Текст книги "Невозможное в науке. Расследование загадочных артефактов"

1984 год. Знаменитый ивановский смерч застал подростка Мишу Кустова вместе с родителями на кладбище, куда они пришли цветочки на могилку положить. В это время и налетел торнадо. Он раскидал людей, снес оградки, поломал деревья. Один человек был убит, а Мишу Кустова родители нашли рядом с трупом. Он был жив, но в грудь ему вошел, пробив тело насквозь, как копье, деревянный брус. Только он, в отличие от копья, был толстый и тупой, как и положено брусу.

Что делать в такой ситуации?

Кинулись искать пилу, нашли у соседа двуручную, отпилили этот брус с двух сторон тела и только после этого повезли парня в больницу. Не поверите – спасли!

Причем, что интересно, все раненые и врачи заявляли, что боль от ранений, нанесенных смерчем, совершенно не соответствовала тяжести ранений и переносилась легко. И смерчевые раны тоже заживали почему-то очень быстро, удивляя хирургов.

Что еще удивляло врачей, так это множество мелких глубоких ранений, нанесенных пустяковыми, вроде бы, предметами – спичками, щепками, песчинками, камешками, соломинками. Они проникали в тело человека на глубину до 5 сантиметров. Запомните этот факт и эту цифру, мы потом к этому вернемся, а в пока продолжим наблюдать за феноменом кручения.

Глава 4. Что же там происходит?..

Помните, я рассказывал о встрече моего знакомого вертолетчика Литуева со странным веретенообразным (линзоподобным) облаком, опоясанным радугой, словно бинтом? Это облако чуть не погубило его вертолет. Оно висело справа от винтокрылой машины, при этом с ясного неба лили потоки воды, заливая движки – облако словно отряхивалось от воды, как собака, раскидывая вокруг струи… Вот примерно такое облако, только без радуги, увидел старший научный сотрудник НИИ точных приборов, действительный член Русского географического общества Станислав Смирнов прямо в Москве:

«Лет тридцать назад в Москве мне довелось быть свидетелем необычного явления. Была прекрасная июльская погода: 25 градусов без ветра, редкие кучевые облачка на голубом небе. Около четырех часов дня я вышел на балкон и увидел, как на высоте нескольких сот метров над соседним стадионом (около ВДНХ) возникало серое чечевицеобразное облако. Оно делало оборот секунд за 10, непрерывно темнея и увеличиваясь в диаметре. Через несколько оборотов облако накрыло мой дом. И вдруг оно начало быстро светлеть. Тут же по крышам загрохотала лавина града крупного размера. Очень быстро всё видимое пространство было ими усыпано, причем несколько градин попало на мой балкон. Вращающееся облако исчезло, не оставив на небе никаких следов. Как и несколько минут назад, высоко на голубом небе плыли редкие кучевые облака. Скоро градины растаяли, весь двор был залит водой, побежали бурные ручьи. По моей оценке, выпало порядка 100 тонн льда. Как потом выяснилось, за пределами проекции вращающегося облака никаких изменений погоды не отмечалось» («КП» от 22.04.2015).

То есть как бы из ничего, при ясном небе и спокойной погоде в атмосфере вдруг возник вихрь и сделал это…

Надо сказать, произошедшее произвело на наблюдателя сильное впечатление. Какое-то время он не мог не возвращаться мыслью к этому суперлокальному микропогодному явлению. Голова была занята только им: «Что же это было?»

И вот какую гипотезу произвел натруженный о действительность мозг указанного члена РГО. Чтобы понять истоки его гипотезы, нужно знать бэкграунд уважаемого господина Смирнова. А он прост – автор знаком с геологией и геофизикой. И что такое пьезоэффект, он знает не понаслышке. Да это все знают на примере обычной пьезозажигалки! При сжатии кристалла, на его гранях образуется разность потенциалов – механическая энергия пальца расходуется на то, чтобы перегнать заряды по кристаллической решетке. Именно эта разность потенциалов и дает искру в такой зажигалке.

То же самое происходит в земной коре перед землетрясениями. Сжатие гранитных пород наводит вокруг них – в недрах, на местности и над местностью – чудовищные по мощности электростатические поля. В результате в атмосфере образуются необычные свечения, летают полупрозрачные плазмоиды, видимые по вечерам, наблюдается тревожность животных, нагревается вода в емкостях, светятся сами собой люминесцентные лампы, а на растениях даже, бывает, появляются ожоги (запомним данное обстоятельство, мы этот феномен уже упоминали, говоря о воздействии смерчей на деревья).

Если при этом в напряженных породах скального фундамента планеты пробегают молниеносные трещины, то мятущееся движение поля еще больше усложняет картину, «дергая» электростатические поля. Кроме того, «геологические линзы с отличающимся от окружающих пород коэффициентом диэлектрической проницаемости» могут фокусировать излучение», уверен автор гипотезы.

Основная ценность идеи Смирнова состояла в том, что он свел воедино электромагнитные явления и вихревые, но привязал их к напряжению подземных пород. Напряжения действительно существуют. Однако, в основном, там, где часто трясет – в сейсмоопасных районах. Москва к таковым не относится. Тут, конечно, тоже возможны разного рода неприятности, но все же лучше быть последовательным в своей теории и не натягивать сову на глобус.

А «сова», с точки зрения автора, выглядит так:

«Перебор разных версий случившегося привел к мысли, что физической основой почти мгновенного образования града мог стать компактный расширяющийся электромагнитный вихрь из недр, ионизирующий молекулы воздуха, увлекающий их за собой и тем самым образующий воздушный вихрь. В первой фазе процесса этот расширяющийся воздушный вихрь вызывает резкое разрежение и, как следствие, быстрое охлаждение воздуха с конденсацией атмосферной влаги в виде переохлажденных капель воды. Во второй фазе переохлажденные капли воды от любого толчка почти мгновенно (это известный эффект) замерзают и выпадают на землю «неизвестно откуда взявшимся» градом. Осталось понять, откуда же взялись 100 тонн воды? но тут никакой мистики нет. Расчет показал, что в объеме воздушного вихря такого размера содержание влаги в атмосфере, типичное для этого времени года, близко к такой величине».

Итак, вихрь – воздушный и электромагнитный. Точнее, воздушно-электромагнитный. Два в одном! Но почему все-таки автор связал его с геологическими процессами? А потому, что он тоже, как и мы, задался закономерным вопросом об источнике энергии для запуска процесса и формирования этого устойчивого динамического образования:

«Понятно, что для конденсации и замораживания больших масс воды необходимо много энергии. Никаких других таких мощных источников на нашей планете нет, кроме недр».

Эх! Вообще-то процесс конденсации и замораживания воды отдает в среду энергию! А не забирает. Напомню из школьного курса: «Скрытая теплота – теплота, высвобождаемая или поглощаемая термодинамической системой при изменении своего состояния, но не сопровождаемая изменением температуры. Наблюдается при фазовых переходах: плавлении, парообразовании, отвердевании и т. д.»

Если мы растапливаем лед, мы загоняем в него энергию, то есть тратим ее, чтобы разрушить связи между молекулами, «растормошить» их. Если же лед образуется, он накопленную энергию (скрытую теплоту плавления) отдает обратно. К этому замечательному обстоятельству мы совсем скоро еще вернемся…

А почему вдруг в летней Москве, при сугубо положительных температурах вдруг выпадает град, вода замерзает? Что ее охлаждает до состояния замерзания, отнимая энергию?

Не само ли кручение?

Дело в том, что в физике существует, но мало известен широкой публике так называемый вихревой эффект Ранка – Хилша. Он заключается в том, что вихрь разделяет температуры, то есть работает как кондиционер/холодильник (или же демон Максвелла в макромасштабе), отделяя в воздухе горячие молекулы от холодных и раскидывая их в разные стороны.

Поразительно, что эффект Ранка, хотя и давно известен, и даже существуют сделанные на его основе технические конструкции, но причина эффекта толком не объяснена физиками до сих пор!

Любопытно, но существует гипотеза о том, что именно этот непонятный вихревой эффект облегчил человечеству первую экономическую глобализацию, о чем я вам сейчас расскажу, не удержусь, хотя это напрямую не связано с общей темой книги. Но «накривую» связано!

Слушайте, это интересно…

Вот схема, иллюстрирующая данный феномен. Нагнетаем воздух через патрубок по касательной к внутренней поверхности трубы так, чтобы он завихрялся и шел в сторону полузакрытого соплом конца трубы справа. Из этого сопла будет дуть горячий воздух, но весь он выходить справа не успевает, поэтому часть воздуха возвращается и идет обратной дорогой по центру, крутясь в противоположную сторону, и вылетает наружу охлажденной. А между двумя воздушными спиралями – внешней и внутренней, кружатся микровихри, выполняющие роль шариков в подшипниках качения (они не показаны на схеме)

В моей книге про экономику (она вышла в двух версиях – для детей и для взрослых с соответствующими названиями – «Экономика на пальцах» и «Ликбез по экономике») ваш покорный слуга писал о том, что сложные живые системы всегда стремятся к экспансии. В биосфере этот процесс проявляется в завоевании жизнью новых ареалов и экологических ниш (наш вид в этом смысле – предельный пример, захвативший всю планету, кроме пока что глубин океанов), а в экономике этот процесс проявляется в виде глобализации.

Тенденция к глобализации была всегда, она начала проявляться с самого рождения денег/экономики, то есть с медного и бронзового веков. Экономика пробрасывала щупальца торговли, стараясь охватить всю тогдашнюю ойкумену и сдерживаясь только существовавшими тогда системами связи.

Одной из главных линий, протянувшихся через мир, был Великий шелковый путь – дорога, связавшая весь Евразийский континент и пристегнувшая север Африки. Трудно переоценить значение Великого шелкового пути, по которому китайские шелка шли в Рим…

Километрах в шестидесяти от моей квартиры в Турции есть построенный турецкими султанами караван-сарай XIII века, который являлся одной из опорных точек Великого шелкового пути, поскольку через Малую Азию проходил один из рукавов пути. Естественно, я отправился сооружение осматривать. Мне понравилось – настоящая крепость! Но задолго до строительства этого монументального сооружения с толстенными стенами, здесь стоял другой постоялый двор. И до него стоял тоже. И до него… Потому что Великий шелковый путь (ВШП) на полторы тысячи лет старше эпохи султанов, он был открыт с торжественным перерезанием ленточки (наверняка шелковой) аж во II веке до нашей эры.

Но для обеспечения этого транспортного коридора нужно было решить некоторые проблемы технического характера, поскольку многотысячекилометровая дорога проходила огромной своей частью через пустынные области. При этом караван мог насчитывать до двухсот верблюдов. Чем же их поить в пустыне? Чем поить людей? Нужна инфраструктура! В первую очередь колодцы.

Но откуда брать воду там, где воды нет?

Так вот, есть предположение (в 2008 году даже описанное в журнале «Техника – молодежи») о том, что конструкция по меньшей мере части пустынных колодцев, стоящих на ВШП, была весьма нетривиальной – по сути, это были вихревые установки на эффекте Ранка.

Колодец представлял собой каменный цилиндр, наполовину заглубленный в землю, накрытый сверху составной керамической крышкой с внутренними направляющими планками, идущими от периферии к центру, но не прямо к центру, а как бы слегка по касательной, чтобы нагревающийся от раскаленной солнцем крыши воздух, выходя из-под купола, завивался косичкой, то есть таким тихим вихрем. Это был горячий конец трубки Ранка. Он вытягивал и выбрасывал воздух, поднимающийся вдоль стен. Входным патрубком служил лестничный спуск в колодец.

Ну а часть воздуха уходила по центру вниз. Это и был холодный конец трубки Ранка. Ниспадающий охлажденный вихревой поток сбрасывал конденсат на горку камней, лежащую среди бассейна. Даже в очень сухом воздухе пустыни есть немного воды. Вот эти крохи и собирали колодцы, накапливая воду в бассейне, расположенном кольцом вокруг камней.

Я попробовал нарисовать такой колодец сам карандашом на бумаге, поскольку те аж целых два рисунка, которые я нашел по этой теме в океане интернета, меня устроили не вполне: оба нарисованы с ошибкой

Арабы отмечали, что камни в центре бассейна всегда холодные и с тыльной стороны – влажные.

А теперь вернемся к нашим торнадо (парочку интересных вихрей вы можете наблюдать на цветной вклейке).

У смерчей есть такое явление, как каскад, он есть почти у каждого смерча. Каскад – это конус раздуваемых волн, брызг, пыли у основания смерча, упирающегося в поверхность земли или воды. Брызги или грязь поднимаются вверх и каскадом разлетаются во все стороны от хобота. Получается, хобот не засасывает, как пылесос, а напротив – раздувает?

Так как же движется воздух в смерче? С одной стороны, воздушные потоки раскидывают мелочь каскадом вокруг себя, раздувая. С другой – видно, что воздух кружится в самом хоботе и поднимает коров, всасывая. С третьей стороны, есть данные о том, что в центре смерча существует нисходящий поток воздуха. И это смутно напоминает нам трубку Ранка, которая в случае торнадо работает сама в себе, без всякой внешней трубки. Кстати, многие исследователи как раз пишут об эффекте охлаждения во время торнадо. Да и выпадающий град как бы намекает…

И вот примерно тридцать лет тому назад сотрудником Института теоретической и экспериментальной физики доктором технических наук Виктором Кушиным была выдвинута интересная мысль: смерч – это не воздушный вихрь, смерч – это водо-воздушный вихрь. «Скрученный дождь».

Откуда такая странная идея?

А из рассуждений. Известно, что внутри торнадо – пониженное давление, составляющее примерно половину атмосферного. Разряжение. При этом по свидетельству редких очевидцев толщина «стенок» торнадо примерно 3 метра при диаметре колонны в сотню метров. Это первое.

Второе. Смерч всегда образуется одинаково – крутящийся хобот выпадает из черно-синей тучи. Выпадать вниз может только то, что тяжелее воздуха. А учитывая, что внутри смерча разряжение, то есть его центр легче воздуха, для его падения нужно, чтобы стенки вихря были сильно тяжелее воздуха. Подсчитано, что раз в 5–6 тяжелее – чтобы скомпенсировать центральное разряжение. А что может быть тяжелее воздуха в тропосфере, откуда вываливается вниз хобот смерча? Вода! Именно она в торнадо и крутится, образовывая его стенки. Труба воды. Вращаемая воздухом.

Вращаемая масса воды создает центробежную силу, которая стремится смерч разорвать. А разряжение внутри трубы заставляет наружный воздух сжимать трубу, противодействуя центробежной силе. Диаметр трубы устанавливается балансом этих двух сил.

Какова мощность торнадо? Она была подсчитана, когда смерч, пересекая Рейн, сделал в воде канаву глубиной до 7 метров, шириной 80 метров и длиной в 600 метров. Зная объем унесенной воды (300 000 тонн), подсчитали необходимую для такой работы мощность – 30 гигаватт. Много это или мало? Это мощность всего Волжского каскада ГЭС.

Откуда же вихрь черпает такую чудовищную энергию?

Замечено, что смерч часто сопровождается градом, причем аномально крупным. Скажем, в 1879 году неподалеку от Миннеаполиса незадолго до вываливания с небес хобота прошел град – сначала мелкий, а потом с неба начали валиться ледяные глыбы неправильной формы весом до 3 кг и размером до 40 см.

Так бывает часто. Большой град валился в Ярославской области во время смерча, а в США с неба на землю однажды даже упала вмороженная в глыбу льда черепаха – смерч ее всосал где-то вместе с водой, а потом заморозил и уронил.

Теперь вернемся к скрытой теплоте плавления, о которой говорили ранее. Когда вода замерзает, она свою скрытую теплоту плавления отдает в окружающее пространство, грея воздух. Чтобы заморозить 1 литр воды, нужно отнять у нее примерно 330 кДж энергии. А чтобы поднять литр воды на высоту 1 километра нужно всего 10 кДж энергии. То есть охлаждаясь в смерче при подъеме вода отдает смерчу много больше энергии, чем тот тратит на ее подъем.

А учитывая, что в грозовых облаках могут находиться сотни миллионов (!) тонн воды, то охлаждение даже части ее до точки замерзания высвобождает столько энергии, что ее количество сопоставимо с выработкой крупной электростанции.

Потому смерч и усиливается, «попив» воды из реки или озера. Он подзаряжается тепловой энергией, а вода, как известно, прекрасный теплоноситель.

Глава 5. А что будет, если смерч свернуть в кольцо?

Ничто не предвещало беды. Все было, как обычно. Весной 1917 года смерч спокойно шел себе по территории США и по своему обыкновению методично крушил все, что попадалось ему под «хобот». Он бушевал более семи часов. Но вот возле городка Мэттун, штат Иллинойс, с ним что-то случилось. Хобот превратился в гигантское черное и бушующее облако, которое мчалось со скоростью курьерского поезда по земле, и следующие пятнадцать километров смерч прошел именно в таком виде, потом приняв предыдущую форму. Именно эти пятнадцать километров оказались самыми разрушительными, именно здесь были убиты почти все погибшие от смерча люди – более ста человек. Именно по названию городка Мэттун смерч и получил свое имя – Мэттунский, хотя прошел по территории страны более 500 километров.

Если мне не изменяет память, впервые эту идею – что смерч можно свернуть в кольцо, образовав смерчевой тор, выдвинули технари по образованию и мои экс-коллеги по профессии – супруги Царевы из общественной комиссии «Феномен» (кстати, большие друзья «смерчеведа» В. Кушина, который их консультировал). Мэттунский смерч они приводят в качестве примера такого явления, наряду со знаменитым Торнадо трех штатов, который в марте 1925 года прочертил мрачную черту разгрома длиной в 352 километра через Миссури, Иллинойс и Индиану. Потому что на протяжении почти всего пути этот смерч выглядел как черное бурлящее облако, быстро несущееся по земле. Все бурление, как вы понимаете, происходило внутри этого облака и было замкнуто на себя. Вокруг же стояла вполне пристойная погода.

То ли из-за математической сложности, то ли из-за ощущения периферийности этой темы для науки (а может, по обеим причинам) тороидальные вихри никто особо не изучает. Проскочили как-то мимо них на полном ходу. А ведь интереснейшее явление! При особом старании в сети можно найти любительские установки и кадры, в которых подкрашенные для видимости тороидальные водяные вихри сталкиваются, разбиваясь на маленькие вихорьки, сливаются, делятся – прямо как шаровые молнии, которые, кстати, ведут себя порой схожим образом.

Совсем недавно американские ученые, экспериментируя с парами горючего, разлитого на воде, обнаружили странное явление. Цель-то у них была простая – янки хотели выяснить, как лучше всего выжигать разлившуюся в море нефть. Экология – мать наша!.. Эксперименты проводили в специальной камере, где создавались разного рода вихри, которые, по их мнению, могли помочь процессу выпаливания нефтяного пятна. Сначала у исследователей получались обычные огненные торнадо, то есть огненный смерч – довольно красивое и одновременно страшное явление. Но потом вдруг что-то происходило, случался какой-то «фазовый переход» – буквально скачком смерч красного пламени преобразовался в тороидальное, бубликообразное пламя и… почему-то менял цвет горения – с красного на голубой.

Это дало основание техасским исследователям заявить, что они открыли «новый вид пламени». Кстати, изменение цвета свидетельствует о более полном сгорании паров топлива. То есть изменились проходящие в очаге реакции – возможно, из-за лучшего подсоса огненным тороидом кислорода в зону реакции и/или в результате изменения времени протекания реакции окисления, бог весть, но энергия пламени повысилась скачком.

И вывод: «Как отмечает Business Insider, исследователи пока не до конца понимают процессы, стоящие за образованием нового голубого вихря».

Но если в случае с лабораторными огненными «косичками» и «бубликами» ясно, откуда может браться дополнительная энергия – из горючего, – то откуда берет энергию «бубличное торнадо», которое мчится по земле, будучи оторванным от материнского циклона?.. Если в случае обычного смерча мы еще можем допустить, что воздушный океан с его вращением гигантских воздушных масс, с его циклонами и антициклонами, в которых накоплена огромная энергия, может как-то подпитывать свой «кончик» в виде торнадо, то тороидальный вихрь сосредоточен сам в себе. Он компактен и при этом разрушителен. Откуда же подлец подпитывается?

Я сейчас не буду углубляться в пучины скучной метеорологии, поскольку исследование столкновения масс теплого и холодного воздуха, как изначальная причина формирования циклонов, ураганов и торнадо, не является целью нашего повествования. Наша цель – коммунизм!

Шучу.

Наша цель – постепенно подобраться к тороидальным вихрям и сопровождающим их электромагнитным процессам. Мы к ним просто подступаем издалека, начав наблюдения с более простых форм вращения в виде обычных «линейных» смерчей. Но даже и они в своем поведении обнаруживают много необычного, в том числе в сфере электрической. Например, внутреннее свечение и электрические разряды. Электромагнитного аспекта мы пока не касались, а рассматривали вихрь только как тепловую машину. А ведь в ней в силу мощного трения воздуха происходят и разные электрические глупости.