Мезенцев Владимир Андреевич. Обычное в необычном

   Уже более тридцати районов Японии по загрязненности воздуха опасны для здоровья. Десятки тысяч японцев официально зарегистрированы как жертвы загрязнения окружающей среды.
   Двести семьдесят дней в году висит над Лос-Анджелесом, городом, окруженным горами, ядовитый туман, в котором много продуктов сгорания нефти. Жители тут постоянно страдают от раздражения глаз и дыхательных путей. «К полудню, – пишет один из авторов журнала „Нэйшнл джиогрэфик“, – воздух стал похож на горчичный газ. Ни ветерка, никакого движения в атмосфере. Примерно в пять часов Лос-Анджелес замер, словно больной под наркозом. Город был отравлен смогом, столь плотным и ядовитым, что даже людям со здоровым сердцем и легкими не рекомендовалось покидать дома».
   Если бы осаждалась вся грязь, содержащаяся в воздухе над Нью-Йорком, здесь ежемесячно выпадало бы не менее двадцати пяти тонн сажи на каждый квадратный километр.
   Смог – густой, грязный туман – нависает над многими большими городами мира. Эти города находятся будто под колпаком, не пропускающим солнечный свет, особенно ту часть его спектра, которая именуется ультрафиолетовой и которая особенно необходима людям – ведь известно, например, что витамин Д образуется в человеческом организме под влиянием ультрафиолета. Французские паталогоанатомы установили, что легкие умерших людей отнюдь не розового цвета, как это должно быть, если человек дышит свежим, чистым воздухом, а покрыты темным налетом. Почему образовался этот налет, вряд ли нужно объяснять. Анализ воздуха Парижа показал, к примеру, что в нем немало серной, азотной и азотистой кислот, аммиака, сернистого газа, сероводорода и многих других веществ и химических соединений, совсем не безопасных для здоровья.
   Эта небольшая главка может, вероятно, вызвать у читателей некоторое недоумение: для чего автор включил в свою книгу рассказ о смоге, ведь смог не природное явление, в нем нет ничего загадочного? Конечно, все это так. Но вспомните, с чего мы начали – библейской легенды о «тьме египетской». И выяснили, что в этом событии нет, в сущности, ничего легендарного, оно вполне могло быть реальным, как реальным пыльные черные бури или смог над современным городом.

Дары небес

   Многое творит ветер на земле. В некоторых случаях работа ветра незаметна, потому что она протекает на протяжении длительного времени, то есть не явлется «одноразовым» явлением. Примером этого может служить образование так называемых лёссовых почв, или желтозема. Желтозем – это результат длительной, исчисляемой многими тысячелетиями работы ветра. Во время сильных ветров и пыльных бурь крупные частицы (песок.
   например) не уносятся далеко, зато мельчайшие частички могут переноситься на значительные расстояния и там постепенно оседать. Представьте себе, что такое повторяется из года в год, из десятилетия в десятилетие. Ученые считают, что лёссовые почвы северо-западных областей Китая, Узбекистана и многих других географических регионов именно такого происхождения. Есть основания думать, что чернозем южных степей европейской части нашей страны и Западной Сибири – это своеобразная смесь местного перегноя с лессовыми почвами, которые ветер отложил здесь ранее.
   Лёссовые почвы очень плодородны, поэтому можно сказать, что в данном случае ветер сослужил людям добрую службу. Впрочем, тут нужна оговорка: роль ветра в образовании лёсса признается не всеми учеными.
   В Гамбии (государство в Африке) дождевая вода содержит минеральные удобрения, причем самые нужные – азотные, калийные, фосфорные. В чем же тут дело? Все в той же атмосферной пыли и ветре. Ветер поднимает в воздух пылевидные частицы минералов, содержащих азот, калий и фосфор, а во время дождя поля получают не только влагу, но и минеральные удобрения в растворе.
   Этот факт невольно заставляет вспомнить другую библейскую легенду – о том, как бог якобы послал голодающим в Аравийской пустыне израильтянам «манну небесную». Оказывается, бог тут совсем ни при чем. Сказка о боге, дарующем «манну небесную», родилась на вполне реальной основе. И сегодня в Малой Азии растет лишайник леканора съедобная. Когда леканора созревает, она растрескивается и в виде небольших, очень легких шариков – «манных зерен» – рассыпается по земле. В голодные годы люди их собирают, толкут и из полученной таким образом муки пекут хлеб.
   Ветер часто переносит зерна леканоры на далекие расстояния. Но главным переносчиком «манны» служат потоки дождевой воды – они смывают ее с больших площадей и сносят в низины и овраги, где она оседает. Поэтому «манна» особенно обильно «выпадает» в дождливые месяцы.
   В тех же местах известен другой вид «манны небесной», по вкусу напоминающей мед. Этот питательный продукт дает вечнозеленое растение тамариск. Ветер разносит облако тамарисковой «манны» по земле, поднимает высоко в воздух – вот вам и пища, даруемая небесами!

В воздухе микробы

   В записях одного капитана парусного корабля, жившего в начале прошлого века, сохранилась любопытная история его встречи со снегом, «окрашенным кровью».
   …Парусник шел вблизи пустынных берегов Гренландии. Всюду лежал ослепительно белый снег, искрящийся в солнечных лучах.
   – Снег!.. Смотрите!.. Кровавый снег! – закричал вдруг вахтенный матрос.
   И действительно, вправо по курсу корабля в ущелье между прибрежными скалами виднелся ярко-красный участок. Моряки не знали, что подумать.
   – Кровавый снег?
   – Сорок лет плаваю – не видал ничего подобного!
   – Не к добру это!..
   Более суеверные молчали. Растерянные, побледневшие, они, не отрывая глаз, смотрели на страшный, невиданный снег. Когда прошел первый испуг, среди них поднялся ропот:
   – Заплыли!
   – Назад надо…
   – Еще не то увидим!..
   Паника была остановлена капитаном корабля:
   – Кровавый снег?.. Чепуха!
   Но, видя, что многие из матросов дрожат от страха, капитан понял, что криком не поможешь. Он переменил тон и уже спокойно сказал:
   – А ну, ребята, кто из вас не трус? Давайте-ка осмотрим, что это за снег!
   Под командой старшего офицера шлюпка с матросами отчалила к берегу. Через десять минут они уже высадились на прибрежных скалах и ступили на обычный берег.
   Снег и в самом деле был красным как кровь. Но конечно, ничем иным, кроме цвета, он на кровь не походил. Как оказалось, это был обычный снег, но покрытый сверху каким-то тонким налетом ярко-красного цвета.
   Позднее ученые тоже встречались во льдах Гренландии с этим редкостным природным явлением. Они установили, что виновник его – очень маленькая простейшая водоросль первопузырник. Она настолько мала, что не видима глазом.
   Водоросль не боится холода и очень быстро размножается. Принесет ветер зародыш первопузырника на снег, и через несколько часов тот уже покраснеет. На многие десятки метров протянется ярко-красная полоса. Водорослей такого цвета в природе немало. размножившись, они образуют красный налет на камнях, песке, деревьях, на снегу. Даже в совершенно чистом воздухе где-нибудь у моря, в горах или в лесу мы нередко встречаемся с такими организмами. Их много – и безобидных, и приносящих вред.
   Чем больше в воздухе пыли, тем больше в ней и микробов. Многие из них весьма стойки. Известно, например, что возбудители гриппа остаются жизнеспособными, а значит, и опасными в течение ста двадцати – ста пятидесяти дней. У медиков существует даже специальный термин «пылевая инфекция» – заболевания, которые можно получить, вдыхая пыль, плавающую в воздухе.
   В одной из парижских казарм как-то провели эксперимент. В четыре часа утра, до подъема, в воздухе было определено количество бактерий. В каждом кубическом метре их оказалось в среднем сорок тысяч. Начался подъем; хождение, беготня солдат подняли с пола пыль – теперь в каждом кубическом метре количество бактерий возросло более чем в пять раз!
   Замечено, что ветер вместе с пылью обычно приносит множество микробов. Большинство их безвредны для человека, но есть среди них и болезнетворные, и такие, что вызывают быструю порчу продуктов питания.
   …Давно случилась эта история – в 1383 году, но ее помнят до наших дней, настолько она была и ужасной, и позорной, и глупой по сути своей.
   В церкви небольшого германского города Вильснака на гостиях (лепешках для причастия у католиков) вдруг появились красные пятна. Кровь на святыне! Перепуганные церковники смыли пятна водой. Но вскоре они появились вновь, причем их стало еще больше.
   Скоро «неслыханное чудо» стало известно в городе. Многие прибежали в церковь. Что делать? И тогда церковники взвалили вину на «еретиков»: это, мол, они прокалывали гостии, и лепешки кровоточили. Нелепое обвинение упало на благодатную почву. Невежественные люди бросились искать виновных. Сотни людей погибли от побоев, других сожгли на кострах – за «связь с нечистой силой».
   Похожая история произошла через несколько веков в Италии. Близ Падуи, в деревушке у одного крестьянина, на кукурузной похлебке появились «кровавые» пятна. Через день «кровь» обнаружили на другой пище. невиданное явление ужаснуло людей. Поползли слухи, один другого нелепее и страшнее. К счастью, история эта окончилась благополучно. Разоблачил чудо местный врач: он установил, что виновники – микробы красного цвета. Но как развеять суеверные страхи? Он взял с похлебки частичку «живой краски» и перенес ее на продукты… в доме священника. И на них – в «благочестивом месте» – появились красные пятна. А чтобы окончательно развеять все сомнения суеверных людей, врач показал им, как можно бороться с этим чудом: достаточно окурить сернистым газом помещение, и микробы, вызвавшие покраснение пищи, погибают.

Часть третья. Такая удивительная жидкость

   Существует на свете только один героизм: видеть мир таким, каков он есть, и любить его.

Р. Роллан

   Что в природе известнее нам, чем вода? Кажется, в ней для нас уже давно нет никаких тайн – обыкновеннейшее вещество…
   В действительности же наша убежденность в том, что мы знаем о воде все, не более, чем житейская привычка. Вода – жидкость и на самом деле во всех отношениях удивительная. Именно по этой причине она до сих пор составляет предмет пристального внимания целого ряда наук – от гидродинамики до биологии. Достаточно каждому из нас посмотреть иными глазами на воду, как сразу же выяснится, что на многие вопросы, начинающиеся с детского «почему?», мы не сможем ответить сразу. Почему, например, если воды мало, она нам кажется прозрачной, не имеющей цвета (конечно, имеется в виду вода чистая), а если ее много, она приобретает цвет, становится голубоватой?
   Гидросфера занимает семьдесят один процент поверхности нашей планеты. Уже из одного этого факта можно сделать безошибочный вывод об огромной, в ряде случаев определяющей, роли воды в жизни планеты. Не мудрено поэтому, что с водой связаны многие природные явления, которые казались людям чудом, проявлением чего-то сверхъестественного. Да и сама вода не могла не вызывать к себе почтительного отношения, не быть объектом поклонения, что находило отражение не только в религиозных обрядах, но и в обычаях вполне житейского толка, без какой-либо религиозной окраски.

Вода, вода…

   В науке все важно.

Г. Гейне

Вода и жизнь

   По общепринятой научной теории жизнь на нашей планете – явление, так сказать, местное. Она зародилась давным-давно, когда на Земле сложились для этого благоприятные условия. И зародилась она в океане, то есть в воде. Сам этот процесс был длительный, протекавший миллиарды лет. Они ушли на то, чтобы из подходящих химических соединений, растворенных в океане, возникли органические вещества, положившие начало простейшим живым существам. Минули новые миллиардолетия, и жизнь расселилась по всей планете. Ныне она в различных формах и видах существует практически везде – в воде, на суше и в воздухе.
   Но ее органическая связь с водой сохранилась. Невозможно представить себе многие протекающие в организме процессы без участия воды. Возьмем, к примеру, питание живого. Все питательные вещества, попадающие в организм тем или иным путем, обязательно переводятся в раствор, а для этого необходима вода.
   Обезвоживание организма приводит к смертельному исходу. Это было экспериментально показано на голубях: при потере одной пятой части воды, содержащейся в организме птицы, она погибает, несмотря на сохранение всех прочих условий существования. И человек тяжелее всего переносит именно недостаток в воде: для него жажда опаснее и страшнее голода. В теле человека вода составляет шестьдесят пять процентов от общего веса. Если ее содержание по каким-либо причинам снизится на десять – двадцать процентов, человек непременно погибнет.
   В каждом органе нашего тела, в каждой его клетке непрерывно идут различные биохимические процессы, происходят сложнейшие превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются вещества, необходимые для нормальной работы всех органов, для жизнедеятельности организма. Вода – непременный участник всех этих биохимических реакций, вода же и своего рода санитар, с ее помощью выводятся из организма ненужные ему и вредные продукты обмена веществ – своеобразные отходы биохимического производства.
   Цифры обычно – вещь скучная. Но иногда без них обойтись трудно по той простой причине, что они в таких случаях придают рассказу наглядность.
   Вот несколько таких наглядных примеров в цифрах.
   Чтобы вырастить один килограмм растительной пищи – зерна, овощей, требуется в среднем две тонны воды. Для «выращивания» одного килограмма мяса ее необходимо двадцать тонн!
   Человек за год только в процессе питания потребляет в среднем шестьдесят тонн живительной влаги. Добавьте к этому еще каких-нибудь триста тонн воды для удовлетворения других его жизненных потребностей. Итого триста шестьдесят тонн одному человеку!
   Для производства одной лишь тонны стали, синтетического волокна или бумаги необходимы сотни кубических метров воды. Даже добыча угля и нефти не обходится без воды, в среднем ее расходуется: на тонну угля около пяти тонн, на тонну нефти – до ста тридцати тонн. Другими словами, топливная промышленность потребляет за год столько воды, сколько приносит ее какая-нибудь большая река, например Днепр.
   Подсчитано (надо, конечно, иметь в виду: подсчет этот приблизительный), что наше народное хозяйство, включая удовлетворение нужд населения, расходует воды пятьсот – шестьсот кубических километров (километров!) в год. Прав был академик А.П. Карпинский, назвавший воду «наиболее драгоценным ископаемым».
   А где хранится это ископаемое? Вода есть повсюду: в океанах и морях, в реках и озерах, родниках и болотах, на высоких горах и у полюсов. Примерно пятая часть почвы – это вода. Немало ее и ниже, в более глубоких горизонтах земной коры. Скажем, на глубине до километра в земной коре хранится более четырех миллионов кубических километров воды.
   Много ее и в атмосфере: над каждым квадратным километром поверхности Земли «висит» в среднем около двадцати тысяч тонн – в виде пара.
   Если же посмотреть на нашу планету сверху из космоса, то вернее было бы ее называть не Землей, а Водой, потому что суша занимает на ее поверхности значительно меньшую площадь, чем океаны и моря. Ученые утверждают, что на нашей планете есть около одного миллиарда трехсот пятидесяти миллионов кубических километров воды. Много это? Конечно, много. Но…
   Велик, необъятен Мировой океан, в нем сосредоточено девяносто семь процентов всех запасов воды на планете. Однако морская вода для питья и приготовления пищи не годится – в ней много различных солей. Не годится она и для многих производств, включая в первую очередь сельское хозяйство. Чтобы морская вода была пригодна для такого употребления, ее надо освободить от солей, то есть опреснить. Технически эта проблема не такая уж сложная. Нужен лишь экономически выгодный источник энергии, чтобы как говорится, овчинка стоила выделки. Тут наметилось два пути: первый – это создание промышленных опреснительных установок на базе атомных электростанций, второй – использование для тех же целей «даровой» солнечной энергии. У нас на Каспии, в городе Шевченко, уже работает опытно-промышленная установка на базе АЭС. Город и все его хозяйство полностью обеспечиваются опресненной водой.
   А где же еще три процента мировых запасов воды?
   Два из них – ледники и полярные ледяные «шапки» планеты, еще один – атмосферная влага (0,001 процента мировых запасов вряд ли стоит принимать в расчет), подземные воды (на их как раз долю падает большая часть последнего, третьего процента) и, наконец, реки и озера. Вот они-то пока главные поставщики воды, хотя их доля в мировом водном балансе – не более одной сотой процента! Прямо скажем: не густо…
   Многие города мира испытывают острый недостаток пресной воды – это Токио и Париж, Нью-Йорк и Филадельфия. Словом, воды на Земле много, и в то же время ее мало.
   Пресная вода, этот поистине уникальный и всеобщий источник жизни, в наше время – время бурного научно-технического прогресса, быстрого роста городов и индустрии – становится еще более ценным ископаемым планеты.

Все течет

   Вода – вечный путешественник. Она находится в состоянии бесконечного круговорота. Проследить ее путь во всех подробностях нелегко. Но в общих чертах можно.
   …Солнечные лучи нагревают поверхность планеты и испаряют при этом огромное количество влаги. Водяные пары поднимаются в воздух с поверхности морей, рек, озер, из почвы. Воду испаряют все растения. Ее пары выдыхают животные.
   Вода превращается в газ в любое время года, даже зимой, в большой мороз. Но чем выше температура, тем больше в атмосфере ее паров. Летом, при двадцати градусах тепла, в каждом кубическом метре воздуха может содержаться до семнадцати граммов влаги. Если в такой насыщенный воздух поступят новые пары воды, они будут уже конденсироваться – превращаться опять в воду.
   Иными словами, в воздухе возникают мельчайшие капельки. Они-то, а также кристаллики льда, если в воздухе холодно, и образуют знакомые всем облака. Для конденсации водяного пара необходимо, однако, чтобы в воздухе находились твердые частички атмосферной пыли, которые играют роль ядер, осаждающих молекулы водяного пара. Обычно в атмосфере таких частичек очень много.
   Воздушные течения разносят пары воды и облака по Земле. Особенно много влаги несут с собой ветры, дующие с теплых морей. Мировой океан – основной поставщик влаги в атмосферу. Насыщенные водой, воздушные массы, перемещаясь над материками, постепенно теряют ее в виде дождей или снега.
   Судьба выпавших с неба капель воды различна. Одни из них попадают в ручьи или реки, в озера или сразу в море и оттуда снова со временем испаряются в воздух. Часть дождевой воды задерживается в лужах, в растениях, но скоро, нагретая солнцем, опять пускается в путешествие по воздушному океану. Много уходит в землю.
   Пропутешествовав в царстве Плутона дни, месяцы, иной раз и долгие годы, водяная капелька снова появляется холодной и очищенной, как бы действительно побывав в чистилище, на поверхности, чтобы затем побежать вместе с другими в море или сразу взмыть к облакам.

Почему идет дождь!

   Ответ совсем не так прост. А познакомиться с природой этого столь обычного для всех нас атмосферного явления, знать о его особенностях и возможностях очень важно. Почему?
   Чем лучше мы будем знать механизм образования дождя, тем скорее и надежнее сможем взять в свои руки управление одним из самых великих процессов природы – круговоротом воды.
   Разнообразны формы облаков, образующиеся в небесной сини. То они походят на большие куски ваты. То напоминают своим видом перья какой-то птицы. Иной раз облака имеют волнистый вид, а порой небо закрывается сплошной, однообразной серой пеленой, в которой надолго гаснут лучи солнца.
   Облака, как мы уже говорили, – это скопление капелек воды и кристалликов льда. Но на землю они начинают выпадать только тогда, когда становятся достаточно крупными. Пока облако состоит из очень мелких капелек, их поддерживают восходящие потоки воздуха.
   Что же ведет к увеличению капелек воды в облаке? Первая причина: на мельчайшие капли еще и еще осаждаются частички водяного пара из воздуха – другими словами, в облаке продолжается процесс конденсации водяного пара. И вторая: отдельные капельки, двигаясь в облаке во всех направлениях, часто сталкиваются Друг с другом и при этом иногда сливаются. Однако оба эти пути не всегда приводят к дождю.
   Если облако состоит из одних капелек воды, то укрупнение капель в нем идет очень медленно. Чтобы образовалась всего одна дождевая капля, должны соединиться вместе не менее миллиона мелких облачных капель!
   Совсем другие условия создаются в мощных смешанных облаках, которые в своей верхней части состоят из ледяных кристаллов, а в нижней – из водяных капель. Здесь формирование дождевого облака идет значительно быстрее. Из таких смешанных облаков в наших широтах может выпадать сильный дождь, порой и ливень.
   Мощные дождевые облака образуются обычно в дни, когда стоит жара и в воздухе много влаги. Возникнув в потоке влажного воздуха, поднимающегося от нагретой земли, такое облако быстро растет. Увеличиваясь в размерах, оно поднимается все выше и выше. Если условия для его роста благоприятны, то скоро облако достигает высоких слоев, где царит холод. На высоте восьми километров температура воздуха нередко опускается до тридцати градусов мороза. При столь сильном холоде капельки воды в верхней части облака начинают превращаться в кристаллики. Постепенно толщина облачного образования может достигнуть нескольких километров. Вершина его, освещенная солнцем, становится похожей на огромную снежную гору. Темной громадой нависает оно над землей.
   Когда начинается дождь, поднимающиеся потоки воздуха пополняют это грозовое облако все новыми запасами влаги. Так продолжается, пока поток влажного воздуха не ослабнет. В летнее время в кучевых облаках скапливается порой прямо-таки гигантское количество воды – в каждом кубическом километре такого облака может содержаться ее в среднем до тысячи тонн.
   Конечно, нарисованная здесь картина образования облаков и превращения их в дождевые или снеговые тучи заведомо упрощена, в действительности весь этот процесс (и в целом, и в «деталях») гораздо сложнее и нельзя сказать, что он изучен во всех подробностях. Но если смотреть на эту картину как на примерную схему, то она верна.
   Кстати, о слове «туча». Обычно в словарях, да и в разговорной речи мы под этим словом понимаем облако вообще, из которого уже выпадают осадки или скоро выпадут. Но у специалистов-метеорологов своя терминология. К дождевым облакам они относят самые различные их формы – как по происхождению, так и по физическим свойствам: кучево-дождевые и слоисто-дождевые, а также слоисто-кучевые, высокослоистые и слоистые. Плюс множество переходных форм.
   Мы очень часто заблуждаемся, когда думаем, что чем темнее надвигающаяся туча, тем более сильным она прольется дождем. «Ну и хлынет сейчас!» – говорим мы и торопимся добраться до надежного укрытия. А между тем от того, насколько черно дождевое облако, никак не зависит обилие дождя и даже то, будет ли он идти или нет.
   Понаблюдайте, и вы убедитесь: тучи угрожающего, мрачного вида часто проходят, не пролив ни капли. Дело в том, что они обычно состоят из очень мелких капелек и запас влаги в них не столь уж велик. А вот когда над нами нависает темное дождевое облако со свинцовым оттенком, тут уж жди дождя, и немалого.

По следам обвиняемой

   Летний дождь проходит быстро. Прогромыхав, гроза уходит, и над умытой, просветлевшей землей снова появляется солнце. Но потоки дождевой воды продолжают свою разрушительную работу.
   Совсем незаметный поначалу ручеек за короткое время оставляет после себя глубокий след, особенно где-нибудь на склоне с легко размываемой почвой. Эти промоины с узким дном и отвесными стенками нередко становятся зародышами будущего оврага. Ливень за ливнем, поток за потоком талых вод по весне – и вот уже маленькая и, казалось бы, безобидная промоина превратилась в овраг, один из самых страшных недругов земледелия. За год только талые воды смывают и уносят многие тонны плодородной почвы с полей и пашен.
   При подходящих условиях овраг все глубже вгрызается в землю, теперь он уже не просто овраг, а настоящее ущелье, по которому весной и в ливни несутся бурные потоки.
   Вот описание такого ущелья из книги географа А.П. Нечаева. Он видел его близ Вольска в Саратовской губернии (дело было в конце прошлого века).
   «Многочисленные овраги бороздили местность, темными змейками разбегались во все стороны. Я никогда не видел до сих пор настоящих оврагов, и не мудрено, что они привлекли мое внимание. На другой день по приезде я отправился в экскурсию и, свернув с дороги в первый попавшийся овраг, был поражен картиной, которая передо мной развернулась. Я вдруг очутился в диком, темном и сыром ущелье. Солнечные лучи не достигали его дна. И чем дальше я шел, тем все выше поднимались стены. Надо мною виднелась только узкая полоска голубого неба. Местами овраг принимал боковые притоки, и тут картина становилась прямо величественной… Тут и там стены выдвигались в виде разрушенных крепостей с башнями и зубцами. Местность приобретала вид причудливой горной страны…