Улавливание капель облака

В последние годы было проведено много исследований размеров и числа капель, составляющих облака. Были разработаны самые различные методы улавливания капель Наиболее удачные из них чрезвычайно просты. Предметное стекло микроскопа покрывается тонким слоем масла или вазелина и прикрепляется к концу стержня, устанавливаемого на самолете. Когда полет происходит в облаке, капельки ударяются о стеклянную пластинку я остаются на ней не растекаясь.

Затем пластинка просматривается под микроскопом или фотографируется. Фото I было получено именно таким образом.

Зная время, в течение которого пластинка экспонируется в облаке, и скорость самолета, легко вычислить объем воздуха, из которого взята проба, а следовательно, определить число капель в единице объема.

Этот метод имеет ряд недостатков, в частности, предметные стекла, покрытые слоем масла, необходимо просматривать под микроскопом сразу же после взятия пробы, т. е. на борту самолета. Иначе, несмотря на то что капли воды обволакиваются маслом, они довольно быстро испарятся. Прежде чем произвести фотосъемку, наблюдатель должен прижать свой глаз к окуляру микроскопа, чтобы получить необходимую резкость изображения. Однако, когда полет проходит в неспокойной атмосфере, например в летних облаках, эта операция не очень приятна для наблюдателя. Если в результате болтанки в этот момент самолет бросит вверх или вниз, то наблюдатель может вернуться домой с подбитым глазом.

Некоторые исследователи используют для покрытия предметных стекол не масло, а копоть. Копоть, состоящая из мельчайших частиц окиси магния, образуется при сжигании магниевой ленты. Когда стеклянная пластинка медленно пропускается через поток копоти, на ней образуется тонкая пленка из этих частиц. Каждая частица имеет размер около 0,5 микрона. Для исследования капель облака предметные стекла текла должны иметь такую толщину - пленки копоти, которая превышала бы самые большие капли, которые могут присутствовать в облаке.

Если такое предметное стекло пронести сквозь облако, то капли при соударении с пластинкой будут погружаться в мягкий слой из частиц копоти. Испаряясь, капли оставляют вместо себя круглые устойчивые отверстия. Затем пластинки можно убрать и просматривать лишь после приземления самолета.

Ученые создали камеры, позволяющие непосредственно фотографировать капли облака с помощью микроскопа. Для обеспечения хорошей фокусировки необходимо, чтобы в поле зрения микроскопа находился очень маленький участок. В результате на каждом снимке оказывается всего несколько капель. Так как в 1 см³ обычного облака содержится примерно 200 капель, нужно изучить тысячи капель (т. е. тысячи фотографий), чтобы получить представление о размерах капель в облаке. Это обстоятельство делает метод прямого фотографирования капель облака практически непригодным.

Существует много других способов отбора проб в облаках. Одни из них более удобны, чем другие, но самыми надежными остаются те методы, в которых капли улавливаются на предметное стекло. В последние годы было предложено множество схем, основанных на том, что рассеяние световых волн каплей зависит от размера последней. Если бы облака состояли из капель одинакового размера, то можно было бы создать устройство, в основе которого лежал бы принцип рассеяния света. Но, к сожалению, в любом облаке размеры капель колеблются в широких пределах.

Сейчас разрабатывается новый прибор, который, как можно надеяться, позволит решить эту проблему. В основе его лежит исследование света, рассеянного на индивидуальных каплях облака, по мере того как они пересекают очень узкий пучок света. Рассеянный свет регистрируется с помощью электронной схемы. Действительно, в этом случае в каждый момент времени исследуется только одна капля, но за минуту можно наблюдать огромное их число, часто несколько тысяч. В отличие от других схем, в которых требуется, чтобы каждая капля изучалась (в частности, измерялся ее размер) отдельно, новый прибор автоматически регистрирует число капель, приходящихся на различные участки шкалы их размеров.

В ряде статей советских ученых, опубликованных в 1956-1959 годах, говорилось о создании прибора, работающего на этом принципе.^* Однако пока он не будет испытан на практике, можно только питать надежды на его успешное применение. История создания приборов подобного типа показывает, что они часто хорошо работают в лаборатории, но оказываются неудачными в полевых условиях.

^* (Автор, по-видимому, имеет в виду прибор, созданный А. Е. Мириковым. Этот оптический прибор построен и испытан. С его помощью получены данные о спектре капель в районе Эльбруса (см.: Физика облаков. Под ред. А. X. Хргиана. Гидрометеоиздат, Л., 1961). (Прим. ред.))