Рождение и гибель сокрушительных торнадо
По диаграммам Лоренца неисчислимое количество природных взаимосвязей может не только вызвать торнадо взмахом крыльев бабочки, но и погасить ураган в самом зародыше. Таким образом, если человек вмешивается в окружающую природу, например, нарушая экологическое равновесие, то мы вряд ли когда-нибудь достоверно узнаем, что произошло бы в альтернативном сценарии – «Земля без людей». И все это потому, что все последующие перемены очень трудно отследить, и почти нереально восстановить последовательность событий.
Еще при жизни Лоренц горестно заметил, что большинство окружающих его климатологов воспринимают его оригинальные построения с точностью до наоборот. Важнейшей мыслью в теории Лоренца является то, что мы как раз и не можем с легкостью отследить значимое событие и его связь с настоящим. Утверждая, что взмах крыльев бабочки может вызвать шторм, мы должны тут же перейти к следующему вопросу – как можно с уверенностью утверждать, что именно данная атмосферная аномалия вызвала рождение, а не гибель сокрушительного торнадо?
Получается, что исследования Лоренца дают возможность по-новому посмотреть на проблему причинно-следственных связей, но они совсем не содержат простых ответов по предвидению будущего.
Загадки кухни погоды
Как метеоролог, Лоренц попытался объяснить с помощью открытого им феномена многие загадки «кухни погоды»? По его смелому предположению причиной мощнейших штормов, рождающихся в Мексиканском заливе, может быть небольшая погодная аномалия в южной Атлантике.
Уже после смерти ученого в 2008 году ряд латиноамериканских синоптиков попытались связать эффект бабочки с удивительным тихоокеанским явлением Эль Ниньо. Непонятным образом эта периодическая атмосферная аномалия как-то влияет на рождение сокрушительных торнадо, приносящих многомиллиардные убытки южным штатам США.
При этом многие американские конспирологи просто уверены, что на секретных полигонах Пентагона давно уже пытаются вывести «метеобабочек», способных вызвать бури в различных частях света и послужить быть реальным запалом для гипотетического «климатического оружия», о котором много говорят в последнее время.
Главный параметр здесь – ураганный ветер, как одно из направлений исследований физики атмосферы. Эта наука уже много лет пытается предсказывать траектории движения воздушных вихрей, однако до сих пор не может спрогнозировать их силу, а значит, и масштаб возможных разрушений.
Уравнение урагана
Вот уже четверть века метеорологи упорно трудятся над созданием достоверных компьютерных моделей непогоды. Камнем преткновения тут служит так называемое «уравнение урагана», которое никак не удается решить, исходя из классических представлений о механизме его образования. Можно представить, что мощный ураган формируется где-то в юго-восточной части
Карибского моря. Там потоки теплого и влажного воздуха встречаются с холодными ветрами, дующими с Анд. Происходит интенсивная конденсация водяных паров с формированием мощного облачного покрова. Однако если мы попытаемся задать все нужные параметры, у нас никак не получится определить курс и рост силы ветра. В частности, расчетная скорость ветра всегда будет намного ниже, чем в действительности.
Хорошо известно, что чем больше ветер, тем больше волны на поверхности воды. Волны здесь выступают как естественная «шероховатость» водной поверхности, о которую и «трутся» воздушные потоки. Между тем если рассматривать баланс между поступлением энергии и ее поглощением за счет трения, то получается, что чем сильнее ветер, тем масштабнее будет это поглощение. То есть волны должны гасить ветер, совсем как в названии известного произведения братьев Стругацких, однако в действительности этого не происходит.
Гипотеза российских геофизиков
В конце прошлого века группа сотрудников Отдела нелинейных геофизических процессов Института прикладной физики РАН из Нижнего Новгорода высказала очень необычную гипотезу. Основываясь на принципах теории Лоренца, они предположили, что сопротивление поверхности океана парадоксально падает при усилении ветра.
Потом, в 2003 году, в журнале Nature вышла статья американского исследователя Керри Эммануэля, описывающая подобное явление. В своих выводах он опирался на многолетние данные Центра наблюдений за ураганами Национального управления океанических и атмосферных явлений США. На основе обобщения результатов измерений скорости ветра внутри тропических циклонов с помощью падающих GPS-зондов выяснилось, что коэффициент сопротивления морской поверхности значительно ниже величины, получаемой в расчетах обычных ветров.
Российские ученые исследуют «бабочек, порождающих ураганы» на уникальной установке «Комплекс крупномасштабных геофизических стендов», состоящей из бассейна с высокоскоростным ветроволновым каналом. Сегодня этот комплекс входит в «Перечень уникальных научно-исследовательских и экспериментальных установок национальной значимости РФ».
Сачок для ловли «ураганных бабочек»
Эксперименты нижегородских геофизиков дали удивительные результаты. С помощью высокоскоростной видеокамеры, снимающей до полумиллиона кадров в секунду, удалось зафиксировать удивительные процессы рождения «ураганных бабочек». Так возникло понимание механизма возникновения ураганных ветров в зародыше бури. Стало ясно, что на определенном этапе воздушные потоки растущего тайфуна несутся над волнами, как глиссер на подводных крыльях или колоссальный экраноплан. При этом масса воздуха образует над волнами «пенную подушку» из сплошных «барашков», которая сглаживает волнение, и сопротивление воздушным потокам над морской поверхностью резко падает.
Ученые пересчитали капли и поняли, что найден самый эффективный механизм генерации брызг, который сильно меняет картину возникновения ураганов. Раньше считалось, что брызги образуются при разрыве всплывающих пузырьков, и их количество несоизмеримо меньше. Оказалось, что если пересчитать на натурные условия результаты нижегородского лабораторного эксперимента, то становится понятным образование ураганных ветров. Ученые поняли, что является эффективным механизмом поступления энергии в чудовищной силы ветер и вплотную приблизились к прогнозированию разрушительной способности того или иного урагана.
Впрочем, бабочки Лоренца были найдены и в очень далеких от метеорологии науках, таких как эсхатология, ведь многим катастрофам предшествуют совсем незначительные события.
Глава 23 Удар с небес
Падения крупных астероидов на Землю чрезвычайно редки, но именно с ними, а не с мелкими объектами вроде Тунгусского метеорита связана главная опасность. Риск погибнуть от астероида диаметром километр почти в сто раз выше, чем от Тунгусского метеорита. Впрочем, нужно заниматься не статистическими выкладками, а своевременными поисками того самого астероида, что когда-нибудь может врезаться в Землю.
