж из облака

Корреспондент «Чердака» побывала в Институте экспериментальной метеорологии, где ученые создают облака и туманы, чтобы их изучать

Ученые интересовались облаками не век и не два: наблюдали, классифицировали, описывали поведение и его эффект на погоду. Но этого им, конечно же, было мало — и они начали создавать облака сами, в лаборатории. В Институте экспериментальной метеорологии «НПО «Тайфун» в Обнинске находится уникальная, единственная в мире установка, которая умеет делать облака и туманы. Корреспондент «Чердака» побывала в институте и посмотрела на то, как именно выглядит создание облаков в лабораторных условиях.
Добавить в закладки
Комментарии

Всю дорогу льет как из ведра.

Под конец пути навигатор не выдерживает и начинает водить нас кругами — то отправляет дворами , то заводит в тупик. Пока мы блуждаем по лабиринту города, за нами пристально следит метеомачта.  

Метеомачта Федорова, ОбнинскСашок / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Когда мы находим наконец  правильную дорогу и выходим к институту, то нас уже ждут. У входа собралась группа — ее встречают двое: один в возрасте, в плаще, панаме и толстых очках, балагурит и с интересом нас рассматривает, другому — в костюме и с озабоченным лицом — сейчас явно не до шуток.

— Значит, показываем бак, — решает главный. Это Александр Дрофа, главный научный сотрудник института.

«Баком» оказывается БАК. Не тот, что коллайдер, конечно, а Большая аэрозольная камера. Но статус у нее тут примерно тот же.

— Я показываю образование облаков и воздействие на них, — продолжает Дрофа. — Потом Николай Петрович тут же показывает туман и что он с ним делает. А потом показываем аэродинамическую трубу и как сгорают реагенты.

—  Если сможем открыть дверь. Ключ потеряли, — вставляет его спутник, Алексей Шилин, ведущий научный сотрудник лаборатории, отвечающий за аэротрубу.

— Ну Леш! Ну давайте, откроют дверь! — горячится Дрофа.

Дверь в БАКАлиса Веселкова / Chrdk.

Алексей удаляется искать ключ, а мы идем в святая святых института — Большую аэрозольную камеру. Над массивной дверью с вентилями красуется табличка «Не входить! Идет эксперимент». За порогом влажно и тепло, и, если закрыть глаза и вообразить запах цветов, можно поверить, что ты где-нибудь в тропиках. А в суровой реальности за порогом — сетчатый металлический электрофильтр, большая таблица с буквами, как в кабинете у окулиста, и распылители воды, один из которых больше похож на стилизованный цветок, а другой — на снежную пушку с горнолыжного склона.

—  Внутри БАК мы образовываем туманы, конвективные облака различной мощности и слоистые облака. Это интересно и для науки, и чтобы разрабатывать разные способы воздействия на эти облака и туманы. Но дождь в камере мы создать не можем. Мы исследуем образование облаков на начальной стадии формирования облака. Если это соотнести с обычными условиям, то это первые 10—15 минут с начала формирования облака. Для образования дождя нужно еще минут 10—15, — ведет экскурсию по БАК Дрофа.

По сути, БАК — огромный цилиндр без окон диаметром 15 метров и высотой 18 метров. Под давлением примерно 1,3—1,4 атмосферы в камеру закачивается воздух, его специально увлажняют. Затем давление понижают, вместе с ним понижается и температура, и влага из воздуха конденсируется. Давление можно опускать с разной скоростью, тогда в воздухе получится разное распределение капель по размеру. В камере есть  специальный прибор с маленькой колбой, который считает количество капель в воздухе и определяет их размер. Такие для метеорологических исследований ставят на самолетах, поясняет Дрофа. 

На этом же столе есть прибор с лазерным лучом, который измеряет прозрачность облака или тумана. Но сейчас воздух прозрачный, луч не видно. Еще в камере установлены датчики температуры, влажности и давления, то есть основных параметров среды, в которой будет образовываться облако.

Прибор для измерения прозрачности туманаАлиса Веселкова / Chrdk.

— Зарядил? — спрашивает Дрофа у сотрудника, что-то крутящего на распылителе.

— Зарядил, — отвечает тот.

Пш-ш-ш... — к потолку взметнулись струи влажного воздуха. Но формирования облака мы так не увидим. Его моделируют в закрытом помещении. Наблюдать придется снаружи, c большого экрана, на который передается сигнал с установленной внутри БАК видеокамеры.

Выходим из камеры, за нами поворачивают рычаг в двери. Ее начинают «накачивать», как говорят ученые. На создание облака уйдет примерно час. Что ж, есть время спокойно поговорить с Александром Семеновичем, и мы располагаемся для интервью. Но через несколько минут гул затихает.

— Что? Не работает? — удивляется Дрофа

— Электричество отключили, — отвечает его помощник Василий, не высказав лицом никакого огорчения.

— Ну вот. Ну, бывает. А какие прогнозы, Леш? — спрашивает Дрофа Шилина, вернувшегося с поиска ключей.

— Где-то накрылись сети, — отвечает тот.

— Так-так. Вы же на целый день приехали? — обращается уже ко мне Дрофа.

«Теперь, видимо, да», — обреченно думаю я.

Пока решаем, с кем еще поговорить и что снять, электричество возвращается и камера снова начинает гудеть. Вот уж, действительно, в метеорологии сложно что-то предсказать.

Но сюрпризы на этом не заканчиваются. Минут через 15 камера в камере падает и с экрана монитора пропадает изображение того, что происходит в БАК. Сегодня явно не самый лучший день для облаков. Или погода нелетная.

Тем временем на экране ползут графики и меняются цифры в таблицах.

Алиса Веселкова / Chrdk.

— Вася, уменьши масштаб, — показывает Дрофа на один из нескольких графиков. — Здесь по шкале радиус капли, а здесь — их число. То есть капель размера порядка 3 микрон две штуки в кубическом сантиметре. Это называется функция распределения капель по размерам.

Ученые знают, как будет меняться этот график. Средний размер капель будет 4—9 микрон, максимальный — 15 микрон. Когда начнут сбрасывать давление, будет падать и температура, а капли начнут расти. Если нас, обывателей, больше интересует видеокамера и передаваемая ей картинка, то ученых — эти графики.

— Вот это тоже интересный график, — переходит Дрофа к другому изображению. — Здесь будут показаны скорости подъема воздушной массы. Облако образуется за счет подъема воздуха. Скорость подъема воздуха мы рассчитываем как раз через понижение давления. Быстрее падает давление — быстрее поднимается облако.

Облако в камере будут «варить» при скорости вертикального подъема в 2 м/с, которую корректируют, меняя давление в БАК. Примерно с такой же скоростью облака развиваются и в атмосфере, по крайней мере, такая же скорость подъема воздуха у основания облака. А вот когда облако вырастает, скорость потоков воздуха на его верхушке может доходить уже до 30 м/с. В камере же можно моделировать скорость до 10 м/с.

Тем временем эксперимент близится к завершению.

— Делаем сброс, — распоряжается Дрофа. — Потом пыхаем.

«Пыхают», вводя во влажный воздух в камере частички соли, чтобы на них конденсировались капли. По такому же принципу облака разгоняют: в облако вносят дополнительные ядра конденсации, на них образуются капли, которые проливаются дождем.

После того, как Вася «пыхнул», давление понижают. Распыленные частички соли поднимаются и перемешиваются с воздухом в камере. Судя по графику на экране, капли стали расти, линия прыгнула с 9 микрон до 12. Но таких великанов в общем количестве капель мало, данные о них на графике похожи на хвост.

— Сейчас там внутри около 1500 капелек в кубическом сантиметре. Этот хвост, как мы его называем «крупнокапельный хвост», и есть тот эффект, которого мы добиваемся. В облачном спектре он обычно гладкий, капли не доходят до 9 микрон. А за счет крупных капель, видите, уже 12 микрон появились. Без воздействия обычно больше 10 микрон не получается. За счет воздействия мы получали до 19 микрон. Но сегодня вообще все не так, — смеется Дрофа.

Василий делает быстрый сброс давления, чтобы побыстрее можно было войти в камеру.

Наконец дверь открывают. Туман выливается наружу, а внутрь ныряет Николай Романов, еще один научный сотрудник НПО «Тайфун», который будет показывать, как «выжимают» туман.

Как только перешагиваешь  порог БАК, начинает кружиться голова, как будто на пару мгновений теряешь способность ориентироваться в пространстве. Чувствуешь себя ежиком в тумане. Вместо очертаний стола с приборами мерещится лошадка. Хотя обстановка подойдет и для фильма ужасов — бледный свет от фонарей дает контрастное и драматическое освещение. Еще и луч лазера теперь отлично проявился.

— Давайте сюда! — командует мне и оператору Николай Петрович.

Алиса Веселкова / Chrdk.

Подходим к большой решетке —  сетчатому электрофильтру. На него подается высокое напряжение. За ним еле видна та самая таблица с буквами. Фильтр будет прокачивать через себя туманный воздух, он будет конденсироваться в капли, и они по катетеру — стекать в подвешенную на проволочке бутылку.

— Вот сейчас включим высокое [напряжение], — объявляет Романов и в откуда-то появившуюся в его руках рацию сообщает: — Василий, приём!

— Прием! — отвечает невидимый Василий.

— Включи высокое.

— Понял, включаю высокое.Через пару секунд появляется и нарастает шорох, как бывает в сырую погоду под ЛЭП. Еще пара секунд, и он уже перерастает в гудение. А сам фильтр как будто потеет — покрывается капельками, стекающими в бутыль.

— Видите, просвет?

И действительно, перед фильтром на расстоянии метров двух туман тает на глазах, и буквы на таблице уже отлично читаются.

Алиса Веселкова / Chrdk.

— Вот сколько воды мы собрали из тумана! —  показывает бутылку с жидкостью Николай.

Тем временем Шилин начинает готовить приборы к распылению реагентов — заталкивает вещество в специальные пеналы. Выглядит это так, будто ученый заряжает ядра в пушку. Когда все готово, люди отходят подальше, и по команде снова Василий включает прибор.

— Пых! — хором выдыхают форсунки короткую струю реагентов. Те  поднимаются вверх облачком и быстро сливаются с туманом, рассеивая его. Прощальный салют в БАК. А нам пора идти к горизонтальной аэродинамической трубе.

В аэротрубе ученые моделируют рассеивание реагентов, таких как йодистое серебро, в облаке. Это массивное сооружение в несколько десятков метров длиной тянется через весь зал и уползает куда-то на этаж вниз. В этом же зале у окна рядком выстроены с десяток ракет — заряды реагентов. Разного размера, но все с дырками, будто от пуль.

— Я могу вам поставить вот этот заряд, — показывает наш проводник маленькую шашку. — А могу вот эту, — достает похожий на фальшфайер заряд. — Эта для моих экспериментов.

В рабочей камере аэротрубы ученый устанавливает ракету для вызывания осадков в зазор между трубами, по которым пойдет воздух. Вход и выход трубы усеяны клиньями, словно дом частоколом. Это чтобы воздух, входя в трубу, не завихрялся, объясняет Алексей.

Сжигать будут самолетный факел. Надо посмотреть, насколько устойчива его стенка к этой температуре, как распределяется пламя, говорит Алексей, и включает установку. Поднимается рев ветра в трубе, полощется колдунчик над ракетой. Факел вспыхивает красным и горит минуты три.

Алиса Веселкова / Chrdk.

Когда все погасло, я спрашиваю у Алексея, какие еще исследования тут проводят. Но сейчас, оказывается, только такие. «Раньше достаточно много задач исследовалось. Например, воздействие песчаных потоков. В частности, макет Останкинской башни обдувался здесь же. Сейчас все это прекратилось», — говорит Шилин.

На этом экскурсия по институту заканчивается. Есть еще «холодная установка» — камера, в которой генерируют снег, но, по словам Дрофы, она не готова к показу. Романов оборачивается в плащ, надевает панаму и, оглядывая модные джинсы оператора, на прощание кидает: «Когда на штаны целые заработаешь, а?»

А Дрофа, прощаясь, удивляется, что за все это время я его так и не спросила про климатическое оружие, нежно любимую коллегами с телевидения тему.

Все расходятся по делам, и, пока мы копаемся с аппаратурой, к нам, как будто подкрадываясь, подходит один из сотрудников института и предлагает посмотреть то, что нам не показали. Конечно, мы соглашаемся, и он ведет нас в лабораторию, где изготавливают начинку для «противооблачных» ракет, и, самое главное, показывает камеру, в которой генерируют снег. Это небольшой цилиндр с люком, а снега внутри вполне хватит на снеговика.

Пока мы были в институте, облака на улице, как и в БАК, рассеялись, солнце заиграло в лужах, заскользило лучами по пахучей осенней листве. И даже метеомачта как будто посвежела после дождя и вовсе не следит. Просто возвышается.

См.фоторепортаж из института экспериментальной метеорологии вот здесь)
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Циррусы на стратусах, кумулюсами погоняют

Какие бывают облака, как они возникают и что могут сказать о погоде

Облака принимают мириады форм — текут, меняются, рассеиваются и вырастают буквально на глазах. Взгляните на небо летним днем: мимо проплывает слон, следом — черепаха, рядом вырастает гриб, а вдали висят перья павлина. И все-таки из всего этого многообразия ученые умудряются выделять ровно десять родов, или форм, облаков.
Добавить в закладки
Комментарии

«На удивление поздно возникла общепризнанная классификация облаков. Их многообразие всегда сбивало с толку специалистов. Нужна была система. В метеорологии это огромное достижение совершил англичанин Люк Говард, который по профессии был фармацевтом, а метеорологией просто увлекался. Он первый в начале XIX века разработал общепризнанную классификацию облаков. И он же является отцом городской климатологии, именно он открыл явление „городской остров тепла“», — рассказывает «Чердаку» кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ Михаил Локощенко.

Говард впервые разделил облака по формам на кучи (лат. cumulus), слои (лат. stratus) и перья (лат. cirrus) и дал всем им описание.

«Правда, историки науки говорят, что нечто подобное незадолго до него предложил Жан Батист Ламарк в 1802 году, — отмечает Локощенко. — Например, перья он называл метлами. Но Ламарк увлекался долгосрочными прогнозами погоды, что, как известно, дело неблагодарное, и пытался прогнозировать погоду по Луне. В итоге неудачными прогнозами он сильно подорвал свой авторитет в области метеорологии. Настолько, что Наполеон в резкой форме посоветовал ему ограничить свою деятельность ботаникой».

Форма облака зависит от высоты, на которой оно образуется: на нижнем ярусе — от 0 до 2 км — облака состоят из жидких капель, на верхнем ярусе — выше 7 км — уже из кристалликов льда, а на среднем, между этими высотами, кристаллики льда смешиваются с каплями, поэтому и облака там смешанные. Впрочем, деление по высоте довольно условное и зависит от широт и сезона: у полюсов высота ярусов ниже, а в тропиках — выше среднего, летом в средней полосе России — выше, а зимой — ниже. [ ... ]

Читать полностью

«Можем получать дождь, если есть подходящие облака»

Интервью с главным научным сотрудником Института экспериментальной метеорологии о том, как разгоняют облака

Как «выжимают» облака, как образуется град и как с ним борются — в интервью с главным научным сотрудником Института экспериментальной метеорологии «НПО "Тайфун"» Александром Дрофой.
Добавить в закладки
Комментарии

— Вы исследуете физику облаков, в том числе изучаете воздействие на них, чтобы получать осадки. Какое применение у вашей работы?

— Получение осадков из облаков актуально не только у нас, но и во всем мире. Вызванные искусственным путем осадки могут помочь бороться с засухами, пополнять водохранилища, тушить лесные пожары. Сюда же относятся работы по разгону облаков. В Москве этим занимается одно из подразделений Росгидромета. Они используют наши наработки и предотвращают дождь над Красной площадью, «выливают» воду из облаков на окраине Москвы.

А мы занимаемся разработкой методов, приборов, средств воздействия и самих реагентов. Например, мы разработали специальный гигроскопический реагент для получения дополнительных осадков из облаков. [ ... ]

Читать полностью
Распыление реагента в БАКеАлиса Веселкова / Chrdk.

Напустить туману

Как в Обнинске делают и рассеивают облака и туманы: фоторепортаж

В Институте экспериментальной метеорологии «НПО «Тайфун», одном из научно-исследовательских подразделений Росгидромета в Обнинске (Калужская область), находится уникальная, единственная в мире установка — Большая аэрозольная камера. Это цилиндрическое помещение объемом 3200 м3, диаметром 15 м и высотой 18 м. В ней ученые моделируют и исследуют процессы образования облаков и туманов.
Добавить в закладки
Комментарии

БАК была построена 60 лет назад, но ей до сих пор нет аналогов в мире, рассказал «Чердаку» главный научный сотрудник Института экспериментальной метеорологии ФБГУ «НПО «Тайфун» Александр Дрофа. По его словам, такую же камеру построили в США, но там исследования прекратились. Сейчас аналог БАКа строят в Китае, но ее еще не запустили.

Дверь, ведущая в Большую аэрозольную камеруАлиса Веселкова / Chrdk.
[ ... ]
Читать полностью