Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №191, август 2019
Журнал №70, июнь–август 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Жизнь планеты

В погоне за молнией

Текст: Джордж Джонсон
26 августа 2012
/upload/iblock/ccf/ccf691e0d3adf4d921600f59fa6717f2.jpg
Ведoмый метеoрoлoгическoй картoй, Тим Самарас спешит догнать обманчивую грoзу. Он мечтает стать первым челoвекoм, кoтoрoму удастся сфoтoграфирoвать рождение молнии.
Фото: Карстен Питер
/upload/iblock/cb2/cb26294c165967e390d84512e5f7dfc2.jpg
В ожидании серии грoз, которые должны пройти вдoль Передoвoгo хребта в Кoлoрадo, Самарас приводит в рабoчее сoстoяние 725-килoграммoвую фoтoкамеру, кoтoрoй oн дал имя Кахуна. Радуга (слева) вoзвещает кoнец oчереднoй пoгoни.
Фото: Карстен Питер
/upload/iblock/e12/e1201e71c10cbbc7c7d0bc7ea6a0c4c7.jpg
Тим Самарас – научный сотрудник Денверского университета, Колорадо – занимается изучением опасных атмосферных явлений, таких как ураганы и молнии.
Фото: Карстен Питер
/upload/iblock/969/969a0f0e2a3cd5e7f4a068859041ec4e.jpg
В полной готовности Тим ждет вернoгo момента для тoгo, чтобы привести Кахуну в действие. Огромная камера слишком грoмoздка – ее невозможно быстро перемещать. Пoэтoму Тиму приходится довольствоваться искусственными грозами. Они стационарны и часто прoизвoдят молнии.
Фото: Карстен Питер
/upload/iblock/7ef/7efd8204aa0e13c1d6dfc81986d1d7e6.jpg
Снoва в дoрoге с Кахунoй в прицепе, вooруженный нoвым, бoлее совершенным oбoрудoванием, Самарас прoдoлжает пoгoню за неулoвимым кадрoм.
Фото: Карстен Питер
Прямо по курсу у Тима Самараса – гроза, а в автоприцепе – фотокамера высокого разрешения. NG-Россия вспоминает, как бесстрашный исследователь преследовал неуловимые и опасные явления – молнии.
Хорошо, что вдоль обочины справа выстроен забор: Тиму некогда следить за дорогой. Он – охотник за молниями. Наступило лето, и Тим Самарас уселся за руль побитого градом черного пикапа. К видавшему виды пикапу прицеплен пятиметровый фургон, набитый высокоскоростными фотокамерами и другой навороченной техникой. На приборной панели справа от водителя водружен ноутбук. Одной рукой Самарас держит руль, другой – компьютерную мышку.

Тим отслеживает изменения на радиолокационной метеорологической карте «Кастрюльной ручки» – западного выступа штата Оклахома. Расплывчатые радиальные круги на мониторе – красный в центре, далее оранжевый, желтый, зеленый и голубой – указывают на то, что к северо-востоку от города Бойсе-Сити начинается гроза. «Неплохими молниями она плюется», – бросает Самарас, глядя на маленькие желтые крестики, прыгающие по карте. Потом он открывает окно GPS-навигатора, чтобы узнать наши координаты.

 Мы увлечены погоней – у Тима глаза горят, в зубах – дужки очков, которые он надевает, когда смотрит в экран ноутбука, и снова снимает, чтобы взглянуть на дорогу. Уровень адреналина зашкаливает, но тут машина с глухим «бум» врезается в забор. Невозмутимый как сам бог, Самарас возвращает пикап на трассу, и мы продолжаем погоню.
Вспышка света от обратного удара и есть та молния, которую мы видим, причем наши глаза часто воспринимают ее движение как направленное вниз, хотя все как раз наоборот.
О том, что Самарас на работе не обращает внимания на «мелочи», свидетельствуют обширные трещины на лобовом стекле его многострадального пикапа. Мы проезжаем через весь Бойсе-Сити и устремляемся за грозой на восток, в сторону Гаймона. Впереди клубятся тучи, похожие на гигантскую цветную капусту, – это кучево-дождевые облака, верный признак того, что скоро будет гроза. И действительно – я вздрагиваю от неожиданного грома.

«Видели эту молнию?» – кричит Самарас. Сверкает еще одна, потом еще. «Видите, – возбужденно продолжает он, – эта гроза стоит на месте! Это-то нам и нужно!» Теперь молнии сверкают каждые несколько секунд, а машина опять врезается в забор. Но пока Самарас подыскивает место, чтобы припарковаться, пятно на радиолокационной карте начинает сжиматься. Тим снова набирает скорость, но к тому времени, когда мы подъезжаем к Гаймону, над землей встает арка радуги.

 «Если появилась радуга, значит, игра окончена, – разочарованно говорит Самарас. – Пропало дело. Не могу поверить!» Впрочем, сейчас, в шесть вечера, его день только начинается. Радиолокационная карта показывает новое пятно, формирующееся над южным Канзасом, в 130 километрах от нас.

Конец лета на юго-западе США – сезон гроз. С 2006 года Самарас пытается сделать невозможное: сфотографировать молнию в момент ее зарождения. Этот процесс обычно начинается с того, что нисходящий зигзаг отрицательного заряда – ступенчатый лидер – постепенно спускается из кучево-дождевых облаков на землю. Лидер – то есть направленный поток отрицательных зарядов – возникает в толще облаков, как правило, если день был жарким, а влажность высокой. Когда лидер приближается на достаточное расстояние, навстречу ему поднимаются пальцы положительного заряда – ответные стримеры.

В момент, когда два разноименных потока встречаются, возникает мощный электрический разряд – около 30 тысяч ампер, несущихся со скоростью, приблизительно равной одной третьей скорости света. Это называется обратный удар. Вспышка света от обратного удара и есть та молния, которую мы видим, причем наши глаза часто воспринимают ее движение как направленное вниз, хотя все как раз наоборот. Весь процесс от начала до конца продолжается всего 200 миллисекунд, то есть меньше секунды.

У Тима Самараса есть два «Фантома» – высокоскоростные камеры, способные делать 10 тысяч кадров в секунду. С их помощью он снял поразительные видеоролики, подробно, в замедленном движении показывающие путь смещающихся лидеров и порой даже зарядов, поднимающихся вверх. Однако в момент их столкновения, в результате которого начинается так называемый процесс присоединения, вспышка от обратного удара ослепляет камеру – и детали становятся неразличимы.

Ученым очень хочется заглянуть в замочную скважину и увидеть все этапы процесса, в том числе и то, как обратный удар ракетой взмывает вверх. Эти изображения, вероятно, помогли бы разгадать самые таинственные загадки, связанные с молниями. Почему, например, молния может порой ударить в низкое дерево, когда рядом стоит высокая металлическая башня? И почему, если уж на то пошло, молния вообще куда-то ударяет?

Каким бы чудовищно сильным ни был электрический разряд, образующийся в грозовых тучах, его величина все равно слишком мала, чтобы преодолеть изолирующие свойства воздуха. Для этого нужен какой-то дополнительный фактор, и снимки процесса присоединения могли бы показать, какой именно. Для того, чтобы хоть как-то исследовать это белое пятно, нужна специализированная камера, способная снимать более миллиона кадров высокого разрешения в секунду. В мире есть только одна такая камера. Ее вес 725 килограммов, а высота 1,8 метра, и эта камера лежит у Самараса в прицепе. Реликт времен холодной войны был изначально предназначен для съемки наземных ядерных испытаний. Самарас впервые увидел фантастическую камеру в 1980 году в Исследовательском институте Денверского университета, где занимал должность лаборанта.
Ученым очень хочется увидеть все этапы процесса, в том числе и то, как обратный удар ракетой взмывает вверх. Эти изображения, вероятно, помогли бы разгадать самые таинственные загадки, связанные с молниями.
Массивный прибор – настоящее чудо аналоговой технологии. Свет, попадающий в главный объектив, падает на трехгранное зеркало, установленное на шпиле турбины, которую вращает сжатый воздух или, для достижения самой большой скорости, гелий. Вращаясь со скоростью до 6 тысяч оборотов в секунду, зеркало рассылает свет в объективы 82 камер, заряженных 35-миллиметровой пленкой и расположенных вплотную друг к другу на опорном кольце. В результате камера может делать серии фотографий, паузы между которыми составляют менее одной миллионной секунды.

 Самарас, изучавший в числе прочего искусственные взрывы, стал работать с этой зверюгой, мало-помалу познакомился со всеми ее особенностями и даже научился угождать ей. В 2005-м, узнав, что камера выставлена на аукцион вместе с другими излишками государственного имущества, он купил ее за 600 долларов – практически по цене металлолома. Настоящее название камеры – «Beckman & Whitley 192», но Самарас окрестил ее Кахуной (так на Гавайях называют шаманов). При финансовой помощи National Geographic он переоборудовал зверюгу, заменив пленку изготовленными для исследований дальнего космоса сверхчувствительными цифровыми сенсорами и добавив к ним специально разработанную программную и электронную начинку. Однако у прибора, который весит семь с лишним центнеров, есть очевидные недостатки, как ты его не усовершенствуй. И дело не только в недостаточной маневренности: суперскоростная Кахуна кое в чем ужасно медлительна.

Каждый раз, когда вы хотите сделать серию сверхбыстрых снимков, вам нужно сначала подождать секунд десять, пока турбина раскрутится до требуемой скорости. Затем у вас есть минута на съемку – потом турбину приходится останавливать, чтобы она не перегрелась. Если вам повезло и вы что-то сняли, еще 20 секунд уйдет на то, чтобы скачать 1,8 гигабайта данных и посмотреть, что у вас получилось. И только тогда вы сможете начать следующую серию. Иными словами, Тиму Самарасу нужна неподвижная гроза, которая снова и снова производит молнии, причем именно в том направлении, куда нацелена камера. Некоторые полагают, что его шансы на успех близки к нулю. Существуют исследовательские полигоны, где Самарас мог бы оградить себя хотя бы от некоторых случайностей, наведя Кахуну на искусственную молнию – ту, что вызвали ракеты, выпущенные в грозовую тучу. Но он и слышать не хочет об искусственных молниях, ему нужна только настоящая, дикая.

 Самарасу не впервой слышать, что его планы неосуществимы. До того как увлечься молниями, он провел несколько лет в погоне за торнадо. Он сконструировал электронные зонды, оснащенные видеокамерами и другими хитрыми устройствами. Эти сложносочиненные конструкции он размещал на предполагаемом пути торнадо, чтобы записать, что происходит у смерча внутри и как это выглядит. К этой затее многие относились скептически, однако Самарасу удалось собрать одну из самых точных за всю историю наблюдений сводку данных об изменении скорости ветра, атмосферного давления, температуры и влажности во время торнадо.

 Не теряя надежды догнать грозу, мы проезжаем через городок Либерал, штат Канзас, и направляемся к Саблету. Равнину накрывают огромные черные тучи. Когда садится солнце, верхняя часть облаков охлаждается и, согласно температурному градиенту, вверх поднимается еще больше теплого приземного воздуха. К тому времени, когда мы останавливаемся на обочине, гроза расходится настолько, что порождает вдалеке небольшое торнадо, которое впрочем, быстро рассеивается, оставляя после себя красочный фейерверк молний. Два длинных разряда пересекаются в небе огромной электрической буквой Х, затем следует канонада молний, направленных вверх. Самарас запускает бензиновый генератор, и оборудование в прицепе оживает. В фургоне на стене из видеоэкранов появляется метеорологическая информация, и компьютер бесстрастным женским голосом (Самарас называет его «Леди Молния») сообщает расстояние до вспышек: «17 миль, 15 миль, 11 миль». Потом Леди Молния предупреждает: «Очень сильное электрическое поле».

«Измеритель электрополя сходит с ума», – замечает Тим. Датчик, прикрепленный к стенке прицепа снаружи, показывает, что напряженность электрического поля атмосферы составляет 10 киловольт на метр и продолжает расти. Это означает, что выходить наружу небезопасно. Два «Фантома» в прицепе приступают к работе, снимая молнии за миллисекунды до вспышек и во время. Над нами грохочет гром. Но Кахуна, равнодушная ко всей этой какофонии, продолжает тихо спать. Условия для того, чтобы она могла делать снимки, пока недостаточно хороши.

 Мы трогаемся с места, едем дальше – и вскоре появляется еще одна радуга, на этот раз двойная. Самарас останавливается посреди главного перекрестка Клейтона, штат Джорджия, не обращая внимания на гудки и ругань шоферов, а фотограф National Geographic делает несколько снимков – самых обыкновенных. В самом начале сентября, ближе к концу сезона гроз, я нагнал Самараса на съезде с шоссе I-25 в Белене, штат Нью-Мексико. К тому времени он и его команда проехали более 16 тысяч километров по шести штатам, собирая мегабиты данных от «Фантомов» – но не дождавшись ничего вразумительного от Кахуны.

Когда до конца летней экспедиции оставалось всего два дня, мы устремились за чередой гроз к северу от небольшого горного хребта Магдалена-Маунтинс. Во второй половине дня мы остановились отдохнуть и обнаружили, что по чистой случайности припарковались прямо напротив поворота с Шестидесятого шоссе к Ленгмюровской лаборатории атмосферных исследований, где находится самый известный полигон для изучения искусственных молний. Гроза висела над горами, словно позируя, над далеким гребнем, как по заказу, сверкали молнии. На противоположной обочине стояла, с любопытством поглядывая на нас, одинокая корова. Решив, что возьмет ее за ориентир, Самарас запустил турбину и прицелился. В небе полыхнуло, Кахуна выстрелила – начался долгий процесс скачивания данных. И тут ударила молния еще лучше – на этот раз прямо над коровой. Самарас не был уверен, что первая попытка удалась, и принял мгновенное решение: остановить скачивание и попытаться снова. Но ему не повезло. И теперь он никогда не узнает, что было на первых кадрах: снимки процесса присоединения или всего лишь расплывчатый силуэт коровы.

 Когда два года спустя я снова увидел Самараса, он, скрепя сердце, решил все-таки прибегнуть к способу, который в глубине души считал жульническим: нацелить свою камеру на молнии, спровоцированные ракетным обстрелом туч. На новом пикапе и с обновленной Кахуной – все предыдущее лето Самарас сидел дома, копаясь в ее электронной начинке – Тим с командой провели две недели, гоняясь за грозами по всему Юго-Западу США. Теперь пикап Самараса медленно поднимался по горной дороге, ведущей к Ленгмюровской лаборатории. Лаборатория, построенная в 1963 году для Института горного дела и технологии штата Нью-Мексико в Сокорро, расположена на пути влажного муссонного воздуха.

 Исследователь, сидящий в подземном бункере (его прозвали Кива – этим словом у индейцев называлось ритуальное помещение) на вершине горы Саут-Болди, дистанционно запускает ракеты, каждая из которых соединена с длинным проводом, в насыщенное электричеством грозовое облако. Другие ученые, находящиеся в здании в полутора километрах от бункера – это, как здесь говорят, «филиал», – снимают «Фантомами» удары молний и записывают данные о них с помощью множества приборов. Директор лаборатории Билл Уинн относился к методам Самараса так же скептически, как Самарас – к искусственным молниям. («Он, кажется, просто любит красивые фотографии?» – спросил меня как-то Уинн).

Впрочем, при встрече, ученые сердечно приветствовали друг друга. «Жаль, что вы не приехали раньше, – сказал Уинн. – У нас сегодня было три молнии». «Мне, как всегда, везет», – усмехнулся Самарас. Один из сотрудников лаборатории рассказал нам, что, когда возникнут подходящие условия, ракета будет приведена в готовность и начнется пятисекундный обратный отсчет – потому что еще немного, и гроза произведет естественную молнию не там, куда нацелены приборы. Самарас нервничал. Поскольку Кахуне требуется десять секунд для разгона, ему придется держать турбину на малом ходу, чтобы уберечь ее от перегрева, а затем разгонять махину до начала отсчета.

 На следующий день погода, к нашему разочарованию, выдалась спокойной, но гроза, разбушевавшаяся днем позже, оправдала затянувшееся ожидание. Ближе к обеду на радиолокационной карте появилось семь пятен с красным центром: мощный грозовой фронт двигался в нашу сторону с северо-востока. В три часа дня полил дождь, который все усиливался и вскоре перешел в град. Мы спрятались в прицепе и сидели там, выглядывая на улицу из задней дверцы. Раздался гром, сверкнула молния, по радио предупредили: «Кива заряжает ракеты». У одной грозы на карте появился пурпурный центр – сильнее не бывает. Перед нами проплывали красные и оранжевые полосы. Специалисты Ленгмюровской лаборатории следили за грозой из безопасного укрытия «филиала», я сидел на полу прицепа, наблюдая то за погодой снаружи, то за ее абстрактным воспроизведением на экране.

Ветер раскачивал фургон из стороны в сторону; думаю, если бы не внушительная масса Кахуны, нас могло бы сдуть с горы. Снова ожило радио: из Кивы попросили обозначить временное окно для запуска. Самарас пустил турбину на малый ход. «Кива стреляет через пять секунд», – сказало радио. Тим увеличил скорость, в небо устремилась ракета, и привязанный к ней длинный провод мгновенно испарился от разряда молнии. Но все произошло слишком быстро. Как и боялся Самарас, пятисекундное окно оказалось слишком узким. За последующий час Кива выпустила еще пять ракет, вызвавших три удара молнии. Однако Кахуну ни разу не удалось подготовить вовремя. Самарас увез с горы несколько прекрасных снимков, сделанных «Фантомами», но Кахуна так и не попала в цель.

Когда очередной сезон подошел к концу, Тим Самарас удалился в свой недавно купленный дом на холме к востоку от Денвера, откуда открывается вид на равнины Колорадо. Однако он вовсе не собирается прекращать погоню. Тим присоединил к Кахуне систему из 12 компьютеров, чтобы повысить скорость скачивания данных. Теперь на исследования Самараса обратили внимание правительство и служба безопасности США. Подписав правительственный контракт, Тим строит для камеры «фургон с трубкой»: Кахуна будет соединена с установленным на крыше перископом. Не сомневаюсь, Тим сейчас в пути – одним глазом следит за дорогой, другим наблюдает, как на экране сияет яркими цветами новая гроза. «Я продолжаю погоню за этим кадром, – признался Самарас. – И я не остановлюсь, пока не сделаю его».


26 мая 2013 года Самарас написал в «Твиттере»: «Уезжаем в Канзас гоняться за молниями… и торнадо». Спустя 5 дней бесстрашный исследователь встретит свою смерть. Подробностям последней экспедиции Тима посвящена эта статья