Нарастает дефицит пресной воды
Последние годы летняя погода не радует Центральный регион России обильными дождями. Для предотвращения массовых летних пожаров и борьбы с засухой необходим действенный способ стимулирования дождя, способный действовать даже при небольшой относительной влажности.
Глобальный дефицит пресной воды в мире нарастает угрожающими темпами, поэтому проблема обеспечения питьевой водой и доступ к ее потреблению признается ООН одной из важнейших целей на ближайшие годы. Так, на 58-й сессии Генеральная Ассамблея ООН объявила 2005 – 2015 годы Международным десятилетием действий «Вода для жизни», а в 2007 году - период с 2010 по 2020 годы - Десятилетием ООН, посвященным пустыням и борьбе с опустыниванием.
Между тем, не только в мире в целом, но и конкретно в России проблема с водой может стать еще острее, чем с нефтью. Знаменитые фотографии высохшего Аральского моря со стоящими посреди суши кораблями пестрят в газетах и Интернете. А последние годы каждое лето в Центральном регионе России на месте лесов пылают огромные костры. Однозначного метода борьбы с этими явлениями нет. Существующие средства способны создать искусственные осадки только в том случае, когда влажность дождевого облака составляет не менее 95%.
Сотрудник ФИАН кандидат физ.-мат.наук Виктор Павлюченко решил разобраться – действительно ли придумать ничего нельзя, и пришел к выводу, что искусственно вызвать осадки там, где они так необходимы, все-таки можно.
«Рассмотрим два противоположных фактора формирования погоды и климата - циклон и антициклон. Циклон – это область низкого давления. Воздух поднимается вверх в виде воронки против часовой стрелки в Северном полушарии. При подъеме вверх воздух охлаждается, водяные пары конденсируются, и в результате выпадают осадки. Антициклон – область высокого давления. Воздух перемещается в противоположном циклону направлении по часовой стрелке. Холодный воздух нагревается, иссушается и осадков практически не выпадает», - говорит он.
«Циклон и антициклон - это глобальные процессы, бороться с антициклоном бессмысленно, так как его энергетика превышает возможности человека. Но для того, чтобы вызвать дождь над какой-то локальной поверхностью, мы можем использовать принцип циклона. Упрощенно говоря, этот принцип заключается в том, что есть определенная зависимость относительной влажности, температуры и высоты, и если путем поднятия охладить воздух до соответствующей температуры, то водяные пары начнут конденсироваться. Например, если на улице 40 градусов жары и 30-процентная влажность, то нужно поднять его до отметки, где температура двадцать градусов, и уже начнется конденсация», - говорит Павлюченко.
Однако для того, чтобы конденсация паров началась, необходимы центры или «зародыши» конденсации. К таким зародышам относятся пыль, аэрозоли, сажа, пепел и другие мелкие частички. Но особенно эффективно, когда они еще и отрицательно заряжены. Получается, что для того, чтобы вызвать дождь, нужно ответить на два главных вопросы – как поднять воздух и где взять электрические ионы?
Ответ на второй вопрос лежит в атмосфере Земли. Оказывается, между поверхностью Земли и ионосферой, которая находится на высоте 50 километров, есть постоянная разность потенциалов около 300-500 киловольт. Это огромное напряжение, которое на первых трех километрах распределяется примерно по 100 вольт на метр. Это приводит к тому, что вблизи поверхности Земли, до высоты в 2 километра, разность потенциалов составляет около 200 киловольт. То есть нужно просто поднять заземленный проводник на такую высоту и ионы образуются сами собой за счет коронирующего разряда.
Первый вопрос несколько посложнее. Ответ на него и есть главная составляющая изобретения ученого из ФИАН. Для того, чтобы поднять воздух на необходимую высоту, Павлюченко предлагает использовать систему привязных баллонов или аэростатов в виде нескольких расположенных один над другим ярусов (гирлянда). Такие баллоны с поверхностью из зачерненного материала, будут активно нагреваться от Солнца и отдавать свое тепло окружающему воздуху. Нагретый воздух будет стремиться вверх, по пути охлаждаясь. Поднявшись до следующего яруса, на котором происходит дополнительный нагрев; воздух поднимается дальше и так до достижения необходимой высоты. Высота верхнего и нижнего ярусов, их размеры, форма и расстояния между ними определяются метеоусловиями и поставленной задачей. При этом на ярусах закреплены заземленные эмиттеры, коронирующие в электрическом поле Земли и снабжающие восходящий поток воздуха отрицательными ионами - эффективными центрами конденсации. Ярусы могут быть тороидальными, а могут быть и в виде спирали. При подъеме воздух всегда закручивается, и если использовать спиральные ярусы, то у него появляется дополнительная устойчивость против выдувания горизонтальными ветрами.
Система может быть использована в малооблачную погоду. А вся энергетика в ней обеспечивается за счет излучения Солнца и электрического поля Земли.
«Задачей для такой системы может быть не только дождь, - комментирует разработчик, – но и вентиляция. Например, бывшая столица Казахстана, Алма-Ата, лежит в котловине, и находящийся там все время смог нужно как-то отводить, то есть осуществлять вентиляцию. Ветров там практически не бывает, поэтому такой способ пришелся бы очень кстати для «проветривания» города».
