Трудно переоценить значение этих исследований: без знания механизма и скорости химических процессов в атмосфере невозможно прогнозировать, как влияют на нее природные и антропогенные вещества, то есть появившиеся в результате деятельности человека, невозможно строить глобальные модели ее эволюции.
Советские ученые внесли большой вклад в изучение химии атмосферы. В частности, сотрудники Института Химической физики АН СССР оценили вс можное влияние на атмосферу "топл ва будущего" - водорода. Этот гчасто называют "чистым топливом"
Между тем расчеты показали, что случае утечки водорода 95 процент его окислятся до воды в тропосфер а остальные 5 процентов достиги стратосферы, где станут катализаторе гибели озона. Поэтому в случае масс вого перехода на водородную энерг тику придется особенно вниматель следить за утечками газа из баллонОЕ сосудов Дьюара - ведь гибель ел озона приведет к гибели всего живсх ча Земле.
Как выяснилось, успехи в изучен химической кинетики атмосферы нес делимы от знания скоростей хими"- ских реакций, а диапазон этих скорс тей чрезвычайно широк, особенно п участии в реакциях атомов и свобс ных радикалов - независимых част". состоящих из атомов и атомных групя неспаренными электронами. Свободные радикалы очень реакционно сгсобны, они возникают во многих химических реакциях, особенно в цепнь при полимеризации, при взрывах и исрении, с их участием идут важнейшие биохимические процессы, например, ферментативное окисление.
Делом исключительной сложное считается создание лабораторных делей ситуаций, в которых исключав ся гибель свободных радикалов на сте ках реакторов, и точно известно распределение частиц во времени и прозанстве.
В Институте химической физ"-ч АН СССР сконструированы две yiкальные установки для измерения с"- рости реакций радикалов. По чувств тельности они превышают по крайи мере на два-три порядка известно имеющиеся всего в нескольких зар бежных лабораториях.
Где граница биосферы!
На высоте 84 километра - так утверждает академик А. Имшенецкий, заведующий отделом физиологии мутантов и микроорганизмов Института микробиологии АН СССР (ИНМИ).
Знать количественный и качественный состав микроорганизмов в атмосфере и границы их распространения, особенно в высоту, весьма важно не столько в теоретическом отношении, сколько в практическом: какая, например, микрофлора может быть занесена с высоты, что можно ждать от нее, как при необходимости противостоять ей - вопросы далеко не праздные и прямо связаны со здоровьем жителей Земли.
Однако насколько полно охарактеризована микрофлора приземного слоя атмосферы, настолько бедны сведения из области стратосферы и мезосферы, то есть с высоты до 85 километров.
Подъему микроорганизмов до таких высот и сохранению при этом жизнеспособности препятствуют многие факторы в их числе уменьшение плотности среды, отсутствие достаточно сильных восходящих потоков воздуха, низкие температуры, пагубное для живых организмов биологически активное коротковолновое излучение Солнца, смертоносное для бактерий гамма-излучение, которое обнаруживается на больших высотах.
Академик А. Имшенецкий стал инициатором создания оригинальной аппаратуры, которая устанавливалась на ракетах и позволяла получать пробы воздуха из стратосферы и мезосферы.
Анализ показал, что микрофлора беднее с высотой, а выявленные микроорганизмы имеют характерную особенность - пигментацию: все, за редким исключением, содержали черный, зеленый, коричневый, серый или иной пигмент. А это, как в свое время доказал А. Имшенецкий, означает, что микроорганизмы обладают повышенной устойчивостью к губительным ультрафиолетовым лучам, не боятся высушивания и воздействия отрицательныхдо минус 196 градусов-температур.
Выше 84 километров над уровнем моря микроорганизмы вообще не обнаружены: это и есть граница биосферы.
Изучение высотной флоры показало, что верхние слои атмосферы - это хорошая селективная среда для отбора устойчивых к неблагоприятным воздействиям форм микроорганизмов.
Смерч
Он всегда обрушивается внезапно, заставая людей врасплох. Тяжелая грозовая туча вдруг, подобно пиявке, присасывается к горизонту темным щупальцем, и сметающий все на своем пути смерч проносится по земле, оставляя за собой разрушенные здания и мосты, скрученные в узел стальные рельсы, унося в своем вихре деревья, автомобили, людей... По масштабам разрушений такой катастрофический смерч - торнадо - сравним с ядерным взрывом... Но что все же это такое?
"Проклятые вопросы"
Может показаться невероятным, но, принося столько бед человечеству, смерч сумел уберечь от него свою тайну. О нем по сей день почти ничего не известно. А то немногое, что знают ученые об этом феномене, никак не согласуется с логикой.
Смерч - детище грозы и ветра.
Часть громадной энергии грозового облака в тропосфере почему-то вдруг концентрируется в объеме воздушного вихря диаметром несколько сот метров. Таково сегодня представление большинства ученых о свирепом "пыльном дьяволе", мчащемся порой со скоростью 150 километров в час и ревущем, как сотня реактивных двигателей. Однако это представление никак не объясняет главные загадки смерча.
Вот они.
Почему вихрь вдруг падает вниз с огромной высоты? Воздух, ставший вдруг тяжелее... воздуха?
Что собой представляет воронка смерча?
Что придает ей стремительное вращение и чудовищную разрушительную силу?
Откуда смерч черпает свою энергию, позволяющую ему существовать по нескольку часов, не ослабевая.
Теория гравитационно-тепловых процессов в смерчах, разработанная в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) доктором технических наук Виктором Кушиным, позволяет раскрыть физическую природу этого грозного явления. Она не только снимает все "проклятые" для исследователей вопросы, но приводит к столь неожиданному практическому выводу, что он, вероятно, может стать ключом к решению одной из самых острых проблем сегодняшнего, а тем более завтрашнего дня - энергетической.
300 000 бешено вращающихся тонн
Итак, как уже говорилось, смерч всегда зарождается в грозовом облаке, а затем обрушивается вниз в виде вращающейся воронки. Эта воронка - ее физическая сущность - пожалуй, и есть одна из главных загадок смерча.
Виктор Кушин утверждает: смерч вовсе не "пыльный дьявол", а его воронка-это скрученный дождь. Мощный вращающийся поток дождя и града, свернутый в спираль, "давит" плотным слоем на коническую или цилинд
рическую поверхность, образуя тем самым стенки смерча. Центробежные силы, действующие на стенки, создают во внутренней полости смерча значительное разрежение. Как только в стенках соберется такое количество воды, что несмотря на разрежение внутри воронки, она окажется тяжелее вытесненного воздуха, воронка падает на землю и начинает свой ужасающий путь.
Виктор Кушин создал теоретический портрет смерча средней силы: диаметр воронки - 200 метров, толщина ее стенок - 20 метров, скорость их вращения-100-150 метров в секунду, масса воды в стенках - 300 тысяч тонн.
Естественно, измерения явлений, происходящих в смерче, возможны лишь на расстоянии от него. И они подтверждают, что скорость вращения внешней стенки воронки - 150 метров в секунду.
Между тем косвенные свидетельства (скажем, соломинка, глубоко воткнувшаяся при прохождении смерча в ствол дерева) говорят об околозвуковых и даже сверхзвуковых скоростях внутреннего, невидимого извне вихря.
Виктор Кушин объясняет это тем, что из-за разрежения, созданного вращением стенок, внутрь воронки с околозвуковой скоростью врывается извне поток воздуха.
По расчетам Виктора Кушина, мощность потока в смерче достигает 30 гигаватт, что равно мощности 10 крупнейших электростанций.
За чем охотится смерч!
Но почему он так устойчив? Ведь для длительного его существования требуется колоссальная энергия. Объяснить все первоначальным запасом невозможно. Необходим источник, питающий смерч энергией все время.
Кушин утверждает: "Виновником рождения и жизни смерча, источником его поразительной мощи является фазовый переход "вода - лед", при котором выделяется огромное количество тепловой энергии.