Олег Фейгин - Тесла и сверхсекретные проекты Пентагона
Многократные молнии
В своей колорадской «грозовой лаборатории» Тесла выяснил, что чаще всего молния представляет собой многократный разряд. Изобретатель считал, что многократные молнии — обычное явление, они могут насчитывать до нескольких десятков. Измерения Теслы показали, что паузы между отдельными разрядами составляют несколько секунд, а средняя длительность полного разряда молнии измеряется десятыми долями секунды, при этом отклонения от среднего значения в обе стороны возможны на порядок величины.
В «электрическом макете атмосферного электричества», представляющем собой ящик с электродами и конденсаторами, куда впрыскивалась водяная пыль, Тесла показал, что обычно разряд развивается лавинообразно, сначала в виде отдельного канала, получившего название лидера молнии, который ступенчато продвигается от облака к земле. Очень долго изобретателю не удавалось измерить скорость ступенчатого движения лидера к земле, и лишь после множества попыток он остановился на цифре в десятки тысяч километров за секунду, что всего лишь в несколько раз меньше современных оценок. Довольно точно удалось Тесле определить и пятидесятиметровую длину каждой ступени лидера, так что полное время его движения до земли составило сотые доли секунды. Изобретатель считал, что после возникновения канала разряда от земли к облаку по нему перекачивается основная масса электричества, но с гораздо меньшей скоростью. При этом «молниевый столб» обычно глубоко проникает внутрь облака, образуя множество разветвленных каналов, светящихся более секунды.
Конечно, у теории Теслы нашлось достаточно противников, которые справедливо отмечали, что горизонтальные ветры обычно слишком слабы, чтобы перенести значительный заряд в район грозового фронта. Удивительно, но за прошедшее столетие метеорологи и геофизики существенно не продвинулись в данном вопросе!
Модель Теслы объясняла и электризацию грозовых облаков при дроблении дождевых капель потоками воздуха. В результате такого дробления падающие более крупные капли заряжались положительно, а остающиеся в верхней части облака более мелкие — отрицательно.
Впоследствии, уже отойдя от активного экспериментирования с атмосферным электричеством, Тесла построил в высшей степени оригинальную «индукционную теорию глобального отрицательного электричества». Согласно ей, электрические заряды разделяются электрическим полем Земли, имеющим отрицательный знак. Тесла полагал, что в основе данного механизма лежит явление электростатической индукции, заключающееся в появлении противоположного заряда вблизи заряженной поверхности. Тогда если принять, что воздушные массы, насыщенные атмосферным электричеством, в целом электронейтральны, то нижняя кромка туч должна получать положительный заряд, а верхняя — отрицательный. Это отчасти подтверждает и часто наблюдаемая картина грозы, когда горизонтальные молнии происходят между противоположными зарядами самого облака, а вертикальные — между его нижней частью и земной поверхностью.
Положительный молниевый разряд
Разряды молний могут происходить между соседними наэлектризованными облаками или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду предшествует возникновение значительной разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей вследствие разделения и накопления атмосферного электричества в результате таких природных процессов, как дождь, снегопад и т. д. Возникшая таким образом разность потенциалов может достигать миллиарда вольт, а последующий разряд накопленной электрической энергии через атмосферу может создавать гигантские кратковременные токи.
Можно подметить, что в исследованиях атмосферного электричества Тесла придерживался двух стратегических направлений.
Отрицательный молниевый разряд
Тесла считал, что в основе электризации облаков лежит процесс накопления заряда в результате «налипания» атмосферного электричества на поверхность туманных капелек самых разных размеров. Впрочем, ученый допускал, что электризация грозовых облаков осуществляется совместным действием нескольких механизмов, а основным из них является падение достаточно крупных частиц, электризуемых трением об атмосферный воздух.
Во-первых, он искал всяческие пути активного воздействия на обширную — в десятки квадратных километров — площадь земной поверхности, на которой проявляются связанные с отдельной грозой электрические явления.
Во-вторых, Тесла никогда не мог смириться с тем фактом, что благодаря проводимости воздуха к земной поверхности на площади в несколько квадратных километров от облака поступает ток около ампера. Учитывая, что на Земле ежесекундно наблюдается в среднем около 100 разрядов линейной молнии, можно подсчитать среднюю мощность, которая затрачивается в масштабе всей Земли на образование гроз: она составляет совершенно фантастическую величину — 1018 эрг/сек. В связи с этим изобретатель никогда не переставал строить сотни всяческих схем «утилизации» этой «даровой энергии», правда, в последние годы его захватили еще более масштабные идеи превращения земных пустынь в колоссальные конденсаторы солнечного света.
В своих расчетах «Глобального электрического резонатора» Тесла исходил из того, что средняя длина молнии обычно составляет несколько километров. Впоследствии изобретатель сокрушался, что для полноты картины надо было обязательно учесть, что изредка между облаками могут проскакивать молнии длиной в десятки километров. При этом разность потенциалов между грозовым облаком и землей в верхнем пределе иногда достигает миллиарда вольт.
Древовидный канал разряда
Особое внимание Тесла уделял исследованиям движения лидера вблизи земли, когда навстречу ему выстреливаются коронные разряды, возникающие над заостренными проводящими предметами, выступающими над поверхностью земли. «Молниепровод» лаборатории в Колорадо-Спрингс показал, что с большой вероятностью атмосферные разряды повторно ударяют в ту же самую точку, при этом диаметр ядра светящегося разряда составляет считанные сантиметры, а наэлектризованная зона вокруг канала молнии может достигать нескольких метров. Тесла считал, что разветвленность разряда молнии между облаками обусловлена ступенчатым характером движения лидера, направление каждого шага которого определяется электросопротивлением воздушных слоев и потому носит в значительной мере случайный характер.
Еще одной своей досадной ошибкой ученый считал игнорирование роли звуковых колебаний. Об энергии раскатов грома говорит тот факт, что средняя дальность слышимости летних гроз на континенте составляет полтора десятка километров. Поэтому разница во времени между вспышками молнии и восприятием грома может достигать полутора минут. Гром от близкого разряда молнии производит такое же действие на слух, как выстрел зенитного орудия в нескольких метрах от наблюдателя. Особенно огорчало Теслу отсутствие экспериментальной базы для исследования инфразвука и ультразвуковых колебаний, которые, по его мнению, в избытке порождали множественные разряды молний.
В своей «Сказке об электричестве» Тесла описывал, как с самых давних времен в процессе познания грозы человек стремился подчинить ее своей власти. Об этом говорит, например, легенда о Прометее. Овладение грозами было предметом мечтаний ученых и философов Средневековья. Но лишь сверхмощные электрические методы воздействия, по мнению ученого, могли бы овладеть течением бурь и ураганов, способствовать их затуханию и даже полному прекращению грозовых процессов за счет «разряда» туч и резкого усиления конденсации водяных паров.
Тесла считал, что все его опыты с атмосферным электричеством уже позволили накопить обширный экспериментальный материал, позволяющий сделать ряд практических выводов. На их основе можно было бы спроектировать сверхмощные генераторы импульсов высокочастотных электромагнитных полей и разработать эффективные методики, позволяющие эффективно бороться как с локальными очагами непогоды, так и с целыми атмосферными фронтами.
Схема развития молнии
Теория атмосферного электричества Теслы включает следующие основные элементы: а, б — две ступени лидера; 1 — облако; 2 — стримеры; 3 — канал ступенчатого лидера; 4 — корона канала; 5 — импульсная корона на головке канала; в — образование главного канала молнии (К).
В атмосферных исследованиях Теслы был и остается довольно загадочный момент, связанный с идеей «микроволнового подогрева атмосферы». Разные исследователи творческого наследия изобретателя предлагают несколько вариантов вычисления точной структуры и силы подогрева атмосферы с помощью той же башни «Варденклиф», необходимого для снижения интенсивности урагана и изменения его курса. Несомненно, что практическая реализация такого проекта потребовала бы целой наземной сети башен «Глобальных резонаторов» и, естественно, огромного количества электрической энергии. Кстати, это прекрасно понимал и сам Тесла, более того, он детально разработал несколько альтернативных источников энергоснабжения, включавших энергию воды, солнца, ветра и морских волн.
