Журнал «Вокруг Света» №12 за 2009 год

Второе рождение жемчуга

Закон песчинки в океане: примерно из 700 000 жемчужин, получаемых ежегодно, идеальными признаются не более 2%.   

Когда в начале ХХ века японцы научились искусственно выращивать белые жемчужины, ювелиры всего мира встретили это известие с воодушевлением, но очень скоро поняли, что ошиблись. В промышленных масштабах таинственный камень глубин стал слишком доступен. «Слезы морей» высохли, «поцелуи морских дев» больше не прельщали модниц. И когда все уже смирились с этим и мысленно похоронили эпоху жемчужной лихорадки, она неожиданно разгорелась с новой силой, причем в новом обличье — золотом.

Конечно, о таких жемчужинах человечеству было давно известно, но встречались они так редко, что в ювелирном деле вовсе не использовались. Хотя бы потому, что найти в природе двух золотых близнецов (по размерам, форме и оттенку) для ожерелья почти невозможно. Несколько раз ученые предпринимали попытки их культивировать, но до поры до времени напрасно. «Златогубые» гигантские устрицы вида pinctada maxima — жители небольшого участка Тихого океана — гибли при малейшем вмешательстве со стороны человека. А золотой перламутр зарождается только в них.

Но вот за дело взялся Жак Бранеллек, один из основателей известной франко-филиппинской Jewelmer International Corporation. Он подошел к проблеме с рачительностью крупного бизнесмена и размахом человека с фантазией. Среди буйных тропиков необитаемого островка Малутамбан выросла особая лаборатория: «приручение» капризного «златогубого» моллюска стоило 15 лет скрупулезной биологической работы.

Основная ферма по выращиванию «золотого перламутра» близ филиппинского острова Палаван носит название «Тайтай» — так же называлась старая столица этой группы островов. 

Планета устриц

Но усилия себя оправдали — ныне на огромных морских полях «произрастает» первоклассный золотой жемчуг. Шесть устричных плантаций, каждая площадью около 5000 гектаров, раскинулись к северу от архипелага Палаван. Два десятка небольших островов защищают их от губительных течений и ветров. Место это остается девственно чистым, что и необходимо для золотоносных устриц. Впрочем, это и неудивительно: ближайший мегаполис — филиппинская столица Манила — лежит в 500 километрах к северо-востоку. Круглосуточно с патрульных лодок ведется наблюдение: все ли благополучно в обширном хозяйстве? Малейшее отклонение от «правильных» условий сказывается на развитии моллюсков, а значит, и качестве жемчужин. Одни только отчеты о колебаниях температуры воды и воздуха точностью не уступают данным военных метеоцентров.

Внешне плантации более всего напоминают межпланетные станции из фантастических фильмов 1980-х — переливающееся водное пространство усыпано рядами белых плотов, к которым привязаны гигантские «крылья» — устричные садки.

Долгий жизненный путь

Жемчуг собирают зимой, потому что в это время года слои перламутра более тверды, стало быть, и «камни», взятые из моря с ноября по февраль, имеют более благородный оттенок. Группы ныряльщиков по пять человек с привязанными за спинами кислородными баллонами, в самой простой экипировке — масках и обычных футболках — опускаются в бирюзовую глубину. С каждого из угодий, на которые разделены плантации, предстоит собрать более 140 000 созревших раковин за сезон. Скольких трудов это стоит и какие секреты нужно знать для эффективного сбора — отдельный разговор. «Я выращиваю жемчуг уже четыре десятка лет и тем не менее все еще учусь, — уклончиво говорит Жак Бранеллек. — Можете мне поверить, что вырастить даже одну жемчужину чрезвычайно трудно. Путь к совершенству всегда замысловат…»

За пять лет, что растет золотая жемчужина в моллюске, над ней совершаются 324 операции. В самом же кратком виде процесс можно описать так. Будущую жемчужницу сначала два года холят и лелеют, пока она не достигнет размера 12—15 сантиметров. Затем в нее подсаживают перламутровый шарик, из которого сформируется драгоценность. Причем делают это непременно молодые женщины — считается, что нежность их рук благотворно повлияет на качество «изделия». А после этого еще три года жемчужины медленно растут на глубине 15 метров под спокойным и теплым покровом Южно-Китайского моря.

Неделю за неделей ныряльщики переворачивают раковины, чтобы перламутровый слой нарастал вокруг сердцевины равномерно, образуя как можно более круглую форму. Раз в месяц их очищают от паразитов — мелких ракушек, мешающих большим «хозяйкам» развиваться. Еще устриц иногда просвечивают рентгеном, чтобы убедиться: не извергнута ли ценная начинка и не приросла ли она к створке, что равносильно ее потере.

Бдительность прежде всего: вооруженная охрана ежедневно патрулирует палаванские воды — пираты всегда где-то рядом.  

Бранеллек против браконьеров

А плантатор Бранеллек до сих пор вникает в каждый из этапов этого изобретенного им священнодействия. Из штаб-квартиры своей компании, которая находится в Маниле, он вылетает «в поля» по нескольку раз в неделю. На нем и вправду лежит большая ответственность: командовать таким экзотическим, уникальным и хрупким хозяйством — значит непременно быть не только предпринимателем, но и стратегом экологии. Сохранение окружающей среды для него такая же постоянная работа, как выращивание жемчуга. В конце концов, это не только вопрос его сознательности: не будет первого — не станет и второго. К примеру, браконьерская ловля рыбы при помощи динамита или цианидов — давняя варварская традиция в палаванских водах — привела к тому, что теперь здесь полностью истреблены кораллы. Это может произойти и с жемчужницами.

В борьбе с врагами природы энергичный француз, естественно, пытается опереться на администрацию провинции Палаван. Он даже снабжает за собственный счет морскую полицию судами для удобного контроля над рыбным промыслом. Побуждает власти всех уровней просвещать народ: мол, истребляя уникальные экосистемы вокруг, жители сами же останутся не у дел. Некоторые результаты эта пропаганда приносит: часть местных рыбаков перешла на выращивание водорослей, которые можно выгодно продавать фармацевтическим компаниям — это уже отдых и «диким» водам, и «жемчужным» водам Жака Бранеллека, который тем временем пожинает плоды своих неустанных усилий. Пожинает в прямом смысле. А именно — в сезон сбора урожая почти каждый день в лодке встречает своих ныряльщиков после погружений и волнуется: что принесет ему новая корзина? Ведь несмотря ни на какие технологии, форма и чистота каждой жемчужины — всегда загадка даже для специалистов. Любая устрица может преподнести сюрприз.

Подводная прополка: каждую неделю десятки ныряльщиков погружаются на глубину 15 метров, чтобы перевернуть моллюсков в их корзинах. Для того чтобы раковина в итоге получилась совершенно круглой , водяные потоки должны воздействовать на нее равномерно со всех сторон. 

«Ослепительный цветок»

Весьма возможно, что первым драгоценным «камнем», каким залюбовался человек на заре истории, был именно жемчуг. Хотя бы потому, что, в отличие от всех прочих, его не надо обрабатывать — он дарит свой блеск всякому, кто его находит.

Бранеллек до сих пор любит этот волнующий процесс. Он отбирает и сортирует «морские бриллианты» собственноручно. «Очень много негодных, деформированных. Некоторые изначально нарастали на паразитическую основу и поэтому гнили. Бывают совсем странные экземпляры, скажем, в форме купола. Это такие, которые в какой-то момент перестали вращаться в своих раковинах», — рассказывает плантатор.

Большинство из этих бракованных жемчужин на сторонний взгляд ничем не отличается от удачных. Профессиональный же глаз сразу улавливает разницу — она заключается в параметрах, давно установленных и принятых в ювелирном сообществе. Главных показателей несколько.

Во-первых, правильность формы — идеально круглые жемчужины ценятся выше всего. Затем симметрия — «камень» должен по всему периметру выдерживать равные пропорции относительно своей оси. Цвет хорошим жемчужинам свойственен чистый, хотя в отдельных случаях обертон, то есть удачная примесь другого цвета, даже увеличивает их ценность. Далее, качественным жемчугом называется только тот, на чьей поверхности нет дефектов: пупырышков, трещинок, темных пятен. Чем больше поверхность жемчужины дает блеска, тем она опять-таки замечательнее. Ориент — преломление, или игра света на кристаллах драгоценности, — еще одна важнейшая характеристика. О размере и говорить ни к чему: поскольку крупные «перламутровые шарики» встречаются крайне редко, цена их намного выше. Ну и, конечно, важнейшее преимущество здешнего товара — собственно порода его производительниц — устриц . Поистине золотая жила.

В год удачного урожая из примерно 700 000 маленьких драгоценностей, выращенных на палаванских плантациях, в общей сложности для продажи годны 75%. Из них, в свою очередь, четверть — высший сорт. «А вот абсолютно идеальный экземпляр — редкая удача. Настоящая «ханадама», — восклицает плантатор, аккуратно укладывая одну из жемчужин на специальную подставку для ювелирного осмотра. По-японски «ханадама» означает «ослепительный цветок». Так со времен Средневековья, когда жемчуг еще, конечно, не выращивали, а с великим трудом ловили, называли драгоценности не просто прекрасные, а роскошные, равные целому состоянию. «Морские камни» такого класса на всех континентах помнят и воспевают в стихах и прозе.

Момент истины близок: перед окончательным сбором урожая моллюсков извлекают на поверхность для генеральной чистки.

Кстати, о прозе. Именно золотая разновидность опровергла одну из самых известных на сегодня легенд, связанных с жемчугом.

А именно — известную историю о Клеопатре , которая, желая поразить Марка Антония своим богатством, без сожаления растворила в вине жемчужную серьгу ценой в несколько миллионов сестерциев и выпила чашу. Этот сюжет поведал в свое время Плиний Старший , и с тех пор он так и кочевал из поколения в поколение непроверенным — никому просто не приходило в голову повторить поступок царицы. А вот с появлением на рынке жемчуга золотого выяснилось, что перламутр растворяется в вине и уксусе невероятно медленно. Выяснилось потому, что в самые дорогие сорта вина стали-таки класть золотые жемчужины как индикаторы качества. Если гладкий и блестящий камешек вынуть из бутылки через несколько лет, то он подтвердит или опровергнет вкусовые качества напитка. Если жемчужина теряет свой блеск и становится шероховатой, значит напиток забродил, потерял ценность. Ученые, сделав теоретические умозаключения, подсказали такой метод виноделам, а те, опробовав его, подтвердили: не смогла бы Клеопатра растворить в кубке свою драгоценность, как аспирин в кипяченой воде.

А тем временем с легкой руки бизнесмена-энтузиаста золотой жемчуг постепенно начинает свой путь в истории. И начинает его, естественно, с ювелирных коллекций самых богатых людей мира. Суммы, за которые уходят партии золотых жемчужин с плантаций, не раскрываются — это коммерческая тайна. Но и так нетрудно догадаться, что они обозначаются числами с множеством нулей. Года два назад один японский миллионер так «влюбился» в одну-единственную золотую «ханадаму», что купил ее за 500 000 долларов. Что уж говорить об ожерельях палаванского происхождения, которые уходят во дворцы арабских шейхов.

Фото Патрик Авантюрье

Любовь Хоботова

Молниеносная жизнь эльфов и гномов

Голубые джеты — один из самых загадочных видов высотных разрядов. Они срываются с верхней кромки грозовых облаков и поднимаются вверх на 10, 20, а то и 30 километров. Фото: SPL/EAST NEWS 

20 лет назад, в ночь с 5 по 6 июля 1989 года, в истории изучения планеты Земля произошло важное событие. Джон Рандольф Уинклер, отставной профессор, 73-летний ветеран NASA, направил на грозовые облака высокочувствительную видеокамеру, а потом, просматривая запись кадр за кадром, обнаружил две яркие вспышки, которые в отличие от молний шли не вниз, к земле, а вверх, к ионосфере. Так были открыты спрайты — самые крупные из высотных разрядов в атмосфере Земли. Они наглядно подтвердили существование на нашей планете глобальной электрической цепи и дали новые возможности для ее исследования.

Разряды, зарегистрированные Джоном Уинклером, стартовали с высоты 14 километров, а их размеры составляли более 20 километров. Механизм, приводящий к их появлению, был неясен, и требовалась большая научная смелость, чтобы объявить об электрическом разряде, поднимающемся от границ тропосферы на такую высоту. Чтобы получить более убедительные доказательства, воодушевленный Уинклер дождался, когда Миннесоту накрыл ураган «Хьюго» и в ночь с 22 на 23 сентября снова записал на видеокамеру много подобных высотных разрядов над грозовыми облаками. Интересно, что формально он вел это исследование как любитель, поскольку оно не входило ни в какие программы научных работ. Но Уинклер, конечно, не был любителем и действовал решительно, как человек, четко осознающий свою миссию. От прошлой работы в NASA у него осталась неисправная высокоскоростная видеокамера. Он уговорил декана физического факультета Университета Миннесоты выделить на ее ремонт 7000 долларов и установил у себя дома оборудование для анализа записей.

Уникальные кадры гигантских разрядов испугали Уинклера не меньше, чем обрадовали. А что если такой разряд ударит в летательный аппарат? И ученый обратился к коллегам из NASA с предупреждением. Те засомневались. Что за разряды? Но из уважения к прошлому Уинклера взялись просмотреть записи, сделанные во время полетов космических челноков. И они не поверили своим глазам: на пленках обнаружилось больше десятка подобных разрядов. Уинклер попал в точку. Будучи профессионалом, он довел дело до логического конца — публикаций в ведущих научных журналах Geophysical Research Letters (1989) и Science (1990). Статьи буквально вызвали шок у специалистов по астрономии, атмосферному электричеству, радиофизике, атмосферной акустике, физике газового разряда и аэрокосмической безопасности. После этих публикаций в NASA уже не могли отмахнуться от возможной угрозы космическим кораблям и начали развернутое исследование высотных разрядов. За три года подготовки к этой работе с Уинклером не раз советовались, но в саму программу так и не включили.

В первую же ночь наблюдений, 7 июля 1993 года, на научной станции вблизи Форт-Коллинса ( штат Колорадо ) удивленные исследователи зафиксировали больше 240 высотных разрядов. На следующую ночь, чтобы исключить ошибку в определении высоты, была задействована специализированная летающая лаборатория на борту самолета DC-8. Результаты превзошли все ожидания: огромные вспышки были обнаружены на высотах не менее 50—60 километров. В честь непоседливого Пака из шекспировского «Сна в летнюю ночь» им дали название спрайтов, то есть духов воздуха. Естественно, встал вопрос: почему об этих разрядах ничего не знали раньше, если каждый мощный грозовой фронт порождает их десятками? Анализ литературы показал, что на протяжении сотни лет многие люди видели над облаками не обычные и очень большие разряды. Их называли ракетными молниями, облачно-стратосферными разрядами, восходящими молниями и даже молниями «облако — космос». Но в отсутствие надежных доказательств странные сообщения очевидцев просто игнорировались. Отмахнулись даже от такого известного и заслуженного специалиста в области атмосферного электричества, как нобелевский лауреат Чарлз Томсон Вильсон, который еще в 1956 году писал в своей статье о подобном явлении. Понадобились чутье, опыт, упорство и бесстрашие профессора Джона Уинклера, чтобы «этого не может быть» очень быстро превратилось в «да кто же этого не знает». Теперь на многочисленных роликах в Интернете можно в деталях рассмотреть эти разряды.

Джон Уинклер умер в 2001 году. Больше работ по высотным разрядам он не делал, хотя с трудом верится, что не хотел — после такого-то успеха. На его публикацию в Science исправно ссылались, но в проекты, видимо, не включали. В некрологе, написанном коллегами, сквозит обида за него. А зря. Каждый день Джону Рандольфу Уинклеру салютуют красно-фиолетовые спрайты, ведь он научил людей их видеть.

Блестящая труппа

Вскоре исследователи обнаружили целое световое шоу, разворачивающееся в верхних слоях атмосферы над свинцовыми грозовыми фронтами. Главные актеры в нем (в порядке снизу вверх): голубые джеты, которых иногда называют гномами (раз уж они внизу), посередине красно-фиолетовые спрайты и гало, а над ними красноватые кольца — парящие в вышине эльфы. Но, конечно, не надо забывать режиссера, стоящего за грандиозным спектаклем, — это всем известные грозовые облака и молнии. Вообще-то еще недавно труппа была многочисленнее, но исследователи постепенно избавились от духов, медуз (некоторые виды спрайтов) и прочей звучной «живности». Надо заметить, что упражнения в красивых названиях не просто забавы в стиле «физики шутят», как может показаться на первый взгляд. Как и в шоу-бизнесе, в науке продвижение идей и направлений играет важную роль, ведь и здесь, и там идет борьба за ресурсы. Область науки, которая на слуху у публики, обычно финансируется более щедро. Вспомните хотя бы нанотехнологии , о которых все говорят, но никто толком не может объяснить, что это такое и почему туда нужно направить столько средств. Но вернемся к нашему спектаклю и подробнее представим всех почтеннейшей публике.

Эльфы — самые эфемерные и короткоживущие в семействе высотных разрядов. Эти светящиеся красно-фиолетовые кольца возникают в нижней ионосфере на высотах 80—100 километров. Меньше чем за миллисекунду свечение, возникнув в центре, расширяется до 300—400 километров и угасает. Изучены эльфы не очень подробно, вероятно, потому, что не вызывают особых споров и не сулят серьезного продвижения в понимании природы атмосферных разрядов. Они рождаются через три десятитысячных секунды (300 микросекунд) после сильной молнии, ударившей из грозового облака в землю. Ее ствол становится «передающей антенной», от которой со скоростью света стартует мощная сферическая электромагнитная волна очень низкой частоты.  За 300 микросекунд она как раз добирается до высоты 100 километров, где возбуждает красно-фиолетовое свечение молекул азота. Чем дальше уходит волна, тем шире становится кольцо, пока не угасает с удалением от источника.

Голубые джеты, или гномы, — самые загадочные, редкие и трудные для наблюдения существа в ансамбле новых высотных разрядов. Выглядит гном, как голубой узкий перевернутый конус, стартующий с верхнего края грозового облака и  достигающий иногда 40-километровой высоты. Скорость распространения голубых джетов — от 10 до 100 км/с. Но самое странное, что их появление не всегда связано с видимыми разрядами молний. На высотах, откуда стартуют джеты, давление еще относительно высокое, и неудивительно, что они голубые. Так светят молния, коронный разряд на проводах, искровой разряд и даже пламя высокой температуры. Это тоже свечение молекул азота, но не в красно-фиолетовой полосе, как в случае эльфов, а в ультрафиолетово-голубой.

Кроме обычных джетов с верхней кромки облака иногда срываются вверх так называемые голубые стартеры. Они не поднимаются выше 30 километров. Одни ученые полагают, что это просто разряд молнии, направленный вверх, в область, где давление быстро падает, и потому стартеры расширяются гораздо сильнее обычных молний. Другие считают их недоразвитыми джетами.

Но самый интересный тип голубых джетов назвали гигантскими джетами. Стартуя не очень далеко от поверхности Земли, они достигают 90-километровой высоты. Интерес геофизиков к гигантским джетам под стать их размерам, ведь эти разряды совершают «беспосадочный перелет» из тропосферы прямо в ионосферу. Однако наблюдаются они чрезвычайно редко, и надежно их регистрировали не более дюжины раз. При этом живут они доли секунды, что, в принципе, позволяет заметить их простым глазом.

Теория джетов делает лишь первые шаги. Пока неясно даже, на что похоже это явление. Если по  своей природе они близки к светящемуся каналу молнии в стадии развития, то становится понятно, почему рождение джета не связано с молниями: он сам — молния. Но, возможно, более близкой аналогией является разряд внутри грозового облака, который питает энергией канал молнии. В этом случае понять природу джетов будет еще труднее, поскольку теория таких разрядов находится в начальной стадии развития.

Красным спрайтам посвящено наибольшее число наблюдений и публикаций. Это настоящие поп-звезды среди высотных атмосферных разрядов. Иногда кажется, что интерес к ним столь же перегрет, как и к популярным певцам. Чем же они заслужили такое внимание? Дело, вероятно, в том, что их несложно наблюдать (если, конечно, знать о том, что это возможно). Каждые сутки на земном шаре рождаются десятки тысяч спрайтов, и просто удивительно, что их так долго не замечали.

Спрайты — очень яркие объемные вспышки, возникающие на высоте 70—90 километров и спускающиеся вниз на 30—40 километров, а иногда и больше. В верхней части их ширина достигает порой десятков километров. Это самые объемные из высотных разрядов. Как и эльфы, спрайты состоят в прямом родстве с молниями, но не со всеми. Большинство молний бьет из той части облака, которая заряжена отрицательно (она в среднем расположена ближе к  земле). Но 10% молний, достигающих земли, стартуют из области положительного заряда, а так как основная область расположения положительного заряда больше, чем отрицательного, то положительные молнии мощнее. Считается, что именно такие мощные разряды порождают спрайты, вспыхивающие в мезосфере примерно через сотую долю секунды после разряда класса «облако — земля».

Красно-фиолетовый цвет спрайтов, как и у эльфов, связан с атмосферным азотом. Верхняя часть спрайта светится однородно, а вот ниже 70 километров разряд как будто сплетается из каналов толщиной в сотни метров. Их структура — самая интересная для изучения особенности спрайтов. Каналы называют стримерами по аналогии с хорошо известными разрядами-иголочками у острых краев предметов в грозовую погоду и у высоковольтных проводов. Правда, толщина земных стримеров порядка миллиметра, а в спрайтах они в 100 000 раз больше. Пока неясно, почему диаметр стримеров так сильно увеличивается — гораздо быстрее, чем падает с высотой давление воздуха.

Гало — это однородное красновато-фиолетовое свечение на высоте около 80 километров. Причина разряда, видимо, та же, что и у верхней части спрайтов, но в отличие от них гало всегда возникает прямо над вспышкой молнии. Спрайты же позволяют себе вольность находиться где-нибудь сбоку. Существует, видимо, некая связь между спрайтами и гало, но ее механизм пока неясен. Они появляются то вместе, то порознь. Возможно, гало и есть верхняя часть спрайтов, когда напряженности электрического поля не хватило, чтобы разряд распространился в более плотный нижний воздух.

Один из мощных штормов в атмосфере Сатурна. Подобные шторма — источники характерных для молний радиосигналов. Фото: NASA/JPL/SPACE SCIENCE INSTITUTE

Громовержец вне конкуренции?

Среди других планет вспышки молний надежно обнаружены пока только на Юпитере. В 1979 году их впервые зарегистрировала видеокамера межпланетной станции «Вояджер-1». Исследования с «Вояджера-2» и «Галилео» подтвердили эти результаты. По-видимому, эти молнии похожи на межоблачные разряды земного типа. Но обнаружить молнии можно не только по вспышкам. На Земле, например, за грозовой активностью следят по радиоизлучению электрических разрядов. В мощных атмосферах планет-гигантов радиоизлучение распространяется гораздо дальше, чем видимое. Правда, уйти в космос могут только высокочастотные (мегагерцовые) радиоволны, способные преодолеть ионосферу планеты. Первые же добравшиеся до Юпитера аппараты зарегистрировали это характерное излучение, а станция «Кассини», пролетая мимо Юпитера на пути к Сатурну, смогла оценить параметры молний внутри планеты. Похоже, Юпитер не зря назван в честь бога-громовержца, его молнии в тысячи раз превосходят по мощности земные Электрические разряды на планетах ищут не только ради изучения их физических свойств. Существует влиятельная гипотеза, что многие нужные для возникновения жизни молекулы появились под действием молний. Так что они, наряду с подходящей атмосферой, могли быть предпосылками возникновения жизни. Вот почему интерес к молниям так высок и планетное электричество ищут все без исключения межпланетные миссии. К сожалению, однозначный ответ пока есть только для Юпитера. Много надежд связывалось с Титаном, крупным спутником Сатурна. Давление там всего полторы атмосферы, а ветры с высокой скоростью гонят метановые тучи с нужным содержанием капель. Но… молнии так и не обнаружили. Спускаемый аппарат «Гюйгенс» зарегистрировал радиоизлучение в диапазоне 180—11 000 герц, но эти измерения не причисляют к надежным доказательствам. Возможно, это «шумит» ионосфера Титана. На самом Сатурне молний пока не видели, но есть все основания считать, что они там полыхают. Сперва «Вояджеры» обнаружили характерные высокочастотные электромагнитные сигналы, потом станция «Кассини» записала во время шести штормов несколько сотен радиосигналов, очень похожих на излучение земных молний. Правда, потом, в 2006 году, наступило длительное затишье. Лишь в ноябре 2007-го на Сатурне вновь начались грозы, сигналы которых надежно фиксировались крупнейшим в мире декаметровым радиотелескопом УТР-2 (Харьков, Украина). По мощности радиоизлучения молнии Сатурна в 10 тысяч раз превосходят земные, но увидеть их ни в видимом, ни в инфракрасном диапазоне не удается. Вероятно, они вспыхивают очень глубоко внутри Сатурна. На Уране и Нептуне «Вояджер-1» зафиксировал несколько электромагнитных вспышек, подобных радиосигналам на Сатурне. Скорее всего, молнии сверкают и там, но тоже в плотной газовой утробе планет. После «Вояджера» космические аппараты к Урану и Нептуну не приближались. Так что вся надежда на чувствительность новых радиотелескопов.

Глобальная электрическая цепь

И вот пришла очередь главного героя — земного атмосферного электричества. Через все эти спрайты, джеты, гало в ионосферу течет электрический ток. Но куда он девается дальше? Еще со школы мы знаем, что устойчивый ток возможен только в замкнутом контуре. Ионосферу и землю можно считать проводниками. В одном случае проводимость обеспечивают свободные электроны, возникающие под действием жесткого солнечного излучения, в другом ионы соленой воды, пропитывающей землю. При разрядах ток может протекать и по воздуху, но ведь в остальное время воздух — хороший изолятор. Прямо в чистом поле в любую погоду стоят ничем не защищенные высоковольтные линии электропередач напряжением до 500 000 вольт. Провода находятся на расстоянии всего нескольких метров друг от друга, но не сгорают от короткого замыкания через воздух. Да, воздух — изолятор, но все же не идеальный. Ничтожное количество свободных зарядов в воздухе есть, и этого достаточно, чтобы замкнуть глобальную электрическую цепь (ГЭЦ). ГЭЦ хорошо известна специалистам, но широкой публике пока малознакома. О ней, к сожалению, не говорят на уроках географии, и она не представлена в популярных географических атласах, где прочно обосновались другие глобальные циркуляционные процессы — от магматических до воздушных.

Модель ГЭЦ предложил еще в 1925 году тот самый Чарлз Вильсон, который через 30 лет просил обратить внимание на высотные разряды над облаками (видимо, на спрайты), а его не послушали. Вильсон рассматривал поверхность Земли и ее ионосферу как две огромные обкладки сферического конденсатора. Разность потенциалов между ними составляет 300—400 киловольт. Под действием этого напряжения к земле по воздуху постоянно течет электрический ток силой около 1000 ампер. Эта цифра может показаться внушительной, но ток распределен по всей поверхности планеты, так что на каждый квадратный километр воды или суши приходится всего пара микроампер, а по мощности вся атмосферная цепь сравнима с одной турбиной крупной гидроэлектростанции. Вот почему совершенно несостоятельна идея (восходящая еще к Николе Тесле) использовать атмосферную разность потенциалов для получения энергии.

На этих редчайших кадрах зарегистрировано возникновение и угасание гигантского джета, вспыхнувшего в 300 километрах от места наблюдения. Фото: STEVEN CUMMER/DUCE UNIVERSITY 

Слабость атмосферного тока — прямое следствие низкой проводимости воздуха. Но даже столь небольшой в планетарном масштабе ток разрядил бы глобальный атмосферный конденсатор всего за восемь минут, если бы тот постоянно не подзаряжался. Электродвижущей силой, «пламенным мотором», который заряжает ионосферу положительно, а землю — отрицательно, служат грозы. Внутри грозового облака разность потенциалов гораздо выше, чем между ионосферой и землей. Создается она за счет разделения зарядов в теплых и влажных восходящих потоках, которые возникают в атмосфере над нагретой Солнцем земной поверхностью. По еще не вполне ясным причинам самые мелкие водяные капли и ледяные кристаллики заряжаются положительно, а более крупные — отрицательно. Восходящие потоки легко выносят мелкие положительно заряженные частицы на большую высоту, а крупные, проваливаясь под действием своей тяжести, в основном остаются внизу. Разность потенциалов между заряженными областями внутри электризованных облаков может достигать миллионов вольт, а напряженность поля — 2000 В/см. Словно перезаряжаемые Солнцем батарейки, облака питают всю глобальную электрическую цепь. Бьющие из подошвы облака молнии, как правило, несут к земле отрицательный заряд, а сверху положительный стекает  в ионосферу, поддерживая разность потенциалов в глобальном атмосферном конденсаторе.

Прямо сейчас над планетой гремит 1500 гроз, каждые сутки небо прочерчивают 4 миллиона молний, ежесекундно — 50. Из космоса хорошо видно, как пульсирует сердце глобальной электрической цепи. Но молнии — это лишь самые заметные проявления ГЭЦ. Они подобны искрящему контакту в розетке, который трещит и вспыхивает, тогда как по проводам электричество течет незаметно. Токи, идущие в ионосферу от заряженных облаков (причем даже не только грозовых, но и от слоистых), сами по себе обычно не порождают зрелищных эффектов, но иногда, под влиянием особенно мощных молний, эта часть ГЭЦ ненадолго визуализируется.

При разряде молнии во все стороны от нее распространяется сильное возмущение электрического поля. В нижних слоях атмосферы, где нет свободных электронов, эта волна не производит никаких эффектов. На высотах более 50 километров немногочисленные имеющиеся в воздухе свободные электроны начинают разгоняться под воздействием импульса электрического поля.

Но плотность воздуха все еще слишком велика, и электроны сталкиваются с атомами, не успевая набрать заметной скорости. Лишь на высотах около 70 километров длина свободного пробега, а с ней и энергия электронов увеличивается настолько, чтобы при столкновениях возбуждать и даже ионизировать атомы и молекулы, отрывая от них новые электроны. Те, в свою очередь, тоже разгоняются, запуская лавинообразный процесс. Волна ионизации движется к земле, проникая во все более плотные слои атмосферы. Ток с нарастанием числа свободных электронов резко усиливается, возбужденных атомов и молекул становится все больше, и вот мы уже видим свечение высотного разряда. Так молнии в нижних слоях атмосферы на короткое время «высвечивают» (и усиливают) токи в ее верхних слоях.

За несколько десятков секунд экспозиции поверх проступающих на сумеречном небе звезд вспыхнуло около десятка спрайтов. Грозовой фронт, над которым они поднимаются, скрыт за горизонтом. Фото: OSCAR VAN DER VELDE 

«На Венере, ах, на Венере...»

О молниях на ближайшей к нам планете заговорили после того, как разные космические аппараты зафиксировали характерное радиоизлучение. Дважды на Венере фиксировались оптические вспышки: один раз с борта станции «Венера-9», другой — с наземного телескопа. Однако станция «Кассини», снабженная высокочувствительным детектором молний, пролетая мимо Венеры, ничего подобного не зарегистрировала. Вероятно, молнии на Венере бьют не так часто, как на Земле. Ученые, считающие, что молний на Венере нет, ссылаются на низкую плотность капель в ее облаках и отсутствие мощных вертикальных потоков, которые приводят к земным грозам. Но облака несутся вокруг Венеры со страшной скоростью — 100—140 м/с, огибая ее всего за четыре земных дня. При таком быстром движение газовых потоков просто обязательно должны возникать завихрения, приводящие к электризации. Кроме того, анализ атмосферы планеты новейшими инфракрасными спектрографами выявил на высотах ниже 60 километров заметные концентрации окислов азота. Их присутствие не объяснить космическими лучами, солнечной радиацией или радиоактивностью — из-за огромной плотности атмосферы ни сверху, ни снизу ионизирующие излучения не могут дойти до облаков. Только электрические разряды могли бы объяснить присутствие окислов азота на этих высотах. Как и на Юпитере, венерианские молнии, если они существуют, бьют между облаками — при огромном атмосферном давлении до поверхности им не дойти. Весьма вероятно, что на Венере заряженные области невелики и разряды между ними не создают мощных оптических вспышек, как на Юпитере. В любом случае существует если не загадка молний на Венере, то уж точно загадка радиоизлучения, которое было обнаружено несколькими космическими аппаратами. Заметная электрическая деятельность протекает и на Марсе. За электризацию и возможные разряды в атмосфере планеты отвечают, скорее всего, активные пылевые бури, которые и обеспечивают на Марсе высокую концентрацию заряженных частиц. Многие считают, что если уж не жизнь, то электрические разряды на Марсе обязательно найдут.

Под влиянием галактики

Если грозы заряжают глобальный конденсатор, то разряжается он в солнечные ясные дни. Тихое  «электричество хорошей погоды» несет заряд от ионосферы к земле. Сила тока тем больше, чем выше проводимость среды, по которой он течет. У земной поверхности проводимость воздуха крайне мала: в кубическом сантиметре около нас содержится лишь 1000 ионов — меньше одного на миллион миллиардов нейтральных атомов. Эту ионизацию производят радиоактивные элементы, в частности радон. Но стоит подняться на несколько сотен метров, и проводимость начинает расти в геометрической прогрессии. Причина тому — наша Галактика, Млечный Путь . Вплоть до высот 50—60 километров основная причина ионизации атмосферы — галактические космические лучи. Именно они, выбивая из атомов электроны, позволяют надежно замкнуть ГЭЦ. Выше 50 километров власть в свои руки берет Солнце: основные ионизирующие факторы здесь — вакуумный ультрафиолет и рентгеновское излучение светила. На высоте 80 километров проводимость в 10 миллиардов раз выше, чем в приземном слое.

Атмосферное электричество крайне чувствительно ко многим процессам на Земле. Его можно назвать кардиограммой планеты, которая тонко диагностирует состояние всех слоев атмосферы, как возмущенных, так и спокойных, а знание атмосферы — это знание погоды. Сейчас уверенный метеорологический прогноз дается меньше, чем на неделю, и, вполне возможно, понимание атмосферного электричества позволит увеличить этот срок.

Но атмосферой дело не ограничивается. Проводимость приземного слоя воздуха самая низкая во всей ГЭЦ, и она напрямую зависит от проникновения в воздух радиоактивных элементов. Большой вклад вносят радон и продукты его распада. Профиль электрического поля сразу меняется, стоит только усилиться выделению радона из земной коры. А эти выделения, как уже давно известно, говорят о нарастании сейсмической активности, мощной эрозии и других процессах, часто происходящих на большой глубине. Таким образом, землетрясения и другие глубинные процессы заранее заявляют о своих намерениях. «Дыхание Земли» очень чутко улавливается электрическими полями атмосферы, и анализ атмосферного электричества помогает предсказывать важнейшие тектонические процессы.

Другая, ионосферная, обкладка глобального конденсатора чутко реагирует на состояние солнечно-земных связей. Но еще более удивительно, что ее состояние тесно связано с поверхностью Земли, о чем свидетельствуют так называемые террагенные (то есть порожденные землей) эффекты в ионосфере: в контурах зон полярных сияний узнаваемо повторяются очертания береговых линий, островов, тектонических разломов, магнитных аномалий.

Таким образом, глобальная электрическая цепь самым тесным образом взаимодействует со множеством ключевых для планеты Земля процессов — от молний и спрайтов до землетрясений и солнечной активности, и чем лучше мы будем понимать, как работает ГЭЦ, тем качественнее и безопаснее станет наша жизнь.

Как излучают молекулы

Электроны в атомах как бы разложены по полочкам — энергетическим уровням. Возбуждение атома подобно забрасыванию вещей на верхние полки. Излучение возникает при их сваливании с полки на полку или прямо на пол. Чем больше высота падения, тем энергичнее испускаемый квант излучения. У молекул вдобавок к электронным уровням появляются еще вращательные и колебательные: крутиться и дрожать молекулы тоже могут лишь с определенными значениями энергии. Когда где-нибудь в мезо сфере, на высоте 60 километров, энергичный электрон ударяет молекулу азота N2, он может выбить из нее один или несколько электронов и даже разбить ее на два атома азота. Если же энергия удара не так велика, молекула просто перескочит в какое-то электронно-колебательно-вращательное состояние, где некоторое время будет дрожать и вертеться. Но долго ей там не продержаться. Спустя малую долю секунды она либо столкнется с другой молекулой, сбросив на нее часть энергии (это называется тушением возбуждения), либо, если никто не подвернется под горячую руку, она сама «шлепнется» на полку ниже, испустив при этом квант света. Его-то мы и увидим в излучении разряда. Цвет излучения определяется энергией перехода, которая в первом приближении зависит от того, между какими электронными уровнями случился переход. Наличие колебательно-вращательных уровней размывает узкие спектральные линии в широкие полосы. У молекулы азота их несколько. Одна попадает в видимый диапазон, другая — в ультрафиолетовый, третья — в ближний инфракрасный.

Александр Костинский

Берег динозавров

Помимо динозавров Корея известна и другими древностями, например, разбросанными по всей стране дольменами

Южная Корея — это страна восточного этикета, изобретательного кинематографа, древнего искусства, неоновых вывесок и супа из собачьего мяса. Об этом сообщают все путеводители, забывая сказать об одном: Южная Корея — это еще и страна динозавров. Концентрация окаменелых следов древних ящеров здесь одна из самых высоких в мире. Впрочем, каждый, кто захочет что-либо узнать о корейских динозаврах, должен вначале пройти через все оговоренные путеводителями пункты.

Как это и положено, двумя руками господин Лим подал мне свою визитку: «заместитель директора». Двумя руками, как это и положено, я принял визитку господина Лима и, чтобы не оскорбить его, вглядывался в карточку не менее трех секунд. Потом, также следуя коду вежливости, я перевернул визитку и, внимательно изучив ее оборотную сторону, убрал в карман. Господин Лим выжидательно посмотрел на меня, приготовив свои руки. Но визитки у меня не было. Я похлопал себя по карманам и соврал: «Забыл». Ритуал не состоялся. На мгновение на лице господина Лима мелькнуло разочарование. «Мне сказали, что вы собираетесь писать про динозавров», — сказал он. Я кивнул. «Думаю, в этом случае наша организация не сможет вам помочь, — сказал господин Лим. — Мы не занимаемся динозаврами». Я уже знал, что он сейчас скажет: дворцы. И господин Лим сказал: «Лучше напишите про наши древние дворцы». Я промолчал. За окном шумела нагретая московская улица. Тихий корейский кондиционер монотонно охлаждал раскаленный воздух. До вылета оставалось меньше недели. «Сожалею, но если вы собираетесь писать про динозавров, мы не сможем оказать вам поддержку. А если вы будете писать про дворцы, то мы поможем вам, в том числе с отелем». Я помотал головой. Про дворцы я писать не собирался. «Сожалею», — снова сказал господин Лим. «Сожалею», — сказал я. Разговор уперся в тупик. Можно было прощаться. Туристическая организация, которую представлял господин Лим, была явно не готова поддержать путешествие к останкам вымерших ящеров. На неэмоциональном лице господина Лима едва заметно светилось что-то вроде жалости и непонимания. Наверное, точно так в начале восьмидесятых могли посмотреть в Интуристе на зарубежного фотографа, которому предложили тур по Золотому кольцу, но который в ответ сказал: «Знаете, а я бы лучше взглянул, как живут ваши бомжи». Мы пожали друг другу руки. В следующую секунду под мышкой у меня оказался пакет, доверху набитый туристскими картами и путеводителями по памятникам Кореи — храмам и дворцам. Как это и положено, я поблагодарил господина Лима коротким поклоном. Как это и положено, он лично проводил меня до двери. «Наша организация, — сказал он на прощание, — проводит конкурс на лучшее эссе о Корее. Вы не хотите принять участие? Приз достаточно большой». Это был удар под дых. «Но я не собираюсь писать о дворцах, — сказал я. «Ну и прекрасно», — сказал господин Лим, но, наверное, мне это просто послышалось.

Дождь никогда не является в Корее помехой для похода в ресторан — каждый кореец обязательно носит с собой зонт, и в ливень улицы так же многолюдны, как и в сухую погоду. Впрочем, вне зависимости от погоды веселье заканчивается довольно рано — к полуночи большинство заведений закрывается

Изобретательный кинематограф

Я вышел из самолета Москва — Сеул и понял: динозавров тут нет. Огромные цветные плакаты, развешанные в сеульском аэропорту, обещали все что угодно, но только не динозавров. Со всех сторон на меня смотрели фотографии кореянок в национальной одежде на фоне гор и дворцов. В моем кармане лежал путеводитель, где были точно такие же фотографии. Только макияж кореянок там был немного ярче. Но это можно было отнести на счет более качественной полиграфии. И тут ко мне подошел господин Лим — последний, кого я ожидал здесь увидеть. Я вздрогнул. Господин Лим сделал испуганный шаг назад: «Я просто хотел предложить помощь». Мне сделалось неловко: я испугал человека, который искренне хотел  помочь рассеянному туристу в чужом городе. Конечно же, это был не господин Лим. Только общие черты, самые общие. Кажется, начинал сказываться длинный перелет. И предыдущая ночь, которую я потратил на просмотр «Вторжения динозавра» — самого дорогого фильма в истории корейского кино. Картину надо было посмотреть по двум причинам: во-первых, Тарантино включил ее в двадцатку самых значимых фильмов, снятых за последние два десятилетия, а во-вторых, динозавр там действительно был. По сюжету, гигантский ящер поднимается со дна реки Ханган, делящей Сеул на две части, и, убив множество праздных людей, похищает маленькую девочку. Если быть честным, то на моменте похищения я заснул…

Я сел в бесшумный, как вакуум, экспресс. Почти не касаясь рельсов, он быстро-быстро ехал вдоль пустынного морского берега в сторону Сеула. Берег был песчаный и плоский, почти балтийский. Но динозавров на нем не было: все окаменевшие следы находились в противоположном конце страны. Узкой полосой места раскопок вытянулись вдоль всего южного побережья Кореи — от провинциального Косона до крупного портового Мокпхо. Там, на сравнительно небольшой территории, древних окаменелостей было обнаружено так много, что местные власти даже послали запрос в ЮНЕСКО с просьбой включить зону в Список Всемирного природного наследия. Но туда, к окаменелостям, еще надо было добраться. Пока бесшумный поезд только  подъезжал к столице. И то, что я наверняка знал про Сеул, звучало неутешительно: ни в одном из многочисленных музеев города нет ни одной доисторической кости.

Восточный этикет

Может показаться, что настойчивость, с которой корейцы спешат дать любому собеседнику свою визитную карточку, объясняется особым видом гордости за бурный экономический рост, обеспечивший большинство населения высокооплачиваемой работой. Эта гордость вполне понятна: еще 50 лет назад весь транспорт в стране был гужевым и безработица достигала 40%. Сегодня ВВП Кореи намного превосходит ВВП таких государств, как Канада или Австралия. Но на деле все это не имеет ничего общего с культом визиток. Искоренив нищету и превратив отсталую аграрную страну в индустриальный центр, власти так и не смогли подступиться к проблеме адресов. Найти в современной Корее дом, имея на руках просто адрес, практически невозможно. Часть улиц даже в крупных городах не имеет названий вообще, а если название все же существует, о нем не всегда знают даже постоянные обитатели. Правда, все дома имеют номера, но и это не помогает сориентироваться, так как номера присваиваются по принципу очередности постройки: то есть после дома № 30 может идти дом № 240, если именно на этом месте был построен 240-й по счету дом. Все это выглядит забавным для туристов, но представляет серьезную проблему для самих корейцев. Поэтому в городах получили распространение двусторонние визитные карточки: на лицевой стороне указывается имя владельца, а на обороте — карта с расположением его дома или офиса и близлежащих ориентиров — кафе, магазинов или мотелей. Получая такую карточку, нужно помнить, что это определенный ритуал, нарушив который можно очень обидеть собеседника. Принимать карточку, так же как и подавать ее, следует двумя руками: это самая вежливая форма. Допускается также подавать/принимать карточку правой рукой, но при этом необходимо поддерживать ее у запястья левой. Использование при передаче визитки одной правой руки крайне нежелательно, использование левой — оскорбительно.

Встреченный на улице человек в национальной корейской одежде почти наверняка окажется либо монахом, либо актером

Древнее искусство

Выкрашенный в цвет хаки военный джип вышел на встречную полосу и, подрезав автобус, быстро встроился перед ним. Наверное, водитель автобуса должен был выругаться и нажать на сигнал, но вместо этого он улыбнулся. Вскоре с ним поравнялся армейский грузовик. Здесь, на острове Канхва, который соединен с материком мостом и до которого из Сеула всего 40 минут езды, армейская техника была везде. Напротив, через неширокий пролив, располагались северокорейские территории, а сам остров прикрывал подход к устью стратегически важной реки Ханган — той самой, из которой вышел динозавр из фильма. И той, по которой северокорейские подлодки могли бы прокрасться в сердце Сеула и развязать третью мировую войну. Все это обязывало к осторожности, и сидевшие в кузове грузовика солдаты были в полном боевом снаряжении. Проехав еще немного, автобус остановился посреди пустынной дороги.

Справа стоял невысокий коричневый знак. На нем был изображен мультипликационный неандерталец — он был завернут в шкуру, улыбался и неловко опирался на дубину. Под ним было написано: «Парк дольменов острова Канхва». Водитель удивленно посмотрел на меня. Видно было, что туристы выходили на этой остановке нечасто. Я быстро пошел вперед. Оставшийся за спиной автобус не спешил тронуться: водитель — ответственный, как и все корейцы — пытался удостовериться, что я не совершаю ошибки. Туристы действительно приезжают на Канхву всего раз в год — в августе. К этому времени прогревается вода на местных пляжах, и тогда уставшие от осмотра столичных дворцов люди едут сюда затем, чтобы поваляться на пляже и покупаться в море — в непосредственной близости от северокорейской границы. Спиной я ощутил, что автобус наконец тронулся. Воздух колыхнулся, запахло дизелем. Я чувствовал, что поступаю правильно. Динозавры были далеко, дольмены — близко. Здесь, в окрестностях Сеула, они были чем-то вроде компромисса. Как и динозавры, они относились к другой Корее. Той, которой нет в путеводителях.

В парке дольменов не оказалось ни одного посетителя. Даже билетера. Зато здесь были гипсовые копии статуй с острова Пасхи и гипсовые копии дольменов со всего мира. Все настоящие гоиндол — так корейцы называют дольмены — находились в горах. А парк острова Канхва был построен вокруг лишь одного из них. Он стоял посередине аккуратно постриженного поля, и у его подножия под сорокаградусным солнцем две женщины подравнивали и без того идеальный газон. Солнце было в самом зените, и тень от единственного дольмена в парке дольменов была размером с сигаретную пачку. Пот заливал глаза, но я подошел ближе. Продолжая ровнять  газон, женщины смотрели на меня, как на галлюцинацию. Ни на самом дольмене, ни рядом с ним не было ни одной соринки: корейцы тщательно охраняют любое древнее наследие. Возможно, мне показалось, но сам камень был покрыт тонким слоем бесцветного лака.

Потом я ехал назад в Сеул. Было жарко. Кондиционер не справлялся с раскаленным воздухом. Все, что я хотел — это приехать на автовокзал, добраться до ближайшего ресторана и напиться зеленого чая. Но я заранее знал, что это невозможно: как и во всех корейских ресторанах, вместо чая мне принесли холодную питьевую воду. Когда-то давно, во времена жестоких гонений на буддистов, люди перестали пить ассоциировавшийся с ними зеленый чай. Корейцы действительно тщательно охраняют любое наследие.