Три химика + одна колыбель для кошки = ???
Не так много в наше время существует историй где красиво бы переплелись судьбы писателя-фантаста, химика-метеоролога и Нобелевского лауреата. Ниже одна из таких историй, специально для читателей LAB-66.
Я думаю многие любители фантастики знают такое имя как Курт Воннегут. Это не удивительно, ведь даже учебник по русской литературе (в бытность мою школьником) имел на борту многочисленные отсылки к роману К.Воннегута “Колыбель для кошки”. Хочешь не хочешь — читать приходилось. А прочитав уже невозможно было остановится. Так и рождались в наше время почитатели Воннегута :)
“Колыбель для кошки” (англ. Cat’s Cradle) - игра с веревкой, которая складывается в различные узоры. Второе название этих запутанных узоров — Лестница Иакова. По ходу повествования, главный герой задумавшись сплел такую штуку. В самом же романе поднимаются вопросы моральной ответственности ученых за свои открытия. Ключевой объект — особая форма воды — “лед-9” способная одномоментно превратить всю окружающую воду в лед и таким путем погубить жизнь на Земле. За свой роман Курт Воннегут получил множество наград и абсолютно по праву стал считаться мировым классиком научной фантастики.
Фантастика фантастикой, но очень немногие из поклонников творчества Воннегута знают, что у него был старший брат, Бернард, который в прямом смысле слова “делал сказку былью”. И именно из работ старшего брата младший брат взял идею для своего легендарного романа.
Бернард Воннегут закончил Масачуссетский технологический институт и был PhD в химии. После окончания университета он пошел работать в компанию General Electric, в лабораториях которой занимался проблемой обледенения крыльев самолетов. Руководство компании объединило в одну команду с Бернардом Воннегутом химика с метеорологическим бэкграундом Винсента Шефера и легендарного физхимика и изобретателя Ирвинга Ленгмюра.
Прим. автора — обывателю фамилия Ленгмюр ничего не скажет (ну может еще Википедия удивит тем, что это Нобелевский лауреат), а вот для любого специалиста в области коллоидной химии (прим.автора — кем я и являюсь), а уж тем более со специализацией в адсорбции — Ленгмюр непререкаемая величина. Потому что и “пленки Ленгмюра” и “Ленгмюровская изотерма” и еще много очень-очень важных, не непонятных не профильному специалисту вещей.
Общее дело, над которым работала команда химиков было решено назвать «Project Cirrus». В зону ответственности Винсента Шефера попадали опыты с переохлажденным паром и ростом кристалликов льда. Жарким и влажным днем 14 июля 1946 года он проводил эксперименты в исследовательской лаборатории компании в Скенектади. Из-за жары импровизированная лабораторная морозильная установка, переделанная из домашнего холодильника, не справлялась со своими задачами, пар не замерзал. Тогда Винсент решил понизить температуру в морозильной камере с помощью сухого льда (углекислый газ, замерзший при -78,5 °C). Внес сухой лед, выдохнул в камеру и… замер в оцепенении. Камера заполнилась миллионами микроскопических кристаллов льда, сверкающих на солнце. Так была открыт способ превращения переохлажденной воды в кристаллы льда.
К осени 1946 года Шефер изучил открытый способ достаточно хорошо для того, чтобы провести испытания на местности. В ноябре (13 ноября) того же года он и летчик-испытатель Кертис Талбот забрались в небольшой самолет и попытались засеять сухим льдом облако, плывущее над Скенектади. Из самолета, недалеко от горы Грейлок, было распылено около 2,5 кг сухого льда, что вызвало обильный снегопад. Метод работал. Оригинальную презентацию методики Шефера (с русским переводом от нейросети)можно посмотреть по ссылке.
Бернард Воннегут тоже решил не оставаться в долгу и буквально через месяц предложил еще один способ кристаллизации переохлажденного пара из облаков — с помощью йодида серебра. По его словам на идею его натолкнул обычный учебник по основам химии, где он рассматривал кристаллы солей. В итоге вместе с профессором Генри Чессином, кристаллографом, Бернард стал соавтором публикации в Science, а в 1975 году получил патент (US3877642) на свое изобретение.
Метод Шефера изменял тепловой баланс облака, в то время как метод Воннегута был основан на совпадении структуры (кристаллической решетки) кристалла льда и кристалла йодистого серебра. Оба метода давали хорошую повторяемость и подходили для, говоря языком современных меторологов, “засева облаков”.
Засев облаков — введение в облака реагентов для изменения фазового состояния облаков. Введение в состав облаков частиц, являющихся центрами кристаллизации, провоцирующиет выпадание осадков. Also засев облаков может быть не искусственным, а естественным, например, когда центрами кристаллизации выступают бактерии.
Бернард решил подойти к вопросу с артистизмом, и не стал использовать самолет. В январе 1947 года он установил генератор йодида серебра на вершине горы Вашингтон и вызвал снежный шквал… и небывалый ажиотаж.
Вскоре в США появилась даже профессия «рейнмейкеры» — «делатели дождя». Каждая из таких компаний в своем районе создавала сеть генераторов аэрозоля йодистого серебра, которые дымили на облака. Некоторые штаты даже пытались юридически регулировать эту деятельность, издав закон «о воровстве облаков». Так многолетние теоретические исследования в области воздействия человека на атмосферные процессы получили первое практическое воплощение.
Прим. автора — младший брат Бернарда, Курт, в это время тоже работал в GE на должности PR и копирайтера, писал научно-популярные статьи про разработки компании и смотрел за тем, чем занимался его старший брат. Именно кристаллография льда позже сыграла роль в романе «Колыбель для кошки»
Кульминацией проекта Cirrus можно считать 1947 год, когда целых шесть самолетов ВМС США и ВВС США производили “засев облаков” на Гавайях и в Нью-Мексико по методам разработанным исследователями GE. К тому времени исследователи выяснили, что многие вещества могут создавать облака, даже поваренная соль. Ленгмюр например писал, что наблюдения в Пуэрто-Рико и на Гавайях указывают на то, что можно вызвать сильные дожди, распыляя хлорид натрия виде мелких частиц размером около 25 микрон
Руководство GE было уверено, что их открытие приведет к наступлению новой эры управления погодой. Но жизнь внесла свои коррективы. В 1952 году у проекта Cirrus закончилось финансирование, Шефер и Воннегут перешли на новые должности за пределами GE, Ирвинг Ленгмюр получил свою Нобелевскую премию и попал на обложку журнала Time.
Бернард Воннегут продолжил заниматься изучением погоды и через пару лет доказал, что образование крупных дождевых капель связано не с появлением снега, а с влиянием атмосферного электричества. Позднее он еще много лет будет заниматься изучением связи между молниями, воздушными потоками и торнадо. Зарегистрирует за свою жизнь 28 патентов и однажды даже получит Шнобелевскую премию за научную статью с эксцентричным названием “Скорость унесения цыплят как мера измерения скорости ветра при торнадо”.
Но именно короткий научно-исследовательский проект конца 1940-х, который провела эта группа химиков, дал теоретическую базу на десятилетия вперед и стал основой для десятков других проектов, связанных с управлением погодой. А “засев облаков” с помощью сухого льда и йодида серебра до сих пор активно эксплуатируется без особенных изменений (см. заметку или заметку)