Глава третья. Синоптики природы

Глава третья. Синоптики природы

Проблема точного прогнозирования погоды - одна из самых древних, она так же стара, как и само человечество.

Потребность в какой-то мере предвидеть погоду появилась у человека с переходом его к оседлой жизни, к занятию земледелием и скотоводством. Засухи и наводнения, опустошительные бури и морские штормы приносили немалые беды человечеству. Нужно было научиться вовремя узнавать о надвигающемся ненастье и предвидеть погоду, благоприятствующую работе.

В результате длительных наблюдений люди установили еще задолго до нашей эры ряд эмпирических связей между отдельными атмосферными явлениями. Появилось много примет о погоде, вылившихся в форму кратких правил, нередко для лучшего запоминания рифмованных. Так, на одной из глиняных дощечек, дошедших до нас из Вавилонии, можно прочесть: "Когда солнце окружено кругом, то выпадает дождь". У греков были даже особые календари, высеченные на каменных дощечках, указывающие средний характер погоды для каждого дня года. Появились они, вероятно, 25 веков назад в результате многолетних наблюдений отдельных ученых. Эти календари-отметчики (так называемые парапеты) прикреплялись к колоннам на рынках, площадях и в других общественных местах приморских городов. Парапегмы пользовались большим доверием мореплавателей и сельских жителей. В соответствии с ними люди выходили на рыбную ловлю, шли на охоту, торговые суда отправлялись в дальнее плавание, производились сельскохозяйственные работы.

Теперь о парапегмах мало кто знает, они давным-давно стали достоянием музеев. Забылись многие накопленные народами в течение веков приметы погоды, основанные на наблюдениях природы. Прогнозирование погоды ныне ведется на научной основе. О том, что приготовила нам природа на завтра и ближайшие дни, мы обычно узнаем вечером, сидя у радиоприемника или телевизора, когда диктор объявляет: "Передаем сводку погоды...". А тот, кому не довелось по каким-то причинам прослушать это сообщение, находит его утром в газетах перед уходом на работу.

Пожалуй, нет сейчас человека, которого не интересовало бы состояние погоды. "Потребителями" прогнозов погоды в наше время являются сотни миллионов людей самых различных специальностей: агрономы, геологи, летчики, моряки, лесозаготовители, строители и др. Прогнозы погоды прочно вошли в жизнь каждого горожанина, каждого сельского жителя.

Однако, не будем греха таить, бывает и так. Вы собрались в воскресенье отдохнуть на лоне природы. Вечером в субботу диктор сообщает, что завтра ожидается теплая погода, правда, с ветром, но без осадков. А на самом деле целый день льет дождь. И все же подавляющая часть населения земного шара продолжает верить синоптикам, так как знает, что за последние 25-30 лет они многое сделали и продолжают делать для повышения точности прогнозирования погоды.

Вероятность правильного прогнозирования значительно увеличилась за последние годы вследствие расширения наблюдательной сети, применения более совершенных приборов и аппаратов и, главное, за счет более глубокого использования законов физики и механики - путем построения математических моделей движения воздушных масс. Это последнее направление стало по-настоящему возможным только недавно, после появления первых электронных вычислительных машин. Новую страницу в прогнозировании погоды открыли метеорологические спутники. Они снабжены аппаратурой, которая обеспечивает получение изображений облачности, снежного покрова на освещенной и теневой сторонах земного шара, а также данных об отражаемой и излучаемой Землей и атмосферой тепловой энергии. За каждый оборот спутник облетает примерно равные зоны ночного и дневного полушария. За 24 часа он дважды пролетает над одной и той же точкой земной поверхности - один раз днем, второй раз ночью. Установленная на спутнике аппаратура позволяет метеорологам одним взглядом окинуть участок в радиусе 5000 километров. Снимки, переданные на Землю с метеорологических спутников, поражают воображение: огромные спирали циклонов, в которых закручены многоярусные облачные поля,- колыбели тайфунов, ураганов, смерчей. Нет такой силы, которая могла бы приостановить их развитие. Но если раньше эти аномалии в движении воздушных масс были большей частью для нас полнейшей неожиданностью, внезапно обрушивались на города и села, то теперь метеорологические спутники позволяют предсказывать тайфуны, ураганы и другие стихийные явления, следить за движением циклонов и антициклонов. Словом, с созданием спутников метеорологи обрели мощнейшее средство для проникновения в те области "кухни погоды", о которых составители первых прогнозов даже не смели и мечтать.

Почему же все-таки, несмотря на достигнутые в последнее время метеорологической наукой успехи, прогнозы погоды иногда оказываются неточными? Один из главных источников ошибок - отсутствие полных метеорологических наблюдений во всей толще атмосферы и в труднодоступных районах. Дело в том, что подавляющее большинство измерений проводится над сушей, а она занимает меньше трети поверхности планеты. Кроме того, измеряются далеко не все характеристики, и то лишь в нижних слоях атмосферы. Чтобы восполнить нехватку сведений и глубже проникнуть в "кухню погоды", применяют радиозондирование. При этом приборы передают информацию с высоты до 30 километров. Но увы, полетом такой аппаратуры управляет не человек, а ветер. Он же вовсе не озабочен сбором информации в тех "точках", которые особенно важны. Самолеты позволяют исправить эти "ошибки", но они не способны проникнуть в более высокие слои атмосферы. Не решают проблемы и метеорологические ракеты, которым доступны высоты искусственных спутников Земли: они пока слишком дороги для частых запусков. А если учесть, что самолет или ракета при движении в атмосфере сами вносят в нее возмущения, станет понятно, насколько ограниченно их применение.

Вторая группа ошибок возникает из-за недостаточности наших знаний о причинах и последовательности ряда атмосферных явлений. Можно привести такой пример. Между двумя станциями наблюдения возник маленький вихрь и он не был обнаружен, да и сам по себе он не влиял на погоду в данный момент. Однако в дальнейшем, при развитии процесса, он стал той "затравкой", на которой возникло крупномасштабное возмущение, изменившее погоду. И хотя такого рода ситуации нельзя считать правилом (скорее они являются исключением), но именно они и приводят к ошибкам в прогнозах. И еще два обстоятельства. Первое: объем информации, на котором базируются составляемые прогнозы погоды, огромен, а время ее переработки должно быть минимальным. Между тем ЭВМ, производящие сотни тысяч операций в секунду, не справляются с этой задачей. Второе: метеорологи не научились еще достаточно хорошо читать фотографии, производимые аппаратурой спутников. Многое ускользает из поля зрения метеоролога, а многое "застревает" в недостаточно еще совершенных ЭВМ.

Часть ошибок в предсказаниях неизбежно связана с самим методом составления прогнозов погоды. Дело в том, что современный метод предсказания погоды по синоптическим картам неточен по самой своей природе, хотя основы его вполне научны. Его трудно сравнить, например, с методом астрономических предсказаний. Астрономы задолго и с любой точностью скажут вам, когда будет затмение Солнца или Луны, каково будет положение других планет. Эти предсказания делаются на основе точных математических расчетов, и ошибки здесь сведены до минимума. Работа же синоптиков состоит в личном анализе каждого (и каждый раз нового) атмосферного явления. Метеорология - такая наука, где почти нет аналогов. Ее история не располагает данными, накопленными за сотни лет, а без сравнения этих данных построить теорию закономерностей сил природы невозможно. Работу синоптика можно сравнить с работой врача, где также, помимо знаний, нужна и тонкая интуиция и предвидение хода событий. Атмосферные состояния неустойчивы. Самые малые изменения этих состояний могут направить процесс туда, где его меньше всего ожидают. Вполне естественно, что при таком положении, даже зная причины явлений и располагая множеством данных об элементах погоды, синоптики не могут предсказать погоду абсолютно точно, а должны ограничиваться лишь примерной оценкой ее в будущем.

Совокупность всех перечисленных причин и приводит к тому, что синоптики невольно нас подводят. А мы, слепо веря предсказаниям метеорологов, нет-нет да и мокнем под дождем, таскаем зонтик в безоблачную погоду, часами, а то и сутками ожидаем в аэропортах летной погоды, испытываем на себе гнев неожиданно разбушевавшейся морской стихии.

То, что проблема точного прогнозирования погоды еще не решена и природа столь неохотно раскрывает нам свои тайны, не удивительно. Удивительно другое - как это человек, пользуясь с незапамятных времен в своей повседневной жизни созданными природой многочисленными живыми барометрами, термометрами, гигрометрами и другими "приборами", умеющими чутко реагировать на все происходящие в атмосфере изменения, до сих пор не удосужился понять их "конструкцию", принцип действия и не перенес весь этот богатейший арсенал "изобретений" в инструментальную метеорологию.

Пришла пора исправить создавшееся положение, говорят бионики, нужно досконально изучить атмосферные (физические) и биологические процессы на основе данных о взаимодействии живых организмов с окружающей средой и использовать полученные сведения для повышения точности прогнозирования погоды. Вот первый, весьма убедительный по эффективности результат этого нового направления в работе специалистов по бионике.

По данным мировой статистики, ежегодно в морях и океанах погибают тысячи людей. В большинстве своем это жертвы кораблекрушений, вызванных штормами и ураганами. В 1929 году во время жестокого шторма, бушевавшего в Северной Атлантике и в Северном море, одновременно потерпело аварию более 600 судов. Еще более трагичным был 1964 год. Он побил все прошлые "рекорды" морских катастроф. Превзойден был даже 1929 год, прозванный моряками "фатальным годом". Об этом свидетельствуют многочисленные статьи и заметки, опубликованные в иностранной, преимущественно западной, прессе.

Остановить шторм или направить его по другому пути люди еще не умеют. Но узнав о приближении шторма, обойти его стороной или заблаговременно укрыться в ближайшем порту можно. К сожалению, обычный морской барометр "чувствует" шторм лишь за два часа. Этого, конечно, мало даже для современного быстроходного лайнера. В более выгодном положении находятся многие морские птицы и животные. Они, как это давно заметили рыбаки и жители морских побережий, способны заблаговременно "угадывать" приближение шторма. Так, например, задолго до наступления ненастья, когда барометр стоит еще достаточно высоко и нет никаких внешних признаков ухудшения погоды, дельфины заплывают за скалы, киты уходят далеко в открытое море, а мелкие ракообразные, известные под названием морские блохи, которые в хорошую погоду прыгают по гальке у самого уреза воды, перед приближением шторма выходят на берег. Ухудшение погоды, приближение шторма хорошо чувствуют акулы, чайки, а также пингвины - последние ложатся на снег и вытягивают свои клювы навстречу ожидаемой буре или метели.

Что же это за "шестое чувство"? Какова связь между физическими процессами, происходящими в атмосфере и в толще морских глубин, и физиологическим восприятием их живыми организмами? Ведь человеку, чтобы предсказать приближение шторма, надо получить сведения о метеорологических условиях на обширной территории и по этой информации составить синоптическую карту. И только анализ этой карты дает возможность метеорологу предсказать изменение погоды. Что же служит "синоптической картой" для морских птиц, рыб и других морских организмов? Какие "приборы" и "приспособления" заблаговременно и абсолютно точно предупреждают их о приближении шторма или бури? Какие огромные перспективы повышения точности прогнозирования погоды открылись бы перед метеорологами, если бы бионикам удалось проникнуть в эту тайну!

Из многочисленных животных, обладающих неизвестными нам механизмами для прогнозирования погоды, бионики в качестве первого подопытного объекта избрали... медузу, которая, по многочисленным наблюдениям, задолго до приближения шторма спешит укрыться в безопасные места литоральной зоны.

Как же такое простое животное, как медуза, узнает за много часов о приближении шторма? Оказывается, у медузы имеется инфраухо. Оно дает ей возможность улавливать недоступные слуху человека инфразвуковые колебания (частотой 8-13 герц), которые хорошо распространяются в воде и появляются на 10-15 часов раньше шторма. Инфраухо медузы - это стебелек, оканчивающийся слуховой колбой - шаром с жидкостью, в которой плавают камешки, соприкасающиеся с нервными окончаниями. Первой воспринимает инфразвуковые колебания слуховая колба, наполненная жидкостью, затем эти колебания через камешки в пузырьке передаются нервам. Используя принцип действия "уха" медузы, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова создали электронный аппарат - автоматический предсказатель бурь.

Рис. 7. Блок-схема прибора для предсказания штормов (искусственное ухо медузы)

Аппарат, имитирующий орган слуха медузы, состоит из рупора, улавливающего колебания воздуха частотой около 10 герц, резонатора, пропускающего именно эти частоты и отсеивающего случайные, пьезодатчика, превращающего пойманные сигналы в импульсы электрического тока, усилителя и измерительного прибора. Аппарат устанавливается на палубе корабля. Когда он включен, рупор медленно вращается, выискивая вокруг штормовые инфразвуки. При обнаружении их рупором особое устройство, действующее по принципу обратной связи, тотчас же останавливает движение рупора, указывая, откуда надвигается шторм. На капитанском мостике находятся измерительный прибор и система указателей, оповещающая о наступлении шторма световым или звуковым сигналом.

Описанный сигнализатор бурь позволяет определять наступление шторма за 15 часов и указывает даже его мощность.

Много обещает проводимое биониками изучение "барометрических устройств", которыми обладают некоторые рыбы. Так, например, сом перед грозой и ненастьем обязательно всплывает, пугая верховодок. Голец в ясную погоду лежит на дне аквариума без движения, напоминая экспонат зоологического музея. Но вот голец начинает подавать признаки жизни. Виляя длинным телом, он снует вдоль стенок аквариума... а через некоторое время небо затягивается облаками. А когда голец мечется по аквариуму вверх - вниз, вправо - влево и кажется, что целый клубок темных длинных тел заполнил банку, это значит, что скоро в окно забарабанят капли дождя. Такими "живыми барометрами" пользуются крестьяне в некоторых района Китая. Большой восприимчивостью к изменениям барометрического давления отличается и вьюн. Перед ненастьем эта рыба поднимается к поверхности воды. Она предугадывает изменение погоды за сутки. Наконец, "идеальными барометрами" служат красивые мелкие рыбки, обитающие в глубинах подводного царства у берегов Японии. Они заранее и совершенно безошибочно реагируют на малейшие изменения погоды, и за их поведением в аквариуме пристально следят капитаны белоснежных океанских лайнеров, отправляющихся в дальние рейсы, рыбаки и сельские жители прибрежных районов Страны восходящего солнца, чьи сады и посевы нередко страдают от штормов.

В чем же секрет умения маленьких обитателей аквариумов столь точно прогнозировать погоду? Он заключается в оригинальном устройстве плавательного пузыря. Обычно этот орган выполняет у рыб функции гидростатического регулятора, помогая им удерживаться на той или иной глубине. У японских же рыбок плавательный пузырь выполняет еще одну исключительно важную функцию:- он является высокочувствительным прибором, воспринимающим тончайшие перепады давления. Не говоря уже о том, что эта чувствительность находится на пределе возможностей технических систем, очень ценно и другое - такой "живой барометр" чрезвычайно чувствителен к медленным колебаниям давления. Именно это и делает японских рыбок непревзойденными синоптиками, верными помощниками человека.

Чутко реагируют на предстоящие изменения погоды черви и медицинские пиявки. В хорошую погоду медицинские пиявки спокойны и, как правило, лежат на дне стеклянной банки или аквариума. Перед дождем пиявки начинают присасываться к стенкам банки и немного высовываться из воды. А перед грозой и сильным ветром они быстро плавают, извиваются, пытаются вылезти из воды и присосаться к стенкам сосуда выше уровня воды., Когда дождевые черви выползают на поверхность, это значит, что ясная сухая погода перейдет в неустойчивую с дождями и грозами.

Рис. 8. Лягушка-барометр

Блестящий "синоптик" - лягушка. Она располагает тонкой и чуткой системой определения малейших атмосферных изменений. Этой особенностью лягушки давно пользуются африканские племена. Для них особенно важно иметь точные сведения о том, когда начнется сезон дождей, чтобы вовремя подготовить к нему жилища и посевы. Местные жители заметили, что перед началом сезона дождей древесные лягушки выходят из воды и взбираются на деревья для метания икры. Если бы "прогноз" лягушек оказался только "близким к расчетному", икра высохла бы, а потомство погибло. Но этого не случается, так как ошибки в лягушачьем предвидении бывают чрезвычайно редко. Наблюдения натуралистов Либерийского университета подтвердили необычные синоптические "способности" африканских лягушек.

При желании, читатель, и вы можете обзавестись у себя в квартире "лягушачьим барометром". Устройство его нехитрое. Нужно сделать маленькую деревянную лесенку и опустить ее в стеклянную банку с водой. Затем поймать лягушку: травяную, остромордую, озерную - и посадить ее в банку. Когда животное привыкнет, можно начинать наблюдения. Если лягушка поднимается по лесенке, ждите плохой погоды, спускается - погода будет переменной, барахтается на поверхности воды - тепло, солнечно, сухо. Предсказания всегда точны. Дело в том, что у лягушки кожа очень легко испаряет влагу. В сухой атмосфере кожа быстро обезвоживается, поэтому лягушка, если дело идет к теплу, сидит в воде. В сырую погоду, когда собирается дождь, она вылезает на поверхность: обезвоживание теперь ей не грозит.

Чудесными "синоптиками" являются многие птицы. В течение веков они в процессе эволюции приобрели высокую чувствительность к изменению атмосферного давления, к уменьшению освещенности (тонкие, прозрачные облака, ослабляющие солнечный свет,- предвестники ненастья), к скоплению в атмосфере электричества перед грозой и т. д. И что особенно важно, птицы чувствуют все метеорологические изменения заранее. Это находит отражение в их пении, криках, поведении и ежегодных сроках прилета и отлета.

Наверное, каждый из вас слышал зяблика. Залихватским посвистом серебряного голоска ставит он восклицательный знак - заключительный аккорд нежнозвучной, красивой и радостной своей песенки: "пиньк... пиньк... фить-фить-фить... ля-ля-ля...". В другой раз услышите и не узнаете: что случилось с зябликом? Совсем по-другому, без раската, монотонно цедит он: "рю-пинь-пинь-рю...". Говорят: "Зяблик рюмит - к дождю". И это верно. Зяблик не обманывает. Иволга в солнечный день издает звуки, напоминающие мелодию флейты, а перед ухудшенном погоды - пронзительный крик. Жаворонки много и долго поют - сохранится ясная погода без осадков, а сидят нахохлившись - к грозе. Истошный крик галок в ясную погоду - верный признак дождя летом и осенью и снегопада зимой. Низко реют ласточки-к непогоде, высоко взвиваются - к вёдру, летают то вверх, то вниз - перед бурей. Воробьи собираются стаями на земле, купаются в пыли или песке - к дождю, прячутся в хворост - к морозу или метели, дружно зимой чирикают - к оттепели. В пасмурное или туманное утро ток глухарей начинается и кончается позднее, чем обычно. Если хорошая погода через несколько дней должна смениться ненастной, то глухаря не услышишь. При токовании глухарей в ненастное утро можно быть уверенным в улучшении погоды. Ранний прилет журавлей - ранняя весна. Если журавли осенью летят высоко, осень будет долгой.

Остро чувствуют атмосферные изменения насекомые и пауки.

Известен такой исторический факт. Осенью 1794 года французская армия вступила на территорию Голландии. У голландцев не было ни солдат, ни пушек, чтобы задержать первоклассную для того времени армию французов, и они прибегли к хитрости. Открыли шлюзы канала и затопили дороги. Путь врагу, казалось, был закрыт. И действительно, французы уже начали готовиться к тому, чтобы покинуть Голландию, как вдруг командующий войсками отдал приказ задержать отступление. Основанием для такого решения послужило неожиданное поведение пауков: эти насекомые с удвоенной энергией начали плести паутину. А так они обычно ведут себя перед сухой и холодной погодой. Восьминогие "барометры" не подвели французов - настали сухие холодные дни. Вода замерзла, и уже ничто не могло остановить полки интервентов.

О приближении дождя заблаговременно сигнализируют человеку муравьи и пчелы. Первые старательно закрывают входы в муравейник, вторые сидят в ульях и гудят. Мухи и осы перед ненастьем стремятся залететь в помещение или кабины автомобилей. Хорошо предчувствуют грозу бабочки-крапивницы. Если в ясную погоду они ищут укрытия в защищенных от ветра местах, в пучках сухих веток, дуплах деревьев, то через несколько часов можно ожидать грозы. Зато, если поздно вечером сильно трещат кузнечики, наступит хороший день. Вьющиеся в воздухе столбом комары и мошки обычно тоже предвещают ясную погоду. Некоторые насекомые позволяют нам предугадывать погоду и на более длительный срок. Чем выше к осени муравьиные кучи, тем суровее будет зима. На холодную зиму пчелы залепляют леток, оставляя в нем еле заметное отверстие, а к теплой зиме он остается открытым.

Недавно голландские зоологи произвели исследование органов чувств мокрицы, которой, как известно, жизненно необходима высокая влажность окружающей ее среды. Оказалось, что на ее теле имеется около сотни чувствительных "гигрометров", тонко реагирующих на изменения влажности атмосферы. Они представляют собой крошечные бугорки, покрытые тонкой кожицей, к которой изнутри близко подходят нервные окончания. Кожица, покрывающая "гигрометры", достаточно надежно защищает их от воды и в то же время обеспечивает доступ воздуха к нервным окончаниям. Аналогичные органы обнаружены и у некоторых видов жуков.

И еще об одном "живом гигрометре". Рассказывают, что однажды в ясный, солнечный день Исаак Ньютон вышел на прогулку и встретил пастуха. Пастух посоветовал ученому вернуться домой, если он не желает попасть под дождь. Ньютон не послушался. Но уже через полчаса он промок, как говорится, до нитки. Удивленный столь верным предсказанием, Ньютон пожелал выяснить, на основании каких данных пастух узнал о предстоящем ливне. Тот ответил, что ему помог... баран, по шерсти которого он определил приближение дождя.

Не обошла природа "синоптическими способностями" и таких домашних животных, как козы. Когда они прячутся под крышей, значит, будет дождь. Если козы гуляют на лужайке, следует ожидать хорошей погоды.

В наших таежных лесах Дальнего Востока и Сибири водится мелкий грызун семейства беличьих - бурундук. Охотники-сибиряки почему-то зовут бурундука Кузьмой. Откуда взялось это прозвище, трудно сказать. О нем часто рассказывается в сибирских сказках как о запасливом хозяине. И действительно, он заготавливает с осени до 8 килограммов кедровых орехов. Зимой же спит беспробудно в своей норке. А когда первые весенние лучи пригреют его жилище, зверек пробуждается, но не бродит в поисках пищи по лесу, как медведь, а вскрывает свою кладовую и питается заготовленными орехами. Охотники заметили, что этот подвижный и игривый маленький зверек (он немного больше мыши) удивительно чутко реагирует на изменения погоды. Иногда в ясный, солнечный день он вдруг начинает волноваться и резко посвистывать. Это значит, что скоро небо затянется тучами и пойдет дождь. Если Кузьма начинает посвистывать утром, то погода изменится к вечеру. И это настолько точно, что бурундука смело можно рекомендовать в бюро погоды в дополнение к имеющимся у синоптиков метеорологическим приборам и электронно-счетным машинам.

Поистине, говоря словами академика И. П. Павлова, беспредельное приспособление составляет жизнь на земле. В ходе эволюции у животных выработались многочисленные биологические механизмы, приспособления и микроскопические приборы, датчики, которые чутко улавливают изменения различных характеристик внешней среды и помогают организму к ним приспособиться. Все эти устройства, служащие для восприятия большого количества всевозможных раздражителей, представляют собой большой интерес для биоников и метеорологов. Много, вероятно, полезного для биометеорологических исследований можно извлечь и из многочисленных народных примет, собранных в течение веков в ходе повседневных наблюдений за поведением домашних животных. Вот несколько примет, заимствованных из "народного погодоведения":

Лошадь храпит - к ненастью, фыркает - к теплу, трясет головой и закидывает ее кверху - к дождю, ложится на землю летом - перед сырой погодой, зимой - перед снегом.

Собака усиленно роет землю - к дождю, катается по земле - к ненастью и снегу, лежит свернувшись - к холоду, лежит вытянувшись - к теплу.

Кошка моется, лижет лапу - к вёдру, морду хоронит - к морозу либо к ненастью, лежит свернувшись около печки - к холоду.

Утки плещутся в воде, беспрестанно ныряют - к дождю.

Индюк кричит в сильный холод - подует теплый ветер.

Попутно отметим: к изменениям барометрического давления, инсоляции, температуры воздуха, влажности атмосферы и почвы не менее чувствительны и растения. По поведению целого ряда растений можно даже построить правильные долговременные прогнозы погоды. Так, например, народ подметил: если береза раньше ольхи листья выкинет, будет лето вёдреное, и если ольха первая распустится, пиши пропало - холод и дожди замучают. Когда на дубе много желудей, следует ожидать лютой зимы. Появление среди снега на проталинах, на кручах и склонах, на железнодорожных откосах первых желтых цветов мать-и-мачехи - верный признак тепла в конце марта - начале апреля. Если на лугах, на лесных полянах и среди кустов в первой половине апреля распускаются золотисто-желтые цветки первоцвета - баранчики, нужно ждать первых теплых дней. Белые шапки медоносных цветов песнопевной рябины - точный предвестник перелома к теплу. На установление погоды указывает также весеннее сокодвижение у березы, клена и других деревьв. Появление на поверхности воды в прудах, озерах, реках широкого зеленого листа белой лилии - нашего северного лотоса - знаменует конец заморозков.

Народная агрономия, опираясь на многовековой опыт, учит не пропускать сроков "когда сеять, когда жать, когда скирды метать". При этом она пользуется многими приметами, связывающими те или иные изменения в природе со сроками сева или посадки определенных культур. За основу взят живой календарь природы: начало цветения черемухи, время, когда лопаются почки дуба, и др. И выбор, надо сказать, сделан верно, так как эти индикаторы, как показала практика, весьма надежны. Цветение осины объявляет срок раннего сева моркови. Душистые цветы белой красавицы русского леса - черемухи - лучший указатель времени посадки картофеля. Некоторые земледельческие приметы даже стали аксиомами, твердыми правилами. Пшеницу сей, когда зацветет черемуха (примета ярославская). Гречиху сей, когда трава хороша. Когда распускается дуб, надо сеять горох. В этих и других приметах, добытых практикой, немало полезного и для науки.

Десятки и сотни растений абсолютно точно вещают человеку о суточных изменениях погоды. Так, если обыкновенный папоротник с утра закручивает листья, будет теплый, солнечный день. Верный барометр - цветки желтой акации: перед дождем они раскрываются и выделяют много нектара (его аромат чувствуется за сотни метров). Очень чувствительны к изменениям погоды ноготки, мальва, ипомея. Это настоящие оракулы погоды. Небо еще чистое, а эти цветы уже закрылись. Значит, быть скоро дождю. На приближение дождя указывают также закрытые с утра цветки небольшого сорного растения - мокрицы. Исправно несет "службу погоды" с июня по сентябрь растущий в затененных ельниках цветок-синоптик, хорошо известный туристам под названием "заячья капуста". Если его цветки розового или красного цвета не свертываются, как обычно, а распускаются ночью, утром надо ждать дождя. Но если цветки заячьей капусты нормально закрываются на ночь, это верный признак хорошей погоды.

Таких растений-барометров в природе насчитывается около 400! Добавьте к этому сотни своеобразных растений - гигрометров, индикаторов температуры, флюгеров, компасов, сотни чудесных синоптиков - птиц, рыб, насекомых, мысленно войдите в этот мир живой метеорологии - и перед вами предстанут тысячи оригинальных, мастерски сработанных природой механизмов, в устройстве которых таятся широчайшие возможности познания процессов, происходящих в окружающей нас атмосфере. Проникнуть в сокровенные тайны синоптиков живой природы, смоделировать наиболее совершенные, испытанные и проверенные тысячелетиями живые метеорологические "приборы", поставить их на службу прогнозирования погоды - такова одна из важнейших задач бионики.

Ученые надеются также в недалеком будущем разгадать тайну прогнозирования землетрясений.

"Каким образом?" - может спросить читатель. Об этом мы расскажем чуть позже. А пока кратко изложим современное состояние проблемы, ее актуальность, значимость и остроту.

В 1966 году в американском журнале "Сайенс"* была помещена статья Ф. Пресса и В. Брейса, в которой говорится: "Несколько лет назад предсказание землетрясений было вопросом, который относился к компетенции астрологов, заблуждающихся любителей, авантюристов, стремящихся получить известность, и членов религиозных сект, проповедующих "день страшного суда". Не удивительно, что, если какой-нибудь ученый иногда осмеливался высказать какое-либо мнение по данному вопросу, он делал это с трепетом и сдержанностью, боясь, как бы его коллеги не отмежевались от него".

* ("Сайенс", т. 152, № 3729, 17 июня 1966, стр. 1575.)

За последние годы положение резко изменилось. Чтобы показать, почему проблема предсказания землетрясений стала пользоваться уважением, почему над ее решением сейчас работают ученые многих стран, давайте рассмотрим некоторые сравнительно недавние события, о которых вся мировая печать в свое время писала как о самых страшных бедствиях.

В ночь с 5 на 6 октября 1948 года, когда большинство жителей Ашхабада - столицы Туркменской республики - спало крепким сном, далеко на юге, там, где высятся голубые цепи гор, родился необычный гул. Это был первый вертикальный толчок. После короткого перерыва один за другим стали сотрясать Землю горизонтальные толчки. Толчки силой 9 баллов, последовавшие за первым ударом, за несколько секунд вывели из строя электростанцию, радиоцентр, водопровод, уничтожили огромное число общественных сооружений, жилых домов и других строений.

В 1960 году человечество постигли два катастрофических землетрясения. В феврале был разрушен город Агадир в Марокко. Едва успели сойти со страниц газет сообщения об Агадире, как в Чили 21, 22 и 25 мая произошло несколько очень сильных и множество слабых землетрясений. Были разрушены крупные города - Вальдивия и Пуэрто-Монт, пострадало более половины провинций Чили. Землетрясение вызвало значительные изменения рельефа как на суше, так и в океане, на склоне Атакамской впадины. Это привело к возникновению гигантских морских волн, так называемых цунами. Грозные посланцы катастрофы высотой до 10 метров пересекли Тихий океан и обрушились на берега Филиппин, Гавайских островов, Японии, Курильских островов, Камчатки, отстоящих от Чили более чем на 15 000 километров. В ряде прибрежных пунктов цунами вызвали большие разрушения и затопления. Волны цунами наблюдались также на берегах Калифорнии, Австралии, Новой Зеландии. В ослабленном виде они проникли и в другие океаны. В эпицентральной зоне, на побережье Чили, цунами вызвали тяжелые последствия. То, что устояло против титанических подземных толчков, разрушили ринувшиеся на берег воды "вскипевшего" Тихого океана. В результате перемещения больших участков земной коры и образования глубоких трещин произошли многочисленные оползни и обвалы в горах, в районе землетрясения начали действовать 14 вулканов, кроме существовавших, возникли новые вулканы, бесследно исчезли некоторые острова. Нарушились связь и транспорт в стране.

Не успела Республика Чили оправиться от одного из крупнейших в мировой истории землетрясения I960 года, как 28 марта 1965 года ее постигла новая катастрофа, во время которой пострадало 35 городов. Такого не наблюдалось в последние 100 лет. Эдгард Каузель, директор института сейсмологии университета Чили, заявил, что сила землетрясения была равна 30 атомным бомбам, взорванным в Хиросиме. В эпицентре трещины уходили на глубину 30 километров. Электронные аппараты фиксировали толчки каждые полторы минуты. Сила подземных ударов достигала 9 баллов.

Через 13 месяцев, 26 апреля 1966 года, весь мир облетело сообщение ТАСС: "...в 5 часов 23 минуты по местному времени в Ташкенте произошло землетрясение силой 7,5 балла...". 19 и 21 августа того же года подземные силы природы повергли в траур нашего соседа - Турцию. 28 марта 1969 года там произошло еще одно землетрясение.

Тяжелым выдался 1969 год и для США, и для ряда других стран. В 22 штатах Америки было зафиксировано 303 очага достаточно сильных землетрясений; всего же сейсмографы зарегистрировали много тысяч мелких подземных толчков. За пределами США в 1969 году разрушительные землетрясения произошли в Перу, на острове Целебес, в Иране, Эфиопии, Марокко, Португалии, Южной Африке, ОАР и Албании. Они унесли сотни человеческих жизней, лишили крова десятки тысяч людей.

9 февраля 1971 года страшная катастрофа постигла южные области калифорнийского побережья США. Первый подземный толчок был зарегистрирован в 6 часов 02 минуты. Из местной радиостудии сообщили, что здание, в котором размещается радиостудия, "раскачивается, как бамбуковое деревце". Люди, находившиеся в момент начала землетрясения на верхних этажах небоскребов, почувствовали себя, как вороны в гнезде во время ураганного ветра. В Лос-Анджелесе начали рушиться здания, сейсмические волны прокатились по территории в радиусе 200 миль от города. Затем последовала серия мелких толчков, а в 8 часов утра произошел второй сильный удар. В момент первого толчка большинство жителей Лос-Анджелеса спало или только начало вставать. Тысячи перепуганных людей покинули свои дома и метались - многие в одном нижнем белье - в поисках безопасного места. Но далеко бежать было невозможно: шоссейные дороги, особенно к северу от города, были взломаны землетрясением. Первый толчок повредил плотину и газовые магистрали - в городе начались пожары и наводнение. Вышла из строя радиостанция в районе Голливуда, почти полностью перестала работать телефонная сеть. Лос-Анджелес, в котором вместе с пригородами проживает около 8 миллионов человек, оказался в тяжелейшем положении. Центральные районы города выглядели как после ожесточенных боев: улицы усыпаны битым стеклом, завалены камнями, кирпичом, обломками бетона, кусками искореженного металла, рухлядью, стены многих домов угрожающе накренились; полиция запретила движение по многим улицам. Не менее печально выглядели районы, прилегающие к Лос-Анджелесу: обвалы, тонны грязи и камней перегородили дороги, ведущие в город, в мостах и на дорогах появились опасные трещины, сильный пожар опустошил торговый центр в Сйльмаре, в Ньюхолле обрушились два моста.

Мы рассказали лишь о нескольких сильных, катастрофических землетрясениях, происшедших на нашей планете в основном за последнее десятилетие. В действительности же, по данным международной сети сейсмических станций, на Земле происходит каждые пять минут одно землетрясение, а за год - более ста тысяч. В разных частях земного шара сила землятрясений проявляется неодинаково. В одних она больше, в других меньше. Имеются большие территории, на которых их вообще не бывает, и, наоборот, имеются другие, где землетрясения часты и сильны. Наиболее опасны в сейсмическом отношении две области: первая - Тихоокеанское кольцо, охватывающее побережье Камчатки, Аляски, берег Северной Америки, включая Калифорнию, далее протягивается по берегам Южной Америки, поворачивает к Австралии и через Индонезию и побережье Китая, захватывая Японию, заканчивается на Камчатке; вторая область - Средиземноморско-Азиатская. Она проходит широкой полосой от Португалии и Испании, через Италию, Балканский полуостров, Грецию, Турцию, Кавказ, страны Малой Азии, через наши среднеазиатские республики, выходит к Прибайкалью и далее сливается на побережье Тихого океана с первой зоной.

Из всех перечисленных районов, входящих в Тихоокеанский и Средиземноморско-Азиатский активные сейсмические пояса, наиболее частые и сильные землетрясения происходят в Японии. По числу и разрушительной силе происходящих землетрясений в один ряд с Японией может быть поставлена и Республика Чили. Землетрясение для чилийца - явление обыденное. По крайней мере , каждый третий день чилийцы прерывают разговор или работу, чтобы сказать: "Кажется, опять трясет - нужно закрыть форточку". За 70 лет XX века в Чили произошло 20 крупных землетрясений силой от 7,4 до 9 баллов. Ученые подсчитали, что в ближайшие тридцать лет вероятность сильного землетрясения для столицы Чили достигает 90%. Причина этого одна: Чили, образно выражаясь, "пряжка на огненном поясе", охватывающем пространство от Новой Зеландии до Финляндии, от Японии до Алеутских островов и все западное побережье Америки с севера на юг. В этой обширной зоне происходит 40% всех землетрясений планеты, причем самых сильных!

Такие грандиозные катастрофы, как чилийские и сходные с ними по своим разрушительным последствиям ашхабадское и турецкое землетрясения, - явления редкие. Они происходят 1-2 раза в год, но надолго остаются в памяти людей. Достаточно сказать, что общая плотность упругой энергии при катастрофическом землетрясении, по расчетам ученых, достигает в эпицентре 1025-1027 эрг. Эта величина по сейсмической энергии равна взрывам 100 ядерных бомб, каждая из которых эквивалентна 100 мегатоннам. Чтобы произвести такое количество энергии, Днепрогэсу пришлось бы работать в течение 300-350 лет! Не случайно поэтому, что среди всех стихийных бедствий на первом месте стоят землетрясения; сведения о них мы находим в хрониках и летописях всех времен и народов, в том числе самых древних.

Приведенные данные, нам думается, достаточно ясно показывают, каким страшным стихийным бедствием являются сильные землетрясения, и нет нужды далее доказывать, насколько важно научиться предсказывать время наступления катастрофы в том или ином районе земного шара, чтобы можно было своевременно эвакуировать население или хотя бы вывести людей из домов на открытые места. Вероятно, приняв соответствующие меры, можно было бы предотвратить и тяжелые катастрофы на промышленных предприятиях.

Задача прогнозирования землетрясений столь же стара, как и проблема точного предсказания погоды, но во много раз сложнее ее. На какие только ухищрения не пускались сейсмологи, чтобы уловить закономерность в появлении землетрясений! Какие только периоды не отыскивали в хаосе сейсмических событий! Пытались установить связи с фазами Луны, со сменой времен года, с одиннадцатилетним циклом солнечной активности, с дождями, с ветрами. Но по-прежнему идут дожди и дуют ветры на нашей планете, дважды в день волны земных приливов вздымают на полметра земную кору, а последовательность подземных толчков упорно отказывается подчиняться навязываемым ей законам. Ученые так и не научились предупреждать, когда, где и с какой силой может вздыбиться или разверзнуться Земля. Наука пока еще не может ни предупредить, ни предотвратить этого явления, порождаемого слепыми силами природы.

Почему же ученым не удается решить задачу прогноза землетрясений? "Дело в том, - объясняет академик М. Садовский, - что враг, с которым приходится сражаться сейсмологам, отлично укрыт от прямого воздействия. Землетрясения рождаются в недрах земли, в очагах, находящихся на больших глубинах от ее поверхности (до 600-700 километров - И. Л.), совершенно недоступных средствам современной исследовательской техники. Поэтому мы мало знаем о механизме возникновения землетрясений, о тех процессах, которые им предшествуют..."*. В основе теорий механизма землетрясений лежат главным образом косвенные наблюдения, а именно: 1) данные о смещениях поверхности пород над районом центра землетрясения; 2) данные о свойствах образцов породы, подвергаемой напряжениям в лаборатории при высоком давлении и высокой температуре, соответствующим фактическим условиям в земной коре, и 3) наблюдения за картиной распространения сейсмических волн. Однако полученные до сего времени результаты - капля в море по сравнению с тем, что еще предстоит познать.

* ("Неделя", 1966, № 41.)

Землетрясение - это не особые изолированные явления, они, бесспорно, связаны с общими процессами, происходящими на Земле и в ее недрах. К таким явлениям в первую очередь относятся горообразовательные процессы, связанные с деформациями, вертикальными и горизонтальными смещениями отдельных участков земной коры под влиянием радиоактивного разогрева внутренней части планеты и с перемещениями подземных масс, которые при имеющихся здесь температурах и давлениях приобретают свойства текучести. При этом происходит разделение вещества: тяжелые части опускаются, легкие поднимаются. Кроме того (особенно это относится к землетрясениям с глубокими очагами), землятресения могут вызываться и ядерными реакциями, происходящими в недрах Земли. Горообразование и физические процессы оказывают влияние на отдельные участки поверхностных слоев земной коры в виде добавочного сильного давления. Прочность пород нарушается, и образуется система разрывов и разломов, которая и определяет разрушительные последствия землетрясений на поверхности, хотя часто эта система и не выходит наружу. Большинство ученых, изучающих землетрясения, полагают, что сильное землетрясение (а именно такие землетрясения и нужно в первую очередь научиться предсказывать) подготавливается длительное время, десятки, сотни, а возможно, и тысячи лет. Б течение этого времени происходит накопление энергии. Этот процесс длится до тех пор, пока не будет превышен порог прочности вещества. Когда это случается, вещество, грубо говоря, лопается, и в среде, окружающей очаг, начинают распространяться сейсмические волны - происходит землетрясение. Ему, как считают ученые, может предшествовать ряд факторов: изменения наклона поверхности и напряжений в районе эпицентра, общее увеличение числа малых сейсмических явлений, изменения физических свойств пород близ сброса, электропроводности верхней части коры, смещения точки Кюри и т. д. В ответ на эти изменения может измениться геомагнитное поле. Еще более чувствительными индикаторами могут служить почвенные токи, естественные или искусственные. Некоторые из перечисленных явлений фактически наблюдались перед землетрясениями. Так, например, за несколько дней до землетрясений силой 7,5 балла, происшедших в префектурах Тоттори и Ниигата (Япония), наблюдательные станции, находившиеся в 60-70 километрах от эпицентров, зарегистрировали аномальные изменения наклона поверхности и напряжений. Установлено также, что уровни грунтовых вод весьма чувствительны к очень незначительным напряжениям сжатия и растяжения (порядка 10-9-10-8). В частности, после большого землетрясения на Аляске в 1964 году в юго-восточной части США наблюдалось изменение уровня воды в колодцах. Предвестником землетрясения, по-видимому, может служить и изменение количества радона в минеральной воде. Так, исследования ташкентской минеральной воды показали, что с 1961 года содержание радона в ней стало заметно увеличиваться. К середине 1965 года оно уже почти удвоилось, но концентрация все еще продолжала повышаться. С октября 1965 года по апрель 1966 года содержание инертного газа стабилизировалось. В день восьмибалльного землетрясения - 26 апреля - концентрация радона упала. К концу 1966 года она достигла величины 1956 года. С февраля 1967 года содержание радона снова начало постепенно повышаться. В середине марта наступила стабилизация повышенной концентрации, а в конце марта на Ташкент обрушилось семибалльное землетрясение. После этого толчка содержание инертного газа опять резко уменьшилось. Зависимость явная! Азербайджанские исследователи обнаружили еще одно любопытное явление: перед подземными толчками происходит небольшое повышение уровня естественной радиоактивности. Предвестником землетрясения может также служить "голос недр" - обычный низкий звук, близкий к нижнему пределу слышимости человека. Жители северной окраины Ташкента до апрельского землетрясения в 1966 году неоднократно слышали, особенно в подвалах домов, какой-то необычный гул. Видимо, он вызывался небольшими перемещениями горных пород, сейсмические возмущения от которых быстро затухали и не доходили до регистрирующей аппаратуры сейсмостанции "Ташкент".