Предотвращение селей

Возможности борьбы человека с коварными разрушительными силами природы можно продемонстрировать на примере «обуздания» селя в районе столицы Казахской ССР города Алма-Ата. Сель — это бешено мчащийся по долине горной реки поток, состоящий из грязи, щебня и валунов размером до метра и более. Образуется он вследствие бурного летнего таяния снега, когда талая вода постепенно впитывается ледниковыми валунно-галечными отложениями, а затем вся эта полужидкая масса лавиной низвергается по долине.

В 1921 г. чудовищный сель, свалившийся с гор ночью на спящий город, прошел Алма-Ату из конца в конец, фронтом в 200 м шириной. Не считая воды, грязи, обломков деревьев, одних лишь камней обрушилось на город столько, что, по подсчетам, их хватило бы для загрузки нескольких сот товарных поездов. И эти эшелоны, разогнавшись но склону, на курьерской скорости таранили Алма-Ату, разрушая и уничтожая дома, улицы. Объем селя определялся тогда в 1200 тыс. м³.

Опасность повторения такой катастрофы существовала постоянно. Город Алма-Ата рос. И с каждым годом бедствия от селя могли быть все более ужасными. Смелая мысль перекрыть путь селю искусственно созданной плотиной принадлежала академику М.А. Лаврентьеву. Он предложил воздвигнуть такую плотину с помощью направленного взрыва.

В конце 1966 г. направленные взрывы уложили 2,5 млн. т камня на дно урочища Медео. Возникла плотина, перекрывшая долину р. Алмаатинки. Селя пришлось ждать недолго. В июле 1973 г. гидрологические посты сообщили о возможности селя.

15 июля в 18 час. 45 мин. местного времени моренное озеро ледника Туюксу мгновенно вспучилось и сразу опало. Раздался характерный, похожий на хриплый вздох, звук, тут же переросший в зловещий грохот. Предсказанный, но всегда неожиданный сель рванулся вниз.

Пока точно не установлено, сколько воды извергла первоначальная морена. По-видимому, не меньше 100 тыс. м³. Но через несколько минут в селе было уже не менее 1 млн. м³ воды и камней. Однако на этот раз путь селю преградила плотина. Вот что рассказывает очевидец, находившийся на плотине в момент катастрофы.

День был знойный и тихий. Вдруг издали донесся грохот, будто за снежной вершиной хребта реактивный самолет брал звуковой барьер. Грохот исчез так же неожиданно, как и возник. Через 10 сек. за покрытым елями склоном горы взвился вверх огромный рыжий столб пыли, закрывший небо. Из-за поворота стремительно выкатился огромный грязевой вал. Он с ходу ударился о твердь котлована, потом отпрыгнул к противоположному склону, обрушившись на него всей своей тяжестью. На плотину Медео обрушился удар такой силы, какой, если не считать атомных взрывов, никогда еще не наносился по творению рук человеческих. Камни забили водоотводные трубы, а вздувшаяся река добавляла в котлован но 10— 12 м³ воды ежесекундно. Уровень озера начал быстро подниматься. Вода грозила перехлестнуть плотину. Трудно вообразить, что могло бы произойти, если бы сель вместе с плотиной рухнул почти с двухкилометровой высоты на Алма-Ату.

Вода в котловане все прибывала и прибывала, но люди не дремали: спешно монтировались 16 мощных насосов для ее откачки и три трубопровода для сброса воды в опустевшее после закупорки плотины русло Малой Алмаатинки. Наконец, заработал один дизель, за ним — другой. Вода устремилась в нитку трубопровода и через плотину, по ступенчатому склону горы — в русло Малой Алмаатинки. К утру вода в котловане стала постепенно убывать.

Впервые в истории Средней Азии крупнейшее стихийное бедствие было не только предсказано, но и встречено по точному плану, а затем нейтрализовано. Благодаря научному прогнозу, четкой организации работ, героизму людей одержана победа в первой такого рода схватке с грозной стихией.

Плотина выполнила свою роль, но ведь сель может повториться. Осенью 1973 г. были начаты работы по укреплению плотины. Она поднялась на 10 м, а в дальнейшем поднимется еще на 30; 3,5 млн. м³ твердого грунта легли на тело «старой» плотины. В будущем намечается отвод более 100 моренных озер, расположенных на высоте 3000—3500 м над уровнем моря.

* * *

Можно ли управлять погодой?

Надежное управление погодой — задача невероятно сложная. Энергия процессов, которые нагревают и охлаждают колоссальные воздушные бассейны или замораживают гигантские массы воды, очень велика. Такой энергии человек пока ничего не может противопоставить. И все-таки человек уже в состоянии активно воздействовать на погоду. Мы можем вызвать дождь или снег, рассеять туман или прервать образование града. Изучаются также пути предотвращения гроз. Американские ученые разработали специальную программу, в которой предусматривается засеивать грозовые облака металлизированными нитями. По их мнению, это может подавить грозовую активность туч. Ученые Советского Союза с этой же целью провели первые эксперименты по применению грубодисперсных порошков, которые направлялись в облака.

Как только приближается крупная облачность, в дело вступают специальные оперативные локаторы. Дальнобойные разведчики неба предсказывают опасность на расстоянии до 300 км. С их помощью определяют не только расстояние до цели, но и насколько облачность коварна, не несет ли с собой града.

По сигналу более чем двухметровая ракета «Облако», как бы не спеша, покидает гнездо установки и направляется навстречу грозе садов. В ее чреве специальный химический реагент — йодистый свинец. Встретив на подступах (за 8 км) на высоте до 6 км мощное облако, ракета проникает в него, а затем опускается на специальном парашюте, распыляя реагент. Проходят минуты, и кристаллические образования, которые могли бы превратиться в град, уже не опасны. Вместо грозного града на территорию, занятую садами, проливается дождь.

В Грузии разработан комбинированный метод борьбы с этим бедствием. Сначала в облако забрасывается поваренная соль, которая не позволяет каплям воды замерзнуть и превратиться в град. Но если этот процесс все же начался, то тучу обстреливают снарядами и ракетами, которые начинены специальными реагентами. Перспективным представляется способ тушения лесных пожаров с помощью искусственно вызванного дождя.

В опытном порядке ведутся работы по прогнозированию и контролю за снежными лавинами. Создана сеть сейсмических приборов, которые регистрируют незначительные колебания, вероятно, возникающие в снежной массе перед началом ее движения по склону. Ведутся измерения плотности снежного покрова, абляции (уменьшение массы ледника или снежного покрова в результате таяния), объема выпадающих осадков, характера процесса отложения снега, температуры воздуха и скорости ветра.

В последние годы наметилась реальная возможность по крайней мере вдвое уменьшать силу урагана. Поскольку огромная энергия, требуемая для «поддержания» урагана, создается частично за счет испарения воды океана, возникла мысль уменьшить это испарение за счет тонкой пленки химических веществ.

Искусственная пленка на поверхности воды играет двойную роль. Во-первых, она уменьшает волнообразование и тем самым сокращает площадь поверхности, с которой испаряется жидкость. Во-вторых, эта пленка толщиной всего в несколько молекул служит физической преградой для испарения воды.

При испытаниях применялись различные химические вещества, которые распылялись отдельными полосами с кораблей и самолетов на участке площадью 2,6 км². Эти полосы, легко различимые с воздуха по уменьшенному блеску, фотографировались с самолета.

Через несколько часов после распыления отдельные полосы сливались и покрывали большую часть испытательного участка. В результате значительно уменьшалась величина воли, а их энергия снижалась на 46% по сравнению с энергией волн на чистой водной поверхности.

Разрабатываются и другие способы воздействия на тропические циклоны. Ученые полагают, что рассчитанные взрывы на пути мощных восходящих потоков воздуха могут если не погасить их, то сильно ослабить.

* * *

Выше мы говорили о том, что с развитием науки и техники опасность природных катастрофических явлений резко уменьшится. Значительно более серьезные последствия могут иметь относительно быстрые климатические и биологические изменения на земной поверхности, вызванные деятельностью человека. Физические процессы на Земле находятся в состоянии неустойчивого равновесия. В XVIII - в. началась беспощадная вырубка древесины для промышленности и строительства. Площадь лесов на Земле сократилась с 7200 млн. до 3704 млн. га, а лесопосадки, которые применяются сравнительно недавно, пока покрыли всего 40 млн. га. Сейчас каждый человек в течение жизни «расходует» столько древесины, сколько дает роща из 300 деревьев. Постоянная вырубка леса может привести к необратимым последствиям в природе. Сведение лесов в Чилийских Андах привело к тому, что почти 3/4 сельскохозяйственных земель подвержены эрозии.

Интенсивная индустриализация может в будущем вызвать изменение теплового баланса нашей планеты. В настоящее время тепло, выделяемое промышленными предприятиями, еще невелико по сравнению с теплом, поступающим от Солнца,— 0,01%, но количество энергии, используемое человеком в некоторых городах и промышленно развитых районах, приближается к количеству солнечной энергии, падающей на те же площади. Если в будущем сохранится настоящий темп роста производства энергии (около 10% в год во всем мире), то недалеко время, когда вырабатываемое на Земле тепло может привести к заметным изменениям климата.

Некоторые аспекты изменений климата будут благоприятны для народного хозяйства, но другие могут создать различные трудности. Одним из последствий такого изменения термического режима может быть сначала отступание, а затем полное разрушение ледяного покрова в Северном Ледовитом океане.

Сильно изменяется промышленностью химический состав атмосферы. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 6 млрд. т углерода. В течение всего прошлого столетия в процессе индустриализации при сжигании топлива было введено в атмосферу более 400 млрд. т углерода. Концентрация углерода в воздухе, которым мы дышим, повысилась вследствие этого на 10%. Если сжечь все известные запасы нефти и угля, она увеличится в 10 раз. Некоторые специалисты считают, что избыток углерода в настоящее время превышает поглощение и может нарушить тепловой баланс Земли из-за явления, называемого парниковым эффектом. Двуокись углерода пропускает солнечные лучи, но удерживает тепло у поверхности Земли. Высказывалось мнение, что увеличение углекислоты в атмосфере может сильно повысить температуру на земной поверхности. Однако американские ученые С. Расул и С. Шнайдер пришли к выводу, что по мере увеличения содержания двуокиси углерода рост температуры замедляется. Следовательно, катастрофического события не предвидится. Даже восьмикратное увеличение содержания углерода, что очень маловероятно в течение ближайших тысячелетий, повысило бы температуру земной поверхности меньше чем на 2° С.

Гораздо важнее эффект возрастающего содержания пыли в атмосфере. За последние 60 лет общее содержание взвешенных частиц в атмосфере могло удвоиться. Пыль понижает поверхностную температуру, так как она эффективнее задерживает солнечное излучение, чем земное. По мере того как количество пыли увеличивается, понижение температуры ускоряется: благодаря аэрозолю Земля становится лучшим отражателем солнечного света. В результате такого лавинообразного отрицательного тепличного эффекта возможны изменения климата в большом масштабе.

Есть предположение, что в течение ближайших 50 лет ожидается рост загрязнения в 6—8 раз. Если эта скорость засорения усилит существующую теперь непрозрачность атмосферной дымки в четыре раза, то земная температура понизится на 3° С. Столь значительное понижение средней температуры земной поверхности, если оно продлится несколько лет, окажется достаточным, чтобы начался ледниковый период.

По признанию Европейского регионального комитета Всемирной организации здравоохранения, загрязнение воздуха уже стало экономическим, социальным и санитарным бичом Европы. В индустриальных районах ФРГ на каждом квадратном километре территории оседает от 8 до 15 т пыли в сутки, а экономический ущерб от пыли в Великобритании исчисляется многими миллионами фунтов стерлингов в год: быстро ржавеет металл, распадается ткань, погибают растения. Национальная академия наук США установила, что примерно четверть всех заболеваний в крупных американских городах вызвана загрязнением атмосферы автотранспортом и промышленностью.

Во многих реках и озерах уменьшилось количество кислорода, вода потеряла прозрачность, погибли обитавшие здесь организмы.

Известные специалисты Харпер и Аллен подсчитали, что за последние 20 веков охотники и колонисты уничтожили 106 видов крупных зверей и 139 видов и подвидов птиц. За первые 1800 лет вымерло 33 вида. Затем истребление фауны пошло нарастающим темпом: за последующее столетие уничтожено еще 33 вида. В XIX в. было перебито 70 видов животных, а за последние 50 лет — еще 40 видов. Еще более неутешительны перспективы на ближайшее будущее: 600 видов животных находятся сейчас на грани полного уничтожения. По-видимому, они не доживут и до конца нашего века.

Вымирание почти тысячи видов в течение двух тысячелетий при длительности эволюционного развития организмов, измеряемой сотнями миллионов лет, представляет собой катастрофу более резкую и быструю, чем вымирание динозавров в конце мезозойской эры.

Еще 30 лет назад многим казалось, что просторы Мирового океана настолько велики, что загрязнить его невозможно. И вот оказывается, что в последнее 10-летие загрязнение морских вод отходами промышленности, в особенности нефтью и ее продуктами, приняло чудовищные размеры.

Нефть, разлитая в море, растекается на поверхности воды, образуя топкую пленку, которая нарушает обмен воды с газами атмосферы и тем самым нарушает жизнь морского планктона, создающего кислород и первичную продукцию органического вещества в океане. Подсчитано, что ежегодно в результате различного рода аварий в океаническую воду сбрасывается 10 млн. т нефти. По данным федерального правительственного агентства США, занимающегося исследованиями атмосферы и океана, 665 тыс. квадратных миль водной поверхности континентального шельфа и Карибского бассейна загрязнены отходами американской промышленности. В заливе Эскамбия, близ Пенсаколы (штат Флорида), за один день погибло 15 млн. экземпляров сельди.

Это уже не первый случай массовой гибели рыбы в результате загрязнения моря промышленными отходами. Полагают, что причина гибели — недостаток кислорода в воде. Сельдь задохнулась, а омары, крабы и рыба, способные долго жить в сильно загрязненной воде, получили «ракообразные» опухоли и другие болезни.

Природу нужно беречь, защищать. На это направлены сейчас усилия во многих странах, и прежде всего в Советском Союзе. Вопросами охраны природы занимаются специально созданные постоянные комиссии Верховного Совета СССР. Наше государство вкладывает огромные средства в строительство очистных сооружений на химических и нефтеперерабатывающих заводах, в создание полезащитных полос, ведет борьбу с эрозией почв, осуществляет охрану недр, водных ресурсов и т.д.

Ученые многих стран объединяют усилия для разностороннего изучения Земли как планеты и отдельных ее составляющих — биогеносферы (географической оболочки), атмосферы, гидросферы и т.д. Большую роль в этом отношении призвана сыграть Международная биологическая программа. Цель ее — оценить биологические ресурсы земного шара, познать глубинные закономерности в развитии живого вещества в пределах всей биогеносферы, «спланировать» использование живой природы для будущих поколений. Работы по планам Международного гидрологического десятилетия обогатят человечество точными данными о количестве, составе и круговороте воды в глобальном масштабе.

Велика сила человека в борьбе со стихийными явлениями природы. Разум и техническая оснащенность позволяют уже сейчас предотвратить или значительно уменьшить многие естественные катастрофы. Но следует подчеркнуть, что наше воздействие на природу становится настолько ощутимым, что незаметные на первый взгляд явления способны вызвать необратимые процессы катастрофического характера.

Человек в состоянии предотвратить катастрофу, но может ее и вызвать. Отсюда ясно, что глубокое и всестороннее изучение природных явлений в их сложной взаимосвязи становится одним из основных научных направлений. Чтобы правильно управлять природой, ее нужно хорошо знать.