Шкваловый ворот иногда появляется перед штормом. Его образованию способствуют прохладные нисходящие потоки, распространяющиеся над поверхностью земли и выталкивающие более теплый воздух наверх.
Как и кучевые облака, существующие в виде плоских, средних, мощных и разорванных, кучево-дождевые в свою очередь подразделяются на два вида. Это лысые и волосатые облака; различаются они внешним видом их верхней части, в которой находятся частички льда. Кучево-дождевым лысым облаком называется облако, «наковальня» которого гладкая, с мягкими краями. Кучево-дождевое волосатое облако отличается нитевидной и бороздчатой верхней частью. На латинском оно называется «capillatus», что значит «волосатый», и имеет вид спутанных прядей, как у сорванца, который только что вернулся со двора, где подрался с ребятами.
Не следует удивляться тому, что Царь облаков предпочитает путешествовать с многочисленной свитой. Кроме «наковальни» в верхней части, кучево-дождевое облако имеет целый штат «сопутствующих облаков» (тех, которые появляются рядом или сливаются с облаками одного из десяти родов) и «добавочных элементов» (различных фигур и утолщений, прилегающих к облакам одного из родов). Они и выступают в качестве сопровождающих лиц.
Широкая, с хоботом, «стена облаков» образуется под основанием кучево-дождевого облака, вокруг центра области восходящего потока. Разорванно-дождевые — темные, с рваными краями клочки облаков; они появляются под основанием грозовой тучи, когда воздух сильно насыщается осадками. Впереди, на переднем крае оттока прохладного воздуха, может появиться плотный «риф» или «вал» из приближающегося облака, называемый грозовым валом. «Облачная шапка» формируется в виде ровного покрывала или холмика над вершимой кучево-дождевого облака. Образуется она тогда, когда высокий слои влажного воздуха увлекается поднимающейся центральной башней все выше; шапка редко доживает до того момента, когда кучево-дождевое облако прорастает сквозь нее и вбирает ее в себя. «Вуаль» выглядит как большие плоские лоскуты мягкого на вид облака, однако образуется примерно так же: несколько башен отдельных облаков вместе проталкивают большую область влажного воздуха в более высокие слои атмосферы. «Вуаль» может висеть какое-то время после того, как кучево-дождевые облака уже растворятся. Есть еще «хобот» — первый признак торнадо, образующегося ниже кучево-дождевых облаков. Это нечто вроде пальца, который опускается из основания облака и формируется в центре завихрения, в результате охлаждения воздуха в пониженном давлении воронки.
Самые яркие в свите — вымеобразные облака, похожие па груди (на латыни их называют «mamma» или «mammalus»). Эти облака свешиваются с изнанки «наковальни» кучево-дождевого облака и служат признаком крайней неустойчивости вокруг вершины облака. Их появление связывают с особенно яростными бурями. И, наконец, часто можно заметить линию растущих кучевых мощных облаков, выстраивающуюся вдоль притока грозовой тучи. Это претенденты на трон: как только Царь отойдет в мир иной, они с готовностью заступят на его место, захватив власть в свои руки.
Мать всех облаков — mamma — вымеобразные облачка, которые появляются с изнанки «наковальни» кучево-дождевого облака.
Находясь среди затеявших свалку придворных, кучеводождевое облако и само пребывает в ярости, подпитываемой «нестабильной» атмосферой его правления. До чего удачным оказался замысел Шекспира, развернувшего трагедию «Король Лир» на фоне свирепствующей бури — Лира свело с ума его же собственное неустойчивое окружение.
Конечно, причина сумасшествия Лира крылась скорее в отчужденности со стороны дочерей и изгнании из королевства, чем в неустойчивом температурном фоне тропосферы. Однако, если не слишком задумываться об этом, Лир очень даже напоминает кучево-дождевое облако.
***
Поэтам Древней Индии начало сезона муссонных дождей всегда виделось самой романтичной порой. Для них это было все равно, что для европейских поэтов-романтиков весна. Муссонные дожди приносят облегчение после иссушающей жары индийского лета, возрождают к жизни сады, наполняя их всевозможными красками и ароматами, побуждают диких павлинов начать свои пышные брачные ритуалы. Гонцами, возвещающими обо всех этих превращениях, являются не кто иные, как кучево-дождевые облака; исполняя эту роль, они завоевали особое место в сердцах индийцев, что прекраснее всего выражено в лирической поэме великого индийского поэта классической эпохи санскритской литературы Калидасы, творившего где-то между 50 и 400 гг. н. э.
Называется поэма «Meghaduta», что в переводе означает «Облак-вестник», и говорится в ней о якша, одном из полубогов, который отвечал за охрану сокровищниц и садов, принадлежавших Кубере, индуистскому богу богатства. Этот безымянный якша не справился со своими обязанностями (может, забыл запереть принадлежавшее богу хранилище бесценных сокровищ — детали нам неизвестны), и повелитель сослал его из родных Гималаев в горы Виндхья, расположенные в центральной Индии, где тот должен был в одиночестве пронести целый год.
Якша бродил без цели от одного горного жилища отшельника до другого и все томился по своей жене, оставшейся дома, все считал дни до возвращения. После восьми месяцев изгнания он заметил кучево-дождевое облако, льнущее к горному пику. Его появление могло означать только одно.
Якша знал, что в сезон муссонных дождей мужья возвращаются к своим женам; вид облака сделал его страдания еще более невыносимыми. Увидев, что южный ветер гонит облако как раз к Гималаям, в направлении его дома, якша решил попросить облако передать жене весточку.
Якша подробно рассказал облаку о том, в какой части Северной Индии находится его дом. Он рассказал о реках, встречающихся на пути, из которых облако могло утолить жажду, о горных вершинах, на которых оно могло отдохнуть. Якша в стихотворной форме описал пейзажи, которые встретятся облаку по дороге. Например, в городке Удджайини облако увидит девушек, танцующих у храма Шивы:
Девушки с волнением глянут в небо, зная, что любимые уже в пути.
Якша объяснил, как найти его дом. Жена будет сидеть в четырех стенах, не в силах ни есть, ни спать. Она будет так тосковать по мужу, что наверняка красота ее несколько поблекнет:
Он предупредил грозовое облако, чтобы оно не испугало жену, но взволновало ее легким ветерком и остудило каплями, а молнии чтобы не сверкали так грозно. Якша попросил облако утешить жену приглушенным рокотом грома, сказать ей, чтобы она дождалась мужа — ссылка скоро закончится. А после того, как весточка будет передана, облако вольно лететь дальше, наслаждаясь великолепием сезона дождей.
***
В поэме Калидасы якша отпускает кучево-дождевого гонца, напоследок говоря о своем пожелании: чтобы грозовое облако никогда не страдало от жестокой разлуки со своей возлюбленной, молнией. Но кто знает об отношениях в чужом браке? Кто может сказать, что именно поддерживает очаг их любви, или почему, казалось бы, пустячное словцо становится причиной целой бури? Вопросы эти имеют отношение к браку между грозовым облаком и молнией в точно такой же степени, как и к другим бракам. Подполковник Рэнкин первым бы подтвердил, что внутри грозового облака ничто не располагает к трезвомыслию и взвешенным оценкам. Посреди всей этой свистопляски очень трудно предсказать, когда и где сверкнет очередная молния. Что делает последнюю весьма непростым объектом для научных исследований.
Кучево-дождевые облака во всей своей красе.
А вот природу грома, наоборот, изучили довольно хорошо. Это не звук «сухого испарения», производимый множеством остывающих облаков, сталкивающихся с соседними облаками, как утверждал Аристотель. И не воздух, резонирующий вроде органной трубы, когда одно облако опускается на другое, — так предполагал Рене Декарт. Я с удовольствием воображаю себе ожесточенные споры между метеорологами на предмет того, является ли источником грохота Райдэн, японский бог грома и молнии. Райдэн похож на красного демона, у него острые когти, и он любит полакомиться человечьими пупками. В Японии малыши, не желая испытывать судьбу, во время раскатов грома прикрывают себе животики ладошками.
Но увы, ожесточенных споров что-то не слышно. Мы знаем, что причиной оглушительного треска и грохота является невероятное количество теплоты, выделяемой при вспышке молнии. Вспышка моментально нагревает воздух до 27 000 °C. Это в четыре раза выше температуры на поверхности Солнца, а процесс занимает всего несколько миллионных долей секунды, завершаясь взрывным расширением воздуха вокруг вспышки. Которое мы принимаем за вспарывающий воздух раскат грома.
Мы еще не постигли процесс образования молнии до мельчайших деталей, нам известны лишь общие моменты. Однако основные принципы понятны. Молния — это электричество, проходящее через воздух, а возникает она под действием областей разных электрических зарядов, влияющих на облака.
Образование заряда в кучево-дождевом облаке можно к какой-то степени сравнить с образованием электростатического заряда на вашей одежде во время хождения по синтетическому ковру. С волокон ковра на обуви собираются электроны, что и вызывает зарядный дисбаланс между вами и окружающей средой. Когда вы прикасаетесь к проводнику, скажем, к дверной ручке, отрицательный заряд в виде искры уходит от вас через пальцы.
Кучево-дождевое облако обходится без обуви, однако оно способно создать зарядный дисбаланс, вызываемый столкновением крупных градин и более мелких ледяных частиц внутри сильных завихрений грозовой тучи. Когда градины и частицы льда сталкиваются, первые забирают у последних электроны (заряженные отрицательно). Таким образом, на градинах накапливается отрицательный заряд, ну а более мелкие частицы льда соответственно остаются с положительным зарядом.
Восходящие конвекционные потоки облака поднимают частицы льда, а более тяжелые градины опускаются. Так что для создания зарядного дисбаланса кучево-дождевому облаку нет никакой надобности в синтетическом ковре.
Состояние, при котором заряды в облаке разделены, едва ли можно назвать «стабильным» положением дел. Мощные конвекционные потоки в самом средоточии кучево-дождевого облака приводят к супружеским трениям, и все идет к вспышке — той самой, которая принимает вид масштабного перераспределения электричества.
***
Когда я был маленьким, наша семья жила в многоквартирном доме с видом на крыши Восточного Лондона. Подобные дома-башни всегда были замечательными пунктами для наблюдений за облаками; когда поздно вечером случалась гроза, я вовсю пользовался таким удобным местоположением. Становясь в темноте между занавеской и холодным оконным стеклом, я вглядывался через ливневый шквал в самую бурю, пытаясь угадать в неразберихе вихревых потоков дождя и туч, где сверкнет очередная молния. Но куда бы я ни смотрел, поймать вспышку молнии мне так и не удавалось.
Ожидая очередного сполоха, я рисовал на запотевшем от моего дыхания окне и смотрел, как ручейки дождевых капель, бежавшие по стеклу снаружи, сливались и расходились. Я гадал, какой будет следующая молния: разветвленной или сплошной. В действительности же разницы между двумя этими молниями нет: сплошная молния возникает тогда, когда туча загораживает разветвленную молнию, и мы видим просто вспышку, освещающую тучу.
Однако кое в чем молнии отличаются одна от другой, и самое главное отличие — место, в которое направлен удар молнии. Принято считать, что молния ударяет «из тучи в землю», но это лишь один из ее возможных маршрутов, причем такая молния вовсе не самая распространенная.
Есть и другой тип молнии, известный как молния «в туче»: искра проделывает путь из одной части грозовой тучи в другую, уравновешивая дисбаланс электрических зарядов в ней. Реже встречается тип молнии «из тучи в тучу», когда разряд из отрицательно заряженной области тучи переходит в положительно заряженную область соседней тучи. Тип молнии, наименее заметный наблюдателю с земли и наименее изученный: молния, ударяющая «из тучи в воздух». При таком типе молнии заряд проходит между вершиной тучи и нижним слоем атмосферы.
Схематическое изображение маршрутов, которыми может пройти вспышка молнии между областями отрицательного и положительного зарядов.
Съемка вспышек ударяющей в землю молнии, сделанная на высокой скорости, показывает, что заряд, двигаясь, проходит несколько четко различимых этапов. Зазубренная, разветвленная молния — «смещающийся носитель» отрицательного электрического заряда — спускается из тучи, но, прежде чем одно из ее разветвлений достигнет земли, навстречу нему поднимается движущийся вверх столб положительного заряда. Когда эти заряды встречаются, образуется цепь, и канал освещается снизу доверху: электричество устремляется вниз, перераспределяя заряд. Это и есть сама вспышка, называется она «обратная молния». Мигающую вспышку мы видим, когда заряды из одной области тучи переходят вниз по тому же каналу сразу за первой вспышкой, вызывая обратные молнии одну за другой.
Все это основные сведения, однако, когда речь заходит о кучево-дождевом облаке, дело становится не таким уж ясным. К примеру, что вынуждает молнию ударять именно сейчас и именно в этом месте? И что такое шаровые молнии, которые, согласно наблюдениям, бывают размером с грейпфрут и проплывают во время грозы низко над землей в течение нескольких секунд? Вот слова Мартина Юмана, главы Международного центра исследования и апробирования молний, Университет Флориды, являющегося экспертом мирового уровня по данному предмету: «Мы знаем о молнии ужасно мало».
***
За последние два десятилетия выяснилось, что молнии, эти представители таинственного семейства электрических явлений, иногда образуются высоко над крупными грозовыми тучами. Как это часто бывает в науке, обнаружили это совершенно случайно. В 1989 году Джон Р. Уинклер, профессор Университета Миннесоты, испытывал мощную светочувствительную видеокамеру, предназначенную для съемки запуска ракет. При просмотре пленки Уинклер заметил гигантский столб света, поднимающийся над ураганом около американо-канадской границы. Уинклер показал снимок коллеге, Уолту Лайонсу, который занимался разработкой системы распознавания молний; оба ученых решили, что изображение на снимке не может быть следствием неполадок в съемочной аппаратуре. Оказалось, это еще никем не зарегистрированный электрический разряд.
В последующие годы Лайонс приобрел настоящий авторитет в научном сообществе — у себя дома, в штате Колорадо, он занимался непростым делом «поимки» этих электрических явлений, снимая их на пленку с наблюдательной платформы. Ученые долго не могли прийти к согласию относительно того, как их назвать. И только в 1994 году с легкой руки одного профессора прижилось название «фея»[35] — решили, что слово идеально подходит для таких прекрасных, мимолетных, волшебных явлений, о которых известно так мало. Они появляются лишь на одну десятую долю секунды — невооруженный глаз человека едва успевает заметить их — и часто похожи на гигантских красных медуз со струящимися вниз усиками голубоватых тонов.
Возникая на высоте около 45 миль[36], «феи» поднимаются до 55–60 миль[37] и опускаются до 15–20 миль[38]. Фотографы утверждают, что «феи» даже не касаются находящихся под ними облаков. Образуются «феи» чаще всего над гигантскими грозовыми тучами, появляясь сразу же после молнии определенного типа. Молнии, называемые «молниями положительного заряда из тучи в землю», нельзя назвать типичными, они составляют всего 5-10 % от общего числа молний. Чаще всего встречаются «молнии-медузы», а «феи» образуют целые группы забавных по виду вспышек: «феи-брокколи», «феи-осьминоги», «феи со шляпой Кармен Миранды».
«Фея со шляпой Кармен Миранды» Эти «вспышки-феи» — загадочные электрические явления, возникающие на высоте 50 миль (80,5 км) над грозовой тучей.
Ученые до сих пор спорят о природе этих явлений, которые образуются выше тропосферы и стратосферы — в области, называемой мезосферой, которая всегда считалась неактивной с точки зрения электрических зарядов.