Что такое дождь: от зарождения капли до военных тайн и теорий заговора
В этой статье дождь предстанет не просто погодным явлением, а самым настоящим химиком, диверсантом и даже оружием массового поражения.

Вода с неба – это настолько привычное явление, что мы перестаем его замечать. Мы выглядываем в окно, хватаем зонт и бежим по делам, не задумываясь, что прямо над нашей головой происходит одно из самых удивительных событий в природе. Дождь начинается с крошечной молекулы, которая поднимается с поверхности океана или листа дерева. Потом таких молекул собираются миллиарды, и они образуют облако, которое плывет порой за сотни километров от того места, где родилось.
На самом деле рождение дождя – это сложный процесс, который ученые до конца не понимают до сих пор. Чтобы из крошечного пара получилась тяжелая капля, способная упасть на землю, нужны особые условия. Например, крошечные частицы пыли, соли или даже бактерии, которые служат точкой сбора для воды. Без этих невидимых помощников воздух мог бы оставаться влажным, но дождя бы не случилось.
Люди издавна пытались управлять дождем. Жрецы в древних храмах танцевали свои ритуальные танцы, а инженеры в современных лабораториях распыляют йодосеребро из самолетов. Считается, что так можно вызвать осадки в засушливом регионе или, наоборот, разогнать тучи над городом во время праздника. Но работает это не всегда и не так надежно, как хотелось бы.
Существуют даже теории, что дождь используют как оружие. В интернете можно найти утверждения о секретных установках, которые заставляют идти ливни в нужном месте, вызывая наводнения у врага. Некоторые верят, что правительства распыляют с самолетов химикаты, чтобы управлять погодой. В этой истории есть и правда, и вымысел, и мы обязательно разберемся, где факты, а где домыслы.
Дождь бывает разным. Он может быть теплым и грибным, когда из-за туч выглядывает солнце. А может превратиться в холодный ливень с градом, который ломает посевы. В одном месте на Земле дожди идут почти каждый день, а в другом их ждут годами. От дождя зависит, будет ли пустыня или вырастет лес, смогут ли люди выращивать еду или начнется голод.
Эта статья – путешествие внутрь дождевой капли. Мы посмотрим на нее глазами физика, химика и биолога. Узнаем, почему она не круглая и с какой скоростью падает. Поговорим о кислотных дождях, которые разрушают памятники, и о радиоактивных, которые остаются после аварий. А еще разберемся с самыми популярными мифами и конспирологическими теориями. Даже если вам кажется, что вы знаете о дожде все, скорее всего, вы ошибаетесь.
Гидрологический цикл: путешествие молекулы
Путь дождевой капли начинается там, где есть вода и тепло. Солнце нагревает поверхность океанов, морей, озер и даже мокрого асфальта после предыдущего дождя. Вода превращается в невидимый пар и поднимается в воздух. Этот процесс называется испарением. Вместе с водой из почвы поднимаются и мельчайшие частицы, которые мы не видим. Растения тоже помогают этому движению: они всасывают воду корнями, а потом выпускают ее через листья. Один большой лес может выдохнуть в небо тысячи тонн воды за день.
Поднявшийся пар не остается на месте. Ветер подхватывает его и переносит на огромные расстояния. Молекула воды, которая испарилась над Атлантическим океаном, через несколько дней может оказаться над Европой или над Африкой. В атмосфере существуют настоящие реки, только они текут не по земле, а высоко в небе. По этим рекам переносится больше воды, чем во всех реках на суше вместе взятых. Влажный воздух путешествует континентами, пока не встретит холодную область или гору.
Когда теплый влажный воздух поднимается выше, он постепенно остывает. Холодный воздух не может удержать столько пара, сколько теплый. Лишняя влага вынуждена снова стать жидкостью. Вокруг микроскопических пылинок, солей или бактерий собираются капельки воды. Сначала они такие маленькие, что не падают, а просто парят. Но если капельки слипаются друг с другом или намерзают на кристаллики льда, они становятся тяжелее. Так рождается облако, которое постепенно наполняется водой.
Наконец капли становятся настолько тяжелыми, что воздух уже не может их держать. Они начинают падать вниз. По пути к земле они могут столкнуться с другими каплями и стать еще крупнее. А могут, наоборот, разбиться на более мелкие. Когда эти капли достигают поверхности, дождь заканчивается. Но вода не исчезает. Часть ее стечет в ручьи и реки, часть проберется глубоко в землю, часть снова нагреется солнцем и испарится. Круг замкнется, и
Как из ничего получается ливень
Внутри любого дождевого облака всегда есть
Когда воздух у поверхности земли нагревается, он поднимается вверх вместе с этой пылью и бактериями. На высоте пар остывает, и молекулы воды начинают собираться вокруг каждой твердой частицы. Сначала получается крошечная капелька размером в сто раз тоньше человеческого волоса. Она такая легкая, что может висеть в воздухе часами и не падать. В облаке таких капель миллиарды, и они постоянно сталкиваются друг с другом. Если две капельки встречаются, они слипаются в одну, чуть более крупную. Этот процесс называется коагуляцией.

В холодных облаках, где температура опускается ниже нуля, работает другой механизм. Часть воды остается жидкой даже на морозе, и ученые называют ее переохлажденной. Рядом с ней плавают крошечные кристаллики льда. Вода с поверхности жидкой капли испаряется быстрее, чем с поверхности льда. Пар тут же оседает на кристаллик, и он растет очень быстро. Кристалл становится тяжелым и начинает падать, по пути замораживая те капли, которые встречает. Так получается градина или просто крупная дождевая капля, если лед успевает растаять в теплых слоях воздуха у земли.
Растущая капля не может быть бесконечно большой. Когда она достигает размера примерно в четыре-пять миллиметров, воздух, обтекающий ее снизу, начинает давить сильнее, чем сверху. Капля расплющивается, потом в ней появляется углубление, и в конце концов она разрывается на несколько мелких капель. Поэтому в самом сильном ливне падают капли примерно одного размера. Многие люди думают, что дождевая капля имеет форму слезы с острым верхом и круглым низом. На самом деле падающая капля похожа на маленькую булочку или на парашют. Она приплюснута снизу и закруглена сверху, потому что снизу на нее давит встречный воздух.
Классификация осадков
Дождь бывает очень разным, и метеорологи придумали несколько способов его различать. Самый простой способ — посмотреть, сколько воды выпало за час. Если капли мелкие и редкие, а земля только чуть-чуть потемнела, то это морось. За час таких осадков выпадает меньше половины миллиметра. Обычный умеренный дождь, когда приходится раскрывать зонт, дает от половины до четырех миллиметров в час. А если за окном настоящий потоп, вода льет как из ведра и бегут ручьи, значит, начался ливень. Ливнем называют дождь, который приносит больше четырех миллиметров за час, а иногда эта цифра доходит до ста миллиметров.
Дожди различаются и по тому, сколько времени они длятся. Обложной дождь идет часами или даже сутками подряд. Он связан с большими циклонами, которые медленно ползут над местностью. Небо затянуто серыми тучами, и кажется, что этому дождю не будет конца. Ливневый дождь, наоборот, начинается внезапно и быстро заканчивается. Он идет от получаса до двух часов, но за это время успевает вылить на землю огромное количество воды. Такие дожди часто сопровождаются грозой и сильным ветром.
Есть дожди, которые получили красивые народные названия. Грибной дождь идет при солнце, когда тучи не закрывают небо целиком. В народе говорят, что после такого дождя быстро растут грибы. Слепым называют точно такой же дождь, потому что он будто не видит солнца и льет прямо под его лучами. Спорый дождь — это быстрый, сильный и прямолинейный ливень, который идет отвесно, почти без ветра. А косой хлесткий дождь, который ветер гонит горизонтально, в разных местах называют по-разному, но чаще всего просто — косохлест.
В холодное время года можно увидеть замерзающий дождь. Это очень опасное явление. Капли выпадают из облака в жидком виде, потому что в том слое воздуха, где они родились, температура выше нуля. Но у самой земли воздух холодный, и капли попадают на провода, ветки и асфальт, где мгновенно замерзают. Все покрывается коркой льда, деревья ломаются под тяжестью, машины скользят, а люди не могут выйти из дома. Метеорологи называют это явление переохлажденным дождем, потому что капли остаются жидкими при температуре ниже нуля, но теряют устойчивость при малейшем ударе.
Иногда дождь приносит с собой
География и климатология дождя
На нашей планете дожди распределены очень неравномерно. есть места, где вода льет с неба почти каждый день, а есть такие уголки, где люди годами не видят ни одной капли. Самое дождливое место на Земле — индийская деревня Маусинрам в штате Мегхалая, которая находится на плато Шиллонг. Там выпадает больше одиннадцати тысяч миллиметров осадков в год. Для сравнения, в Москве или Лондоне выпадает примерно шестьсот миллиметров. Такой невероятный ливень объясняется положением Мегхалаи: влажные муссонные ветры с Индийского океана упираются в высокие горы и вынуждены подниматься вверх. На высоте воздух охлаждается и отдает всю свою воду.
Противоположность Мегхалае — пустыня Атакама в Чили. Там есть места, где дождя не было несколько десятилетий. Некоторые метеостанции в Атакаме вообще никогда не регистрировали осадки за всю историю наблюдений. Причина кроется в двух факторах. С одной стороны, пустыня зажата между Тихим океаном и Андами. Холодное океанское течение не дает воде испаряться, а высокие горы не пропускают влагу с востока. С другой стороны, над пустыней постоянно стоит зона высокого давления, которая не пропускает дождевые облака.
Горы играют огромную роль в распределении дождей. Когда влажный воздух приближается к горному хребту, ему некуда деваться, кроме как подниматься вверх. На наветренном склоне, который обращен к морю или океану, выпадают обильные осадки. Но воздух, переваливший через горы, уже потерял почти всю воду. Он спускается вниз, нагревается и становится очень сухим. Поэтому на подветренной стороне гор почти не бывает дождей, и там часто образуются пустыни. Это явление называется дождевой тенью. Самый яркий пример — пустыня Гоби, которая лежит за Гималаями с северной стороны.
В районах, где дуют муссоны, обычно выделяют два сезона. Летом ветер дует с океана на сушу и приносит обильные дожди, которые могут длиться несколько месяцев. Зимой направление ветра меняется, он дует с суши в океан, и наступает долгая засуха. Самые сильные муссоны наблюдаются в Индии, Бангладеш, Вьетнаме и на Филиппинах. В этих странах от летнего дождя зависит урожай риса, а значит, и выживание миллионов людей. Если муссон запаздывает или оказывается слишком слабым, то начинается голод.
В европейской части России и в Средиземноморье действует другой тип выпадения осадков. Там дожди чаще всего идут в холодное полугодие. Осенью и зимой над Атлантикой рождаются циклоны, которые приносят на континент теплый и влажный воздух. Летом же, особенно в июле и августе, может стоять долгая засушливая погода. Жители юга Европы привыкли к тому, что летний дождь — это редкое и кратковременное событие, чаще всего в виде грозы. Основная влага для полей и садов поступает именно с осенне-зимними дождями. Поэтому в Средиземноморье строят водохранилища, чтобы сохранить зимнюю воду на жаркое лето.
Химия дождя: от дистиллята до кислоты
Вода, которая падает с неба, никогда не бывает абсолютно чистой. еще в облаке капли встречаются с разными газами и частицами и растворяют их в себе. если собрать дождевую воду в лабораторный стакан и проанализировать, внутри обязательно найдутся соли, кислоты, пыль и даже бактерии. В самом идеальном случае, когда воздух совершенно чистый, дождевая вода получается чуть кисловатой. Это происходит потому, что углекислый газ, который всегда присутствует в атмосфере, растворяется в каплях и превращается в слабую угольную кислоту. Показатель кислотности такой воды — примерно 5,6 по шкале pH.
Но в реальности дождь бывает гораздо кислее. Заводы и фабрики выбрасывают в воздух сернистый газ, а автомобили производят оксиды азота. Эти вещества поднимаются в облака и соединяются с водой. Сернистый газ превращается в серную кислоту, а оксиды азота — в азотную кислоту. Обе эти кислоты очень сильные, и они делают дождь по-настоящему опасным. Показатель pH такого дождя может опускаться до 4, а иногда и до 3 — это как у столового уксуса. Кислотные дожди впервые заметили в Европе и Северной Америке в середине двадцатого века, а самым известным пострадавшим регионом стал так называемый Черный треугольник на границе Польши, Германии и Чехии.
Последствия кислотных дождей видны невооруженным глазом. Мраморные статуи и здания, в том числе древние храмы и памятники, медленно растворяются под их действием. Каррарский мрамор, из которого сделаны многие шедевры эпохи Возрождения, особенно уязвим. Кислота реагирует с карбонатом кальция, и поверхность камня превращается в гипс, который легко смывается следующим дождем. По этой же причине исчезают надписи на старых кладбищах и разрушаются бетонные мосты. В озерах и реках кислотные дожди убивают рыб и насекомых, потому что вода становится слишком ядовитой для их икры и жабр.
Леса тоже страдают от кислотных дождей. Кислота вымывает из почвы полезные минералы, такие как кальций и магний, которые нужны деревьям для роста. Одновременно она высвобождает из почвенных частиц токсичные металлы, например алюминий. Корни деревьев перестают всасывать воду и питательные вещества, листья желтеют и опадают. Сначала погибают самые чувствительные деревья, вроде ели и сосны, а потом и более устойчивые породы. В восьмидесятых годах прошлого века кислотные дожди уничтожили огромные участки лесов в Германии, Чехии и Польше.
Кислотными бывают не все дожди. В некоторых регионах, где в воздухе много цементной пыли или летучей золы от сжигания угля, осадки могут быть щелочными. Это значит, что показатель pH у них выше семи. Встречаются даже содовые дожди, богатые карбонатом натрия. Они возникают рядом с карьерами, где добывают известняк, или в степных районах с солончаковой почвой. Щелочные дожди тоже вредят растениям, хотя и по-другому: они мешают корням усваивать железо, из-за чего листья бледнеют и перестают производить хлорофилл.
Самые страшные дожди в истории человечества были радиоактивными. После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году облака, зараженные радиоактивными изотопами, прошли над Европой, и выпавшие дожди заразили огромные территории. То же самое случилось после катастрофы на Фукусиме в 2011 году. Радиоактивные частицы прилипали к дождевым каплям и вымывались из атмосферы на землю. Вода, которая приносила жизнь, стала приносить смерть. Ученые до сих пор находят цезий и стронций в почве и воде тех мест, где прошли те дожди.
Физика дождя для инженера и военного
Дождевая капля падает на землю не с одинаковой скоростью. Самые мелкие капельки, которые мы называем моросью, опускаются медленно, примерно два метра в секунду. Крупные капли, размером с горошину, разгоняются до девяти метров в секунду, потому что их вес пересиливает сопротивление воздуха. Если бы капли могли расти бесконечно, они бы падали еще быстрее, но, как мы уже знаем, они разрываются на пределе четырех-пяти миллиметров. Это естественное ограничение спасает все живое на земле: удар капли, падающей со скоростью 9 метров в секунду, несложно стерпеть, а удар более тяжелой был бы похож на падение мелкого камня.
Сила удара дождевых капель имеет огромное значение для почвы. Каждая капля падает с определенной кинетической энергией, и эта энергия складывается из миллиардов ударов во время ливня. Когда капли бьют по голой земле, они выбивают из нее мельчайшие частицы. Эти частицы забивают поры в почве, и вода перестает впитываться. После этого следующий дождь уже не уходит вглубь, а течет по поверхности, смывая верхний самый плодородный слой. Ученые подсчитали, что за один сильный ливень с одного гектара может быть смыто до двадцати тонн почвы. Это называется водной эрозией, и это одна из главных проблем современного земледелия.
Звук дождя — это не просто шум, а сложный акустический процесс. Когда капля ударяется о твердую поверхность, она расплющивается, и внутри нее образуются крошечные пузырьки воздуха. Эти пузырьки лопаются с характерным щелчком. Миллиарды одновременно лопающихся пузырьков создают тот самый звук дождя, который мы обычно слышим. Если дождь идет по воде, звук получается другим, потому что капля создает на поверхности круги и подводные колебания. Частотный спектр дождя не одинаков: в нем преобладают низкие частоты, поэтому шум ливня действует на многих людей успокаивающе, как белый шум.
Инженеры, которые строят спутники и вышки сотовой связи, учитывают дождь в своих расчетах. Вода очень хорошо поглощает радиоволны определенной частоты. Спутниковое телевидение и интернет используют высокие частоты в диапазонах Ku и Ka. Во время сильного ливня сигнал от спутника может ослабнуть настолько, что картинка на телевизоре рассыплется на квадратики или вовсе пропадет. Это называется дождевым затуханием. Чтобы бороться с этим, спутники передают сигнал с запасом мощности, а антенны на земле делают чуть большего размера. В тропических странах, где ливни особенно сильны, инженеры проектируют спутниковые системы с большим запасом прочности по сигналу.
Водители знают, что дождь резко ухудшает сцепление колес с дорогой. На скорости выше восьмидесяти километров в час резина не успевает отвести воду из-под колеса. Между шиной и асфальтом образуется тонкая водяная пленка, и машина теряет управление. Это явление называется аквапланированием. Шины с глубоким протектором лучше отводят воду, но полностью избежать аквапланирования невозможно. Инженеры проектируют дороги с небольшим поперечным уклоном, чтобы вода стекала на обочину, и делают асфальт шероховатым, чтобы он быстрее сох. На скоростных трассах устанавливают специальные знаки, предупреждающие о лужах и участках, где часто идут ливни.
Метеорологи давно научились видеть дождь на расстоянии с помощью радаров. Радиолокационная станция посылает в небо радиоимпульс, а облако отражает его обратно. По силе отраженного сигнала можно понять, сколько воды в облаке и насколько крупные капли. Доплеровские радары измеряют еще и скорость движения капель, различая горизонтальный ветер и вертикальные потоки внутри грозового облака. Это позволяет за полчаса предупредить город о приближении ливня или града. Военные тоже используют эту технологию, потому что знание погоды на поле боя важно так же, как знание расположения войск противника. Дождь снижает видимость, мешает работе дронов и беспилотников, размывает дороги и делает артиллерию менее точной.
Биологические и экологические роли дождя
Дождь присутствовал на Земле задолго до появления первых живых существ, но именно жизнь научилась использовать его в своих целях. Когда растения только мигрировали из воды на сушу, они столкнулись с огромной проблемой. Для размножения им нужна была вода, чтобы сперматозоиды могли доплыть до яйцеклетки. Первые наземные растения, такие как мхи и папоротники, так и делали: они ждали дождя или росы, и их потомство зависело от капризов погоды. Позже появились семенные растения, которые изобрели опыление с помощью ветра и насекомых. Это был настоящий эволюционный прорыв, который позволил заселить пустыни и горы, где дожди редки и непредсказуемы.
В пустынях дождь запускает удивительные биологические часы. Семена пустынных растений могут лежать в песке годами и даже десятилетиями, ожидая подходящего момента. Как только выпадает достаточно сильный дождь, они прорастают все одновременно. Растения растут, цветут и дают семена за несколько недель, пока влага не испарилась. Они успевают завершить свой жизненный цикл быстрее, чем песок высохнет. То же самое происходит с пустынными насекомыми и мелкими животными. Они выходят из анабиоза, размножаются, и их потомство зарывается в песок в ожидании следующего дождя, который может случиться только через несколько лет.
Многие животные умеют предчувствовать дождь задолго до того, как первая капля упадет на землю. Лягушки и жабы особенно чувствительны к перепадам атмосферного давления. Их тонкая влажная кожа воспринимает малейшие изменения, и за несколько часов до ливня они начинают громко квакать, собираясь у водоемов. Птицы тоже меняют поведение перед дождем: они перестают петь, прячутся в густую листву и сидят на нижних ветках. Народные приметы связывают это с тем, что птицы боятся намокнуть, но настоящая причина в перепадах давления. Низкое давление, которое всегда приходит перед циклоном, вызывает у птиц дискомфорт в воздушных мешках, и они предпочитают не летать.
Дождь не только дает жизнь, но и создает специфические запахи, которые человек научился различать. Самый известный из них называется петрикор. Это слово придумали австралийские ученые в 1964 году, взяв греческие корни, означающие «камень» и „кровь богов“. Запах возникает, когда капли дождя ударяются о сухую землю или камень. В почве живут бактерии стрептомицеты, которые выделяют вещество геосмин. В сухую погоду геосмин накапливается в верхних слоях, а дождь выбивает его в воздух. Одновременно с этим капли разбивают пузырьки воздуха, запертые в порах почвы, и тот вырывается наружу, неся с собой целый букет летучих соединений. Еще один компонент петрикора — масла, которые выделяют растения в засуху. Для большинства людей этот запах приятен и вызывает спокойствие, хотя некоторые виды животных, наоборот, панически боятся геосмина, потому что он напоминает им о хищниках или гниении.
Первый дождь после долгой засухи вызывает не только запах, но и настоящий взрыв активности в почве. Ученые называют это эффектом Бирча. В течение нескольких часов после того, как вода смачивает сухую землю, оттуда вырывается огромное количество углекислого газа. В десятки раз больше, чем обычно. Почему это происходит? Долгое время считалось, что дождь просто вытесняет газ из пор, как губка вытесняет воздух. Потом выяснилось, что главную роль играют бактерии. В сухой почве микробы впадают в спячку, но как только появляется вода, они мгновенно просыпаются и начинают дышать и размножаться с бешеной скоростью. Этот всплеск длится несколько часов или дней, а потом все возвращается к норме. Так каждый первый дождь запускает в земле невидимый глазу фейерверк микробной жизни.
Дождь в культуре и истории человечества
С древнейших времен люди относились к дождю как к божественной силе. В Месопотамии поклонялись богу дождя Ададу, который держал в руке молнию и управлял ливнями. В Древней Индии бог Индра повелевал облаками и посылал воду на поля, когда люди приносили ему жертвы. У ацтеков в Центральной Америке был бог Тлалок, самый важный после бога солнца. ему приносили человеческие жертвы, иначе он насылал засуху или, наоборот, губительный ливень с градом. В скандинавской мифологии дождем управляли боги из рода ванов, а в Древнем Египте дожди были редки, поэтому главным богом воды оставался Нил, а не небесные осадки.
Самый известный обряд вызывания дождя — это танец дождя у североамериканских индейцев. Шаманы надевали специальные костюмы с перьями и бубенцами, которые символизировали капли воды. Они танцевали, пели и раскуривали священные трубки, и танец мог длиться несколько дней, пока небо не отзывалось. Похожие ритуалы существовали на всех континентах. В Африке колдуны били в барабаны, подражая грому, и брызгали водой во все стороны, изображая ливень. В славянской традиции, когда стояла засуха, крестьяне обходили поля с иконами и святыми дарами, а иногда выходили на перекрестки и поливали друг друга водой из реки. В Австралии аборигены верили, что дождь можно вызвать, если потревожить спящего в небе радужного змея.
Дождь не раз решал исход исторических битв. В 1815 году под Ватерлоо Наполеон столкнулся с армиями Англии и Пруссии. Ночью перед сражением прошел сильный дождь, и земля превратилась в месиво из грязи. Наполеон любил использовать артиллерию для подавления противника перед атакой пехоты, но тяжелые пушки увязали в грязи, а ядра застревали, не долетая до цели. ему пришлось ждать несколько часов, пока земля подсохнет, и эти часы спасли союзников. Подтянувшиеся прусские войска ударили во фланг французам, и величайшая армия Наполеона была разбита. Если бы не ночной дождь, история Европы могла бы сложиться иначе.
Еще один знаменитый случай связан с Японией. В XIII веке монгольская армия Хубилая, внука Чингисхана, дважды пыталась вторгнуться на Японские острова. Монголы были непобедимы на суше, но у них не было опыта морских сражений. В 1274 году их флот был уничтожен внезапным тайфуном, который японцы назвали камикадзе, что значит «божественный ветер». В 1281 году история повторилась: огромный монгольский флот, собранный со всей империи, снова был разбит штормом у берегов Японии. Японцы верили, что боги послали тайфун, чтобы защитить их страну. С тех пор камикадзе стало символом чудесного спасения, и даже во Вторую мировую войну летчиков-смертников называли этим именем.
В XX веке дождь тоже повлиял на ход войны. Высадка союзников в Нормандии, операция «Оверлорд», была назначена на 5 июня 1944 года. Но в Ла-Манше разыгрался шторм, небо затянули низкие тучи, и высадку пришлось перенести. Главный метеоролог союзников, капитан Джеймс Стэгг, увидел в прогнозах узкое окно хорошей погоды 6 июня. Он доложил генералу Эйзенхауэру, и тот принял рискованное решение высаживаться. Ветер и волны все еще были сильными, многие солдаты утонули, не дойдя до берега, но операция удалась. Немецкие генералы, уверенные, что при такой погоде высадка невозможна, уехали с побережья на учения, и их войска не сразу поняли, что происходит.
Дождь оставил огромный след в искусстве. Японский художник Кацусика Хокусай создал знаменитую гравюру «Сосна в Аварагуи под дождем», где дождь изображен не вертикальными линиями, а мелкими точками и штрихами, передающими движение воздуха. Французский импрессионист Пьер Огюст Ренуар написал „Зонтики“, где дождь почти не виден, но его ощущение создается позами людей, торопящихся в укрытие. В кинематографе дождь стал отдельным персонажем. В фильме „Бегущий по лезвию“ вечный дождь создает мрачную атмосферу футуристического Лос-Анджелеса. В мюзикле „Песнь дождя“ главный герой танцует под ливнем с фонарным столбом, и эта сцена стала символом чистого, беззаботного счастья.
Музыка тоже не обошлась без дождя. Фредерик Шопен написал Прелюдию, которую в народе называют «Капли дождя». В ней повторяющаяся нота ля-бемоль всю пьесу звучит как застывшая капля, падающая на крышу. Говорят, Шопен сочинял эту прелюдию во время болезни, слушая, как дождь стучит по крыше монастыря в Майорке. Рок-музыканты тоже часто обращались к этому образу. Группа The Cascades спела „Rhythm of the Rain“ — песню о том, как дождь напоминает об ушедшей любви. А немецкая группа Rammstein в песне „Regen“ использовала звуки ливня и грома как часть музыкального сопровождения, создавая тревожное и мощное настроение.
Рукотворное изменение дождя: от мечты до технологий
Мечта управлять дождем стара как мир. Древние жрецы и шаманы пытались делать это с помощью танцев и молитв, но настоящая научная история началась только в середине двадцатого века. В 1946 году американский химик Винсент Шефер работал в лаборатории компании General Electric. Он изучал переохлажденные облака, то есть такие, где вода остается жидкой при минусовой температуре. Шеферу пришла в голову простая мысль: если бросить в такое облако
Чуть позже другой ученый, Бернард Воннегут (брат знаменитого писателя Курта Воннегута), нашел более удобный реагент. Им оказался йодосеребро — порошок, кристаллы которого по своей структуре очень похожи на кристаллы льда. Водяной пар охотнее конденсируется на йодосеребре, чем на обычных пылинках. Достаточно распылить несколько граммов этого вещества в облаке, чтобы оно начало отдавать воду. Йодосеребро используется до сих пор, потому что оно дешево, нетоксично для людей и животных и работает даже в теплых облаках, где нет переохлажденной воды. Самолеты, ракеты или наземные генераторы поднимают его на нужную высоту, и облако становится дождевым.
Китай стал мировым лидером по управлению погодой. Перед Олимпийскими играми 2008 года в Пекине власти очень боялись дождя во время церемонии открытия. Они установили в окрестностях города сотни ракетных установок с йодосеребром и запустили самолеты. За несколько часов до начала церемонии ракеты начали обстреливать облака, которые приближались к Пекину. Реагент вызывал дождь раньше, чем облака доходили до стадиона, и над Пекином оставалось чистое небо. Западные ученые спорили, действительно ли это сработало или китайцам просто повезло с погодой, но сами китайцы считают эту операцию успешной. Сейчас в Китае существует целая правительственная программа по управлению погодой, и каждый год страна тратит на это сотни миллионов долларов.
В Объединенных Арабских Эмиратах проблема дождя стоит по-другому. Там дождей почти не бывает, и страна тратит огромные деньги на опреснение морской воды. Власти ОАЭ запустили программу по искусственному вызыванию дождя. Но в жарком пустынном климате йодосеребро работает плохо, потому что для него нужны переохлажденные облака, а они там редки. Эмиратские ученые экспериментируют с другим методом: они строят на берегу моря высокие башни, которые поднимают влажный воздух вверх, а внутри башен распыляют мельчайшую пыль, чтобы на ней конденсировалась вода. Этот метод пока не дал устойчивых результатов, но исследования продолжаются.
Россия тоже активно использует засев облаков. Каждый год перед празднованием Дня Победы в Москве военные самолеты разгоняют облака над столицей. Операция стоит десятки миллионов рублей, но власти считают ее необходимой, чтобы 9 Мая не испортил дождь. Технология та же: самолеты с йодосеребром вылетают навстречу облакам за 50-100 километров от Москвы и распыляют реагент. Облако отдает воду в виде дождя в Подмосковье, а над столицей устанавливается ясная погода. Западные метеорологи скептически относятся к эффективности таких операций, потому что проверить, пошел бы дождь в Москве или нет без вмешательства, невозможно. Но российские власти продолжают эту практику уже много лет.
Насколько эффективны все эти методы? Ученые признаются, что точно не знают. Чтобы доказать, что засев облаков вызвал дождь, нужно сравнить обработанное облако с точно таким же необработанным. Но двух одинаковых облаков не бывает. Большинство исследований показывают, что засев увеличивает количество осадков на 15-30 процентов. Это не чудо, но для засушливых регионов даже прибавка в 15 процентов может быть важной. При этом засев работает не всегда и не со всеми облаками. Он эффективен для переохлажденных слоистых облаков, которые уже содержат воду, но не отдают ее. А вот с горячими конвективными облаками, которые дают летние ливни, засев почти не работает. Так что человечество умеет чуть-чуть подталкивать природу, но управлять дождем полностью оно пока не научилось.
Конспирология и военная метеорология
Самый известный объект, вокруг которого сложились теории заговора о погодном оружии, находится на Аляске. Он называется HAARP, что расшифровывается как программа исследования ионосферного рассеяния высокочастотных радиоволн. Там построен огромный массив антенн, которые посылают радиоволны в верхние слои атмосферы, в ионосферу. Ученые используют эти антенны, чтобы изучать, как радиоволны взаимодействуют с заряженными частицами в ионосфере. Это нужно для улучшения связи с подводными лодками, для исследований полярных сияний и для прогнозирования космической погоды. Проект финансируется американскими военными, но результаты его работы публикуются в открытых научных журналах.
Однако в интернете и в некоторых СМИ HAARP называют климатическим или геофизическим оружием. Сторонники теорий заговора утверждают, что на самом деле эти антенны могут вызывать землетрясения, ураганы и наводнения в любой точке планеты. Якобы американское правительство использует HAARP, чтобы наказывать недружественные страны: посылает засуху во Вьетнам, наводнения в Пакистан или тайфуны на Филиппины. Иногда HAARP обвиняют даже в том, что он меняет сознание людей или создает подземные ядерные взрывы. В 2010 году, когда произошло сильное землетрясение на Гаити, в соцсетях мгновенно разошлась версия, что это HAARP ударил по острову, потому что США хотели свергнуть неудобное правительство.
Чтобы понять, насколько эти теории беспочвенны, нужно сравнить мощности. Установка HAARP имеет мощность примерно 3,6 мегаватта. Это как три с половиной ветряка или одно небольшое городское трамвайное депо. Обычный грозовой дождь выделяет энергию около триллиона ватт, то есть в миллион раз больше. Ураган средней силы выделяет энергию в сто тысяч раз больше, чем HAARP. Это все равно что пытаться остановить океанский лайнер с помощью детской игрушечной лодочки. Физически невозможно создать установку такого размера, которая могла бы конкурировать с природными силами, даже если бы на это выделили весь бюджет США.

Но это не значит, что военные никогда не пытались использовать дождь как оружие. Самая известная и документированная программа называется «Попай». В 1960-х годах США воевали во Вьетнаме, и одной из главных проблем была тропа Хо Ши Мина — сеть дорог и троп, по которым северовьетнамские войска получали оружие и припасы через Лаос и Камбоджу. Американцы бомбили эту тропу, но вьетнамцы быстро восстанавливали дороги. Тогда военные придумали другой подход: сделать тропу непроходимой с помощью дождя. Они запустили секретную операцию, в ходе которой самолеты распыляли йодосеребро над горами Лаоса. Ливни размывали дороги, вызывали оползни и превращали тропу в непролазную грязь. Операция продолжалась с 1967 по 1972 год, было совершено 2600 вылетов, израсходовано 90 тонн йодосеребра. Эффект оценивался как значительный: в обработанных районах количество осадков выросло примерно на 50 процентов.
Через несколько лет после окончания войны во Вьетнаме международное сообщество всерьез обеспокоилось погодным оружием. В 1977 году была принята Конвенция ООН ENMOD — о запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду. Этот договор запрещает использовать погоду, климат, земную кору или экосистемы как оружие. его подписали почти все страны мира, в том числе США и СССР. единственная оговорка: разрешены мирные методы изменения погоды, например засев облаков для увеличения дождя в засушливых районах. С тех пор открытых военных программ по управлению дождем не было, но время от времени появляются слухи о тайных экспериментах.
Самый живучий современный миф связан с хемтрейлами, или химиотрассами. Если посмотреть на небо, можно увидеть белые полосы, которые тянутся за пролетающими самолетами. Обычные люди знают, что это конденсационные следы — водяной пар из выхлопа реактивных двигателей замерзает в холодном воздухе и образует облачко. Но сторонники теории хемтрейлов утверждают, что на самом деле самолеты распыляют ядовитые химикаты: алюминий, барий, стронций или даже вирусы. Цель этого распыления — управление погодой, снижение иммунитета населения или геоинженерия. Ученые многократно опровергали эту теорию. Пробы воздуха и воды не показывают повышенного содержания этих металлов в районах с интенсивным авиасообщением. Конденсационные следы исчезают через несколько минут или часов, как и любые облака, и не оставляют после себя ничего, кроме воды. Тем не менее в интернете существуют целые сообщества, которые снимают небо на камеру и ищут «доказательства» химиотрасс.
Почему люди верят в погодные теории заговора? Психологи объясняют это потребностью в порядке. Дождь, ураган или засуха — это хаотичные и непредсказуемые явления. Мы не можем на них повлиять, и это пугает. Значительно легче поверить, что
Климатический кризис и будущее дождя
Климат на Земле меняется, и вместе с ним меняется дождь. Есть фундаментальное правило физики, которое называется уравнением Клаузиуса — Клапейрона. Оно гласит, что при повышении температуры на один градус Цельсия воздух может удерживать на семь процентов больше водяного пара. Это не теория, а строгий закон, который работает для любой жидкости. Поскольку средняя температура на планете растет, атмосфера впитывает все больше влаги с поверхности океанов. Больше влаги в воздухе означает, что, когда условия для дождя наконец наступают, этот дождь может быть гораздо сильнее, чем раньше. Ученые связывают с этим эффектом участившиеся катастрофические ливни последних лет.
На практике это проявляется в двух главных тенденциях. Там, где традиционно было сухо, становится еще суше. Испарение усиливается, почва теряет остатки влаги, а редкие дожди становятся еще более редкими. Средиземноморье, юг Австралии, запад США и некоторые районы Бразилии уже испытывают многолетнюю засуху. Там, где традиционно было влажно, становится еще влажнее. Воздух переносит больше воды из океана, и муссонные дожди в Индии, Бангладеш или Китае становятся более интенсивными. Ученые называют это явление парадоксом гидрологического цикла: сухое становится суше, а мокрое — мокрее. Причина в том, что теплый воздух не только удерживает больше пара, но и быстрее движется в атмосферных течениях, перенося влагу на огромные расстояния.
Особую тревогу вызывают явления, которые называют атмосферными реками. Это узкие длинные потоки влажного воздуха в небе, которые тянутся на тысячи километров и переносят столько же воды, сколько самая полноводная река на земле. Самый известный пример — атмосферная река над Тихим океаном, которую в народе называют «Ананасовый экспресс», потому что она начинается около Гавайев и несет влагу к западному побережью США и Канады. Когда такая река упирается в берег и поднимается в горы, начинаются чудовищные ливни, которые продолжаются несколько дней. В теплом климате атмосферные реки становятся мощнее, потому что воздух над океаном содержит больше водяного пара. Ученые даже разработали сценарий под названием ARkStorm, который описывает, что произойдет, если одна из таких рек накроет Калифорнию: вся Центральная долина, главная житница Америки, окажется под слоем воды в несколько метров.
Сезон дождей тоже меняется. В Сахеле — полупустынной зоне к югу от Сахары — дожди раньше начинались в июне, а заканчивались в сентябре. Сейчас первый дождь может прийти на месяц позже, а сезон стал короче, но интенсивнее. Для фермеров это катастрофа: они сеют семена в надежде на дождь, а он не приходит, потом внезапно начинаются ливни, которые смывают посевы. В бассейне Амазонки сухой сезон стал длиннее на две-три недели за последние сорок лет. Лес, привыкший к круглогодичной влаге, начинает страдать, деревья сбрасывают листья, и риск пожаров резко возрастает. Амазония сама производит половину своих дождей — влага, испаряемая деревьями, возвращается обратно в виде осадков. Если сухой сезон станет слишком длинным, этот внутренний водный цикл может нарушиться, и лес перестанет быть дождевым.
Человечество уже задумывается о том, как искусственно охладить планету, и эти проекты называются климатической геоинженерией. Самый обсуждаемый план — стратосферный аэрозольный инжектинг. Суть в том, чтобы запустить в стратосферу, на высоту двадцати километров, мельчайшие частицы серы или других веществ. Они отражали бы часть солнечного света обратно в космос и охлаждали бы планету. Так работает любой крупный вулкан: после извержения горы Пинатубо в 1991 году температура на Земле упала на полградуса на два года. Но геоинженерия несет огромные риски. Если изменить количество солнечного света, попадающего в разные регионы, можно непредсказуемо повлиять на дожди. Компьютерные модели показывают, что стратосферный инжектинг может ослабить муссоны в Африке и Азии, оставив без дождей миллионы людей. Одни страны могут получить пользу от охлаждения, а другие — засуху и голод.
Другой проект касается осветления морских облаков. Предлагается распылять над океаном мельчайшие частицы соленой воды, чтобы облака становились более белыми и отражали больше света. Это могло бы охладить планету, но тоже с непредсказуемыми последствиями для дождя на суше. Кто решит, какие облака осветлять? Кто заплатит за компенсации странам, у которых из-за этого перестанет идти дождь? Эти вопросы пока не имеют ответа. Пока что ученые сходятся в одном: лучшее, что можно сделать для будущего дождя, — это перестать нагревать планету, сократив выбросы парниковых газов. Потому что дождь, каким мы его знали последние десять тысяч лет, возможно, самый устойчивый и предсказуемый период в истории климата, уже заканчивается. Дальше будет по-другому, и к этому нужно готовиться.
Как изучают дождь сегодня
Чтобы измерить дождь, ученые используют несколько типов приборов. Самый простой и старый инструмент называется плювиометр, или дождемер. Это обычное ведро с четкими стенками и измерительной шкалой. Его ставят на открытом месте, подальше от деревьев и зданий, и смотрят, сколько миллиметров воды накопилось после дождя. Один миллиметр осадков означает, что на каждый квадратный метр поверхности выпал один литр воды. Усовершенствованный прибор — плювиограф — не просто собирает воду, а непрерывно записывает ее количество на движущуюся бумажную ленту. По такой записи можно увидеть, начался ли дождь внезапно или постепенно, были ли перерывы и как быстро усиливался ливень.
Современные ученые используют оптические дисдрометры. Это приборы, которые излучают лазерный луч и измеряют, как капли дождя его перекрывают. Когда капля пролетает через луч, она на мгновение уменьшает его яркость. По величине этого затемнения компьютер вычисляет размер капли. По времени затемнения — скорость ее падения. Так за одну минуту можно получить полную картину: сколько капель каждого размера падает с неба, с какой скоростью и под каким углом. Это важно для понимания физики дождя и для калибровки радаров.
Самая большая революция в изучении дождя произошла с появлением метеорологических спутников. Они видят дождь на всей планете, включая океаны, горы и пустыни, где нет наземных станций. Спутники не фотографируют дождь в привычном смысле, потому что капли не видны сквозь облака. Вместо этого они используют микроволновые радиометры. Эти приборы измеряют излучение, которое исходит от земли и атмосферы на определенных частотах. Вода в дождевых каплях поглощает и переизлучает микроволны по-своему, и по этому сигналу можно вычислить, сколько воды находится в облаке. Самый современный спутник для измерения дождей называется GPM, Global Precipitation Measurement. Он запущен NASA и японским космическим агентством, и каждые три часа выдает карту осадков для всей планеты с точностью до пяти километров.
Наземные метеорологи полагаются на сеть доплеровских радаров. Радар вращается вокруг своей оси, поднимается и опускается, прощупывая небо в разных направлениях. Он посылает радиоимпульс и ждет его отражения от капель дождя. Чем дольше импульс возвращается, тем дальше находится облако. Чем сильнее сигнал, тем больше воды в облаке или тем крупнее капли. Доплеровский эффект позволяет измерить, движутся ли капли к радару или от него, то есть определить направление и скорость ветра внутри облака. По данным радара можно увидеть не только где идет дождь, но и какие облака собираются в грозу, где возможно образование града и когда ливень дойдет до города.
Все эти данные — от дождемеров, дисдрометров, спутников и радаров — поступают в суперкомпьютеры. На них работают математические модели Numerical Weather Prediction, то есть численного прогноза погоды. Самые известные модели — американская WRF и европейская ICON. Они делят атмосферу на миллионы ячеек и рассчитывают для каждой ячейки температуру, давление, влажность, скорость ветра и количество воды. Физические законы, по которым движется воздух и рождаются капли, записаны в виде уравнений. Суперкомпьютер решает эти уравнения для всех ячеек сразу, шаг за шагом продвигаясь в будущее. Так получается прогноз дождя на несколько дней вперед. Точность прогноза сильно зависит от того, насколько мелкие ячейки выбраны. Ячейка размером один километр даст хороший прогноз для города, но потребует чудовищных вычислительных мощностей.
Есть еще один способ изучать дождь, в котором может участвовать любой желающий. Это проекты гражданской науки. Самый известный из них называется CoCoRaHS — Community Collaborative Rain, Hail and Snow Network. Он начинался в Колорадо и теперь работает по всей Америке, в Канале и на Багамах. Двадцать тысяч добровольцев каждое утро выходят во двор, измеряют осадки в своем дождемере и отправляют данные через интернет. Ни один компьютер или спутник не может заменить живого человека в конкретной точке. Благодаря этим волонтерам метеорологи получают информацию о дожде с невероятной детализацией — буквально каждый квартал каждого города. В эпоху, когда все автоматизировано, обычное пластиковое ведро и линейка остаются незаменимыми инструментами науки о дожде.
Практическое руководство: как жить с дождем
Многие народные приметы о дожде имеют под собой научную основу. Если ласточки летают низко над землей, это часто значит, что приближается дождь. Объяснение простое: перед дождем давление падает и воздух становится более влажным. Мелкие насекомые, которыми питаются ласточки, опускаются ближе к земле, потому что их крылышки намокают и тяжелеют. Ласточки следуют за своей добычей. Если цветы одуванчика или вьюнка закрываются днем, это тоже предвещает осадки. Растения реагируют на повышение влажности, чтобы защитить пыльцу от намокания. Утром на траве нет росы — еще один признак скорого дождя, потому что облака действуют как одеяло и не дают земле остыть за ночь, а для образования росы нужно холодное утро после ясной ночи.
Современные метеорологические карты дождя научиться читать несложно. На сайтах погоды и в приложениях обычно показывают радарную карту, где дождь окрашен в разные цвета. Слабый дождь обозначается синим или светло-зеленым цветом. Умеренный — желтым. Сильный ливень — оранжевым или красным. Фиолетовый цвет означает самый опасный дождь с градом или очень крупными каплями. Шкала называется dBZ, что расшифровывается как децибелы Z. Чем выше число, тем интенсивнее дождь. На карте можно увидеть, куда движется дождевое облако, с какой скоростью и когда оно дойдет до вашего дома. Большинство приложений дают прогноз с точностью до 15 минут для ближайшего часа и до часа для ближайших трех часов.
Безопасность во время дождя дает не только зонт. Самая большая опасность связана с грозой. Если вы слышите гром, молния уже достаточно близко. Нельзя прятаться под одинокими деревьями, потому что они притягивают разряды. Нельзя стоять на открытом месте, особенно если вы выше окружающих предметов. Лучшее укрытие в грозу — здание с молниеотводом или машина с металлическим кузовом. В машине нужно закрыть окна и не касаться металлических частей. если вы в поле и укрыться негде, присядьте на корточки, сгруппируйтесь и не ложитесь на землю. Ноги держите вместе, чтобы разряд не прошел от одной ноги к другой. Дождь сам по себе не опасен, но если он сопровождается молниями, нужно немедленно прекратить прогулки, плавание и работу с металлическими предметами.
Водителям дождь приносит отдельные риски. Самое опасное — аквапланирование, когда колесо перестает касаться асфальта и машина становится неуправляемой. Это случается на скорости выше 80 километров в час, особенно на лужах глубиной более сантиметра. если вы почувствовали, что руль стал легким и машину заносит, нельзя резко тормозить или поворачивать. Нужно плавно сбросить газ, держать руль прямо и ждать, пока колеса снова сцепятся с дорогой. Никогда не заезжайте в брод, который не видно или он не обозначен. Всего несколько сантиметров воды достаточно, чтобы заглушить двигатель, а 30 сантиметров — чтобы смыть машину с дороги. Даже мощный внедорожник не гарантирует безопасность, потому что вода может поднять его и понести как щепку.
Дождевую воду можно собирать и использовать дома. Это бесплатный ресурс, который особенно ценен в регионах с платным водоснабжением или засушливым климатом. Простейшая система сбора — бочка под водосточной трубой. За один средний дождь с крыши дома площадью 100 квадратных метров можно собрать до 500 литров воды. Эту воду нельзя пить без кипячения или фильтрации, потому что на крыше могут быть птичий помет, пыльца растений и пыль. Но она отлично подходит для полива сада, мытья машин, наполнения унитазов и стирки, если добавить дезинфицирующие средства. В дождевой воде меньше солей, чем в водопроводной, поэтому она полезнее для комнатных растений. В Австралии и на юге США сбор дождя регулируется законами, и иногда даже требуют специальных разрешений, но в большинстве стран это разрешено и даже поощряется.
Существует миф, что дождевая вода полезнее водопроводной, потому что она дистиллированная и чистая. На самом деле, как мы уже говорили выше, дождь может содержать кислоты, пыль и бактерии. В промышленных районах первая вода после долгой засухи бывает особенно грязной, потому что капли вымывают из воздуха все накопленные загрязнения. Поэтому, если вы собираете дождь для полива или бытовых нужд, лучше выливайте прочь собранное за 10-15 минут после начала дождя. Эта вода смывает с крыши и из воздуха самые вредные примеси. А все, что польется потом, будет гораздо чище. И конечно, дождевую воду никогда не считайте полностью безопасной для питья без обработки. Все же дождь проходит через те слои атмосферы, где летают птицы, насекомые и копятсся промышленные выбросы. Простое кипячение решает эту проблему.
Мы простились с дождем как с простым явлением, а встретили его как сложнейший механизм, в котором переплелись физика облаков, химия атмосферы, биология почвы, история цивилизации и даже политика больших теорий заговора. Дождь оказался не просто водой с неба, а удивительным посредником, который связывает океаны с вершинами гор, бактерий с климатом, древних шаманов с современными радарами и каждого из нас с глобальными процессами на планете. Мы не научились им управлять, но научились понимать его природу, предсказывать с приличной точностью и использовать себе во благо. В следующий раз, когда вас настигнет в дороге ливень, можно будет не просто вздохнуть о промокшей обуви, а вспомнить тот долгий путь, который проделала каждая капля — от испарения с океанской волны через столкновения в холодном облаке до удара о дорожное покрытие, который вы слышите.


















