Укротить стихию
Если бы работу почетного профессора УрГУПС, действительного члена Нью-Йоркской академии наук, одного из ста лучших ученых мира по версии Международного биографического центра Кембриджа Сергея Баутина американские власти приняли к сведению, то смогли бы сэкономить миллиарды долларов и сохранить тысячи человеческих жизней.
Почему же США не хотят прислушаться к российскому ученому и что нужно, чтобы создать торнадо у себя в кабинете, — в нашей сегодняшней беседе с математиком.
— В своих исследованиях вы поставили цель ответить на три основных вопроса: как защищаться от торнадо, ослаблять и уничтожать их, как использовать энергию вихрей на пользу человечеству. Это и есть основная цель многолетней работы или что-то осталось за кадром?
— Эти вопросы, безусловно, важны, и ответам на них посвящена наша последняя книга «Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты», но главная цель в другом. Прежде всего, нам было важно понять, как устроено данное удивительное природное явление, и с помощью теорем и расчетов попытаться обосновать наши выводы. Математика — мощный инструмент познания, с помощью которого можно ответить на очень серьезные вопросы. И на сегодняшний день я не знаю работ по теме торнадо и тропических циклонов, где бы все предположения имели такую же доказательную базу, как у нас. Мы угадали природу, дальше остается только воплощать теорию в жизнь.
— Вы думаете, что лишь благодаря теоремам и расчетам можно угадать природу?
— Конечно. Во-первых, мы их доказали, а во-вторых, подтвердили экспериментом.
— Воссоздали торнадо?
— Да. Итогом нашей пятилетней работы стал опыт, суть которого заключается в том, что при определенных условиях в вертикально расположенной трубе и под ней нам удалось запустить вихрь, подобный торнадо.
— То есть в кабинете можно сделать полноценную имитацию одного из самых завораживающих природный явлений?
— С помощью формул — да. Главное при этом — учитывать вращение Земли. Если не добавлять в исследуемую систему уравнений соответствующих слагаемых, то никакой характерной «воронки» не получится. Ведь в природе тропический циклон как образуется? Ровная гладь Атлантического океана, очень сильно греет солнце, теплый воздух начинает подниматься вверх. В основание большого восходящего потока по радиусу стекает воздух. Вращение Земли его закручивает. Еще один важный фактор для «закрутки» — достаточное расстояние от экватора, поскольку там сила Кориолиса (одна из сил инерции) равна нулю, а чем ближе к полюсам сила, тем сила Кориолиса проявляется больше. Во время этого процесса воздух достигает очень больших высот, где температура и давление уже существенно ниже, и из-за перепада давлений воздушная масса в центре вихря формируется в воронку. За счет гравитации Земля прижимает к себе воздух, и на поверхности Земли давление воздуха больше, чем в воронке. Из-за этого в нижнюю часть восходящего закрученного потока вовлекаются новые воздушные массы. Так возникает тропический циклон, являющийся очень большим торнадо. И жить он может бесконечно. Останавливается вихрь только тогда, когда производит разрушения, — ему нужно отдать накопленную энергию, и только после этого он прекратит свое существование. Если бы поверхность земли была гладкой, без рельефа и построек, смерч так бы бесконечно и огибал земной шар. На Юпитере, например, есть большое красное пятно, которое привлекает внимание исследователей более 340 лет. Скорее всего, это вихрь, подобный тропическому циклону. Но поскольку разрушать на планете Юпитер нечего, вот он и не останавливается.
— Почему в качестве объекта исследований вы выбрали именно торнадо, ведь для России, а тем более для Урала, эта проблема не очень актуальна?
— Все получилось довольно просто. В конце 90-х посмотрел американский фильм про смерч, он мне очень понравился. Вышел на балкон подышать и решил, что могу разобраться в этом и понять процесс образования торнадо. Но из-за других, более важных тогда для меня задач к работе приступил только в августе 2008 года. За месяц в голове сформировалась картина, как это происходит, доказал теоремы, провел расчеты. И в ноябре 2008 года опубликовал свою первую по этой теме книгу «Торнадо и сила Кориолиса». В последующем привлек к исследованиям нескольких коллег, и мы написали еще одну книга. И вот сейчас вышла третья — «Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты эксперименты».
— На Западе, где без конца образуются торнадо, уже знают о ваших исследованиях?
— Как член Нью-Йоркской академии наук, я пытался выйти на соответствующих ученых и заинтересованных лиц в США, чтобы рассказать о своей работе. Там меня направляли к разным специалистам, когда же выходил на людей, от которых зависело начало реального сотрудничества, наступала тишина.
— Как думаете, с чем это связано?
— Во-первых, странно, если бы американцы прислушались к ученому с Урала. Многие ведь даже не знают, где находится наш регион. Для большинства то, что за пределами Москвы и Питера, — это глушь. Во-вторых, несмотря на то, что интерес к работе некоторые специалисты проявили, ждать, что американцы ринутся воплощать теорию в практику, не стоит. Ведь от торнадо кормится огромное количество людей — страховые, строительные компании. Кроме этого, в США десятки лабораторий с огромным штатом и приличным финансированием, которые занимаются торнадо и тропическими циклонами, в основном сбором данных, прогнозированием и оповещением. Если способ борьбы с торнадо будет найден, вся эта деятельность окажется ненужной.
— То есть, на ваш взгляд, власти лукавят, когда говорят о катастрофичных последствиях и необходимости бороться со стихией?
— На 100% утверждать этого не могу, но данная версия достаточно вероятна. Чтобы достичь какого-то реального результата, нужно взаимное доверие властей и ученых. Пока же мы находимся по разные стороны пусть и не баррикад, но улицы. Ученые вращаются сугубо в своем мире — их оценивают другие ученые, они обмениваются мнениями опять же только с учеными. Диалог между государством и исследователями не очень налажен, и это мешает полноценной работе.
— То есть усилия ученых тщетны?
— У Булата Окуджавы есть такие строчки: «Вы рисуйте, вы рисуйте, вам зачтется». Мы же работаем не только на сегодня, но и на будущее. Безусловно, не все, что ты делаешь, оказывается удачным, но отклики коллег, публикации статей, рецензии, участие в конференциях показывают, что не все усилия тщетны.
— А как же высшая оценка работы ученого — воплощение его доказанной теории в жизнь?
— На самом деле, за каждой доказанной теоремой стоит практическое приложение. То, что с торнадо пока этого не получается, не страшно. Всему свое время. Первая моя научная работа была доказательством нового аналога теоремы Ковалевской. Очень горжусь этим результатом, полученным в 1972 году. В последующем у меня было много работ в этом направлении, и как результат — в 2009 году вышла книга, в которой изложена и сама теорема, и ее приложения. В итоге получилось, что мой аналог теоремы Ковалевской подошел под очень большое количество задач газовой динамики, в том числе связанных с реализацией управляемого термоядерного синтеза.
— На ваш взгляд, возможностей у российских ученых для работы сегодня достаточно?
— Конечно, вкладывать средств в науку — и в академическую, и в вузовскую — надо больше. Но дело не только в деньгах. Чтобы ученый мог нормально заниматься исследованиями, ему нужна уверенность в завтрашнем дне.
Мы привыкли к тому, что торнадо и смерчи — это бич для американцев. Однако и в России сильные вихри хоть и редко, но тоже встречаются, особенно на Черном море. В 1906 году и под Москвой прошли сильные торнадо. В 70-х годах прошлого века сильный ураган пронесся между Свердловском и Челябинском. Лет за десять лет до этого на озере Синара в тихий солнечный летний день лодку рыбака перевернул торнадо. Вихрь был невидимым, поэтому ученые долгое время ломали голову над причиной произошедшего. Летом 2008 года в районе Иркутска также был зафиксирован сильный смерч.
[youtube]cpXwJHtyQFw[/youtube]