Существует несколько видов молнии. Наиболее распространенной является линейная молния, а наименее изученной и поэтому таинственной - шаровая молния. В настоящей работе приводятся оценки фоновых характеристик молниевых поражений деревьев в районе эпицентра линейными молниями. Оценка возможности повреждения деревьев шаровой молнией находится вне компетенции автора данной публикации. Более того, в ближайшее время такая оценка, выполненная на профессиональном уровне (специалистами в области атмосферного электричества), по-видимому, невозможна, поскольку ни природа явления, ни закономерности поражения им окружающих предметов не ясны.
Ток молнии при попадании разряда в дерево вызывает, вследствие электрогидравлического эффекта, характерное разрушение ствола. Ток протекает не по поверхности коры, а между корой и сердцевиной дерева, т.е. в наиболее проводящем слое и вызывает взрывное разрушение коры изнутри, вдоль линии, по которой проходил ток. При сильном разрушении, дерево засыхает непосредственно в год удара. Если же на дереве образуется только полоса, дерево продолжает расти. Однако в месте протекания тока прирост годовых колец прекращается, а по краям образуются валики древесины. Эти линии могут быть различной величины и зависят как от характеристик молнии, так и от характеристик проводящей поверхности. В зависимости от вида почвы, на которой росло пораженное дерево, под деревом можно обнаружить спекшиеся в виде трубки почвенные образования, вдоль которых уходил в землю разряд молнии. По этим признакам специалисты достаточно легко отличают деревья, пораженные молниевым разрядом, от прочих повреждений. Более того, существует метод оценки плотности ударов молнии в землю, называемый дендрохронологическим. В результате таких исследований [Сапожников, 1988. С. 219] установлено, что в областях с высокоомными и геоэлектрически неоднородными породами встречаются случаи, когда следы протекания тока молнии наблюдаются одновременно на нескольких деревьях, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга, причем одно из них разрушается наиболее сильно, а на других остаются следы в виде полосы. В таких случаях бывает, что поражается 2-3 дерева на расстоянии от единиц до десятков метров. Отмечен единичный случай поражения семи деревьев, расположенных на площади чуть более 1000 м2. В первом случае количество поврежденных деревьев может быть связано с числом повторных ударов молнии, во втором - с наличием высокоомных грунтов. Характер повреждения деревьев в интересующем нас районе не свидетельствует в пользу молниевой гипотезы. Какова же вероятность поражения дерева молнией в этом районе вообще и сколько пораженных молнией деревьев можно встретить на площади порядка 30 км2 (с радиусом 3 км)?
Опыт инструментальных наблюдений над плотностью ударов молнии в землю свидетельствует о неоднородности грозопоражаемости территорий в пределах как макро-, так и мезомасштабов. Но для каждого физико-географического района пределы изменений количества ударов молнии в землю на 1 км2 в год различаются существенно. Максимальное количество разрядов (более 20 разрядов на 1 км2 в год) отмечается только в районах Центральной Америки, Карибского моря, в центральных частях Африки и Южной Америки, на юго-востоке Азии и в районе Зондских островов. На широтах севернее 60° с.ш. плотность разрядов молнии в землю изменяется в пределах от 5 до 100 разрядов на 100 км2 в год. В русле крупных рек количество разрядов в этом районе может достигать 200-250 на 100 км2 в год (или 2-2,5 разряда на 1 км2 в год). Инструментальных наблюдений над плотностью разрядов молнии в землю над интересующей нас территорией не проводилось. Но если в этом районе и есть места с избирательной грозопоражаемостью, то плотность разрядов молнии над ними вряд ли превысит отметку 4 разряда на 1 км2 в год. Утверждать это можно на основании наблюдений, проводившихся для территорий с похожими физико-географическими характеристиками.
Результаты инструментальных наблюдений над плотностью разрядов молнии, которые проводились в течение некоторых месяцев грозовых сезонов 1985-1987 гг. [Rakov и др., 1990, С. 6.81] на территории Томской области, позволили определить диапазон изменений значений плотности разрядов молнии в землю от 0,5 до 4,0 разрядов на 1 км2 в год. Наибольшие значения плотности разрядов молнии в землю приходятся тоже на долину р. Обь (в среднем 3,4 разряда на 1 км2 в год). Наименьшие (0,5 -1,5 разряда на 1 км2 в год) - на таежные области право- и левобережья. В любом случае у нас нет оснований полагать, что в интересующем нас районе плотность разрядов молнии в землю больше чем 3-4 разряда на 1 км2 в год. Наиболее вероятно, что она составляет не более 1 разряда на 1 км2 в год. Величина эта может быть получена и в результате следующих косвенных расчетов. Из метеорологических справочников известно, что метеостанциями, расположенными в исследуемом районе, в среднем, ежегодно отмечалось 15-19 дней, когда регистрировалась гроза. Средняя суммарная за грозовой сезон продолжительность всех гроз составляет 25 ч. Это совсем не много по сравнению даже с Красноярском или Колпашевом (Томская обл.), где гроза наблюдается соответственно 35 и 36 ч в в год, причем оба эти пункта регистрируют весьма умеренную грозовую активность по сравнению с максимально возможной для данных территорий. Для однородных по орографии территорий существует весьма приемлемая эмпирическая зависимость между отмечаемыми метеонаблюдателем характеристиками грозовой активности (средним числом дней с грозой в году и средней суммарной за грозовой сезон продолжительностью гроз) и плотностью разрядов молнии в землю. Так, связь числа грозовых разрядов с продолжительностью гроз линейна и имеет вид
N = aP, (1)
где N - число разрядов, Р - суммарная продолжительность гроз. Значения коэффициента а в уравнении (1) не являются постоянными, и для каждого физико-географического района различны. Для территории Восточной Сибири коэффициенты изменяются в пределах 0,04 - 0,06 [Кречетов, 1973. С. 176], для территории Томской области от 0,04 до 0,07. Совершенно не обязательно, что для интересующего нас района эти зависимости будут выполняться тоже, но и сомневаться в этом оснований нет. Рассчитанные согласно выражению (1) значения плотности разрядов молнии в землю в интересующем нас районе не превышают 1,5 разряда на 1 км2 в год. Следовательно, на площади 1 км2 в течение года может быть поражено не более 1-2 деревьев. За последние 90 лет могло быть поражено 100-140 деревьев на 1 км2. И даже если допустить наличие повышенной грозопоражаемо-сти этого района, то пораженных деревьев будет 400-500 на 1 км2. Много ли это? Считайте сами. В области разреженного древостоя в районе эпицентра [Львов, Бляхарчук, 1983] на 100 м2 площади может приходиться 7-8 живых и 9-10 мертвых деревьев (всего 16-18 деревьев). Следовательно, на 1 км2 (1 000 000 м2) только живых деревьев будет 80 000. Значит, в этом массиве пораженных молнией, но живых деревьев будет не более чем 0,1% (максимум - 0,5%). Если же учесть, что в зоне тайги в среднем на 1 км2 произрастает 30 000 деревьев, то процентное соотношение деревьев, пораженных молнией, к их общему числу будет еще меньше. Вероятность же того, что все они будут сосредоточены в одном месте, ничтожна.
Заметим, что в Красноярском крае регистрируется огромное количество лесных пожаров. Причиной возгорания лишь в 17 % случаев является молния. Обычно в таежной зоне имеются районы, отличающиеся частым возникновением лесных пожаров от молнии. Районы эти хорошо известны работникам лесхозов, летчикам авиационной охраны лесов.
Для того чтобы говорить о наличии превышения фонового уровня пораженных молнией деревьев в районе эпицентра, необходимо провести ряд несложных дополнительных исследований:
1. Выбрать несколько экспериментальных площадок, внутри которых можно подсчитать количество поврежденных (гипотетически) молнией деревьев времен катастрофы и количество деревьев послекатастрофного возраста.
2. По количеству поврежденных деревьев послекатастрофного возраста определить плотность разрядов молнии на 1 км2 в год и сравнить ее с фоновыми характеристиками для аналогичных районов. Это позволит сделать заключение о наличии участков повышенной грозопоражаемости, если таковые существуют, в районе исследований.
3. Ежели статистически достоверно будет установлено, что базовый фоновый эффект превышается именно для деревьев периода катастрофы, только тогда можно предполагать, что эффект был связан с Тунгусским событием.
4. Необходимо внимательно осмотреть характер повреждения деревьев. Если имеются только обож женные дупла и совсем нет повреждений коры вдоль «вспоротых» изнутри линий, по которым протекал по дереву ток, вряд ли эти повреждения вызваны ударам молнии.
5. Желательна хотя бы качественная оценка специалистами степени электрического сопротивления грунтов, на которых произрастают поврежденные деревья, оценка пород по степени их геоэлектрической неод нородности. Если нет оснований считать сопротивление грунтов очень высоким, то без наличия характерных линий взрывного разрушения коры изнутри вдоль ствола не будет оснований считать обожженные дупла удара ми линейных молний.
6. Поговорить с пожарниками на предмет выяснения, существуют ли, по их мнению, районы, где мол ния является наиболее частой причиной лесных пожаров по сравнению с другими территориями.
Литература
Кречетов А. А. Связь числа грозовых разрядов с климатологическими характеристиками гроз // Методы прикладной и региональной физической географии. М. 1973. С. 176-177.
Львов Ю. А., Бляхарчук Т. А. Мерзлотный торфяник в центре области выпадения вещества Тунгусского метеорита. Новосибирск: Наука, 1983. С. 84-99.
Сапожников В. М. Исследование плотности молний методом дендрохронологии. Атмосферное электричество // Труды III Всесоюзного симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 219-222.
Rakov V. A., Shoivanov Y. R., Shelukhin D. V., Lutz A. O, Esipenko R. F. Annual ground flash density from lightning flash counter records // Proceedings of 20-th International conference on lightning protection. Interlaken, Switzerland, September 24-28. 1990. P. 6.81-6.86.