По волнам воздушного океана

По волнам воздушного океана

"Искатели бурь". - Полеты Джемса Глейшера. - Программа Камиля Фламмариона. - Встреча с воздушными призраками. - Трагедия "Зенита". - Летающие лаборатории Германского общества воздухоплавания. - Шары-пилоты и шары-зонды. - Привязные аэростаты

Несмотря на очевидный успех экспедиций Я. Д. Захарова и Гей-Люссака, в течение долгих лет по разным причинам, а главным образом из-за отсутствия денежных средств, необходимых для организации таких Экспедиций, не было проведено ни одного сколько-нибудь важного в научном отношении подъема на воздушном шаре.

Но вот в 1838 году в Англии поднимается на аэростате и проводит метеорологические наблюдения английский физик Рёш. Полет на воздушном шаре произвел огромное впечатление на ученого, и в том же году Рёш совершает новое заоблачное путешествие.

Потом опять наступает перерыв. И лишь двенадцать лет спустя Решу удалось возобновить свои исследования в свободной атмосфере. В 1850 году уже немолодой ученый опять дважды занимает место в гондоле аэростата.

Примеру Рёша последовал его соотечественник Уэлш. По заданию Королевского общества Уэлш в 1851 и 1852 годах четырежды поднимался на воздушном шаре, пилотируемом знаменитым воздухоплавателем Грином (этот отважный англичанин в течение тех тридцати шести лет, которые он занимался воздухоплаванием, совершил... 1400 полетов на аэростате). Во время двух последних полетов Грин и Уэлш достигли высоты 6096 и 6990 метров.

А как развивалось научное воздухоплавание во Франции?

После многолетнего перерыва снаряжает экспедицию и Парижская академия наук, ученые которой заинтересовались состоянием высоких слоев атмосферы во время сильных ветров и бурь.

Принять участие в организуемой Академией наук экспедиции изъявили желание Биксио и Барраль.

Подъем аэростата состоялся 29 июня 1850 года, впервые при столь неблагоприятной метеорологической обстановке - в сильный ветер и дождь. Подхваченный шквалом, шар стремительно понесся над землей.

Плохая погода не испугала ученых. Аэронавты поднялись на высоту 5900 метров и лишь тут узнали об аварии: в оболочке аэростата зияла брешь, без сомнения, полученная еще при старте, когда ветер пригнул шар к земле.

Аэростат с воздухоплавателями стал снижаться, скорость спуска постепенно начала нарастать. Стараясь облегчить шар, аэронавты сбрасывают за борт весь балласт и все, что только можно. Через сорок семь минут после начала подъема гондола аэростата грузно опустилась на ветви густого кустарника, смягчившего удар о землю. Порывами ветра шар протащило еще несколько метров по кустарнику, пока из оболочки не вышли последние остатки газа и сброшенный перед самым приземлением якорь наконец не удержал его на месте. Воздухоплаватели отделались лишь легкими ушибами.

27 июля Барраль и Биксио повторяют полет, в подготовке которого приняли участие известные французские физики Ренье и Араго. В числе приборов, взятых аэронавтами, имелись два сифонных барометра, прибор для измерения солнечной радиации, поляриметр, носивший имя Араго, термометр с противорадиационной защитой, психрометр и конденсационный гигрометр Ренье, баллоны для взятия проб воздуха на разных высотах, приборы для регистрации минимального давления и минимальной температуры.

И хотя метеорологические условия по-прежнему были очень сложны, ученые блестяще справились с трудным заданием.

Особенно интересными оказались наблюдения за температурой. Поднявшись выше облаков, они впервые зафиксировали на высоте 7000 метров температуру 39 градусов ниже нуля. Спустя десятилетия, используя более совершенные приборы, удалось подтвердить эти показания. Оказалось, что подобные температуры - довольно обычное явление на таких высотах в летнее время.

Интересным оказалось и то, что верхняя часть облачного покрова, простиравшегося почти до высоты 7000 метров, по наблюдениям аэронавтов, почти сплошь состояла из мельчайших ледяных кристалликов...

Достойным продолжателем дела этих ученых стал Джемс Глейшер, возглавлявший магнитный и метеорологический отделы Гринвичской обсерватории, по инициативе которого в Англии в 1850 году было создано метеорологическое общество, а в 1866 году - научное воздухоплавательное.

Глейшер совершил двадцать девять исследовательских полетов на воздушном шаре.

В ту пору еще не было кислородных аппаратов для дыхания, и Глейшер стал приучать свой организм переносить низкое давление, поднимаясь на аэростате все выше и выше. Уже во время третьего полета в 1861 году Глейшер и его постоянный спутник ученый-аэронавт Генри Коксуэлл достигли высоты 7000 метров.

Особенную известность исследователям принес другой, едва не стоивший им жизни полет на высоту около 9000 метров, совершенный 17 июля 1862 года. Аэронавты несколько раз теряли сознание и, можно сказать, спаслись только чудом.

Первым серьезным испытаниям путешественники подверглись еще на границе 7000 метров, где уже весьма чувствительно давали себя знать холод и разреженный воздух. Но вот они пересекли эту границу и, не взирая ни на что, продолжали подниматься все выше и выше.

"Вдруг я заметил, что начинаю плохо видеть и не могу с точностью разглядеть деления барометра и стрелку часов. Я оперся на правую руку, - вспоминал Глейшер, - и вскоре почувствовал, что перестаю ею владеть. Парализованною оказалась и левая рука. Пробовал прочесть показания барометра, но голова упала на плечо. Ценою больших усилий мне удалось приподнять ее, но она вновь упала на борт гондолы. Еще раз попытался приподняться, однако вскоре совсем выбился из сил и лишился всякой возможности двигаться. Потом наступила тьма: сдали глазные нервы. Мысли роем завертелись в моей голове, но тут я незаметно потерял сознание, впал в забытье и уснул таким сном, который чуть было не перешел в вечный..."

Вцепившись зубами в клапанную веревку, Коксуэлл заставляет шар пойти на снижение

Несколько лучше держится Коксуэлл. В этот критический момент он решил остановить шар, так как тот все поднимался и поднимался. Аэронавт вскарабкался на обруч, к которому крепятся стропы, идущие от сетки, и стропы гондолы, и, рискуя свалиться за борт, попытался стравить газ, но вдруг со страхом почувствовал, что руки перестают повиноваться. Силы уже покидали ученого, тогда он вцепился зубами в клапанную веревку и потянул ее, выпуская газ до тех пор, пока аэростат не начал опускаться вниз.

"Слова "температура", "наблюдения" разбудили меня, слух и сознание возвратились. Коксуэлл повторял эти слова все громче и громче. Казалось, я просыпался от тревожного сна. "Я, кажется, был без чувств?" - "Конечно, и я тоже", - ответил Коксуэлл. Я тотчас принялся за наблюдения, прерванные из-за обморока", - продолжает рассказ Джемс Глейшер.

Результаты полетов Глейшера, большинство которых он совершил в обществе Коксуэлла, составили целую эпоху в мировой метеорологии. На основании данных Глейшера был выведен общий закон изменения температуры воздуха с высотой, установлено влияние, оказываемое на ее распределение облачностью, влажностью, временем года и так далее. Эти данные вошли во все курсы метеорологии того времени. К сожалению, позднее выяснилось, что многие сведения, полученные Глейшером, не совсем верны, и их пришлось уточнять: измеренная им температура воздуха была завышена из-за недостаточной вентиляции и защиты прибора от прямой солнечной радиации.

Метеоролог-воздухоплаватель находится в самых завидных условиях, о которых только можно мечтать при изучении атмосферы. Только проникая в толщу облаков, наблюдая грозу, следя за образованием дождя, снега и града, - словом, переносясь в те самые места, где возникают изучаемые им явления, он оказывается выше земных предубеждений, только здесь он господствует над природою силой своего ума, отмечал один из ученых-аэронавтов прошлого века.

Первые исследователи свободной атмосферы считали, что чем дальше воздушный шар удаляется от земной поверхности, вносящей возмущения в атмосферные процессы, тем проще и понятнее окажутся метеорологические явления, которые и зафиксируют наблюдатели. Ученые надеялись, что будет сравнительно легко познать и законы циркуляции атмосферы, и общий механизм происходящих в ней процессов. С течением времени, однако, наивность подобных представлений становилась все более очевидной.

По мере развития исследований воздушного океана ученые убеждались, что состояние атмосферы обусловлено воздействием столь многих тесно зависимых друг от друга факторов и явлений, что общие схемы здесь скорее являются исключением, чем правилом. И только широко поставленные, длительные и планомерные исследования позволят найти ответы на многочисленные вопросы, на которые пока еще не могли ответить метеорологи. Исследования, проведенные Глейшером, а также и другими учеными-аэронавтами, со всей очевидностью подтверждали это.

Очень много в изучении физических свойств атмосферы дали хорошо подготовленные полеты известного французского астронома и метеоролога Камиля Фламмарирна, большинство из которых он совершил в обществе инженера-воздухоплавателя Эжена Годара (этот бесстрашный аэронавт имел на своем счету более 1500 полетов на воздушном шаре).

Фламмарион не стремился достичь рекордных высот. Но зато сделал множество ценных метеорологических наблюдений. Исследования, которые он проводил, касались главным образом изучения влажности воздуха и условий образования облаков.

Вот далеко не полная программа наблюдений, составленная Фламмарионом. Изменение влажности и температуры на различных высотах. Изменение теплопроводности воздуха и солнечной радиации в зависимости от усиления и уменьшения влажности. Воздушные течения, их циркуляция, сила и скорость. Облака, их форма, высота, размер, гигрометрическое состояние. Различные опыты, связанные с проблемами акустики, оптики, механики.

Вот что говорил сам ученый.

"Совершенные мною научные путешествия дали мне возможность подметить несколько важных явлений, изучение которых, как мне кажется, способно пролить некоторый свет на столь еще темные задачи метеорологии. Проникнутый убеждением, что все атмосферические перемены подчинены правильным законам совершенно так же, как и движения небесных тел... я решил, что было бы полезно найти возможность поближе рассмотреть механизм образования туч, движение воздушных токов, физическое состояние различных слоев воздуха - словом, переносясь в атмосферический мир, наблюдать его в постоянной и разнообразной его деятельности... Мои двенадцать полетов были совершены при разных атмосферических условиях - и ночью, и днем, и утром, и вечером, при облачном небе и при ясном. Некоторые из этих путешествий продолжались по двенадцати-пятнадцати часов".

Во время одного из воздушных путешествий, продолжавшегося двенадцать с половиной часов, аэростат Фламмариона преодолел расстояние 550 километров. Поднявшись во Франции, шар опустился в Восточной Пруссии.

Однажды Фламмарион и сопровождавший его Годар стали свидетелями интересного небесного явления. Это было 15 апреля 1868 года. Воздушный шар приближался к верхней границе облачности на высоте около 1500 метров, и вдруг аэронавты увидели, как из находившегося перед ними облака со стороны, противоположной солнцу, вынырнул точно такой же аэростат. Были отчетливо видны сетка, веревки, инструменты и другие принадлежности аэростата. В гондоле его находились двое воздухоплавателей, в которых Фламмарион и Годар без труда узнали... самих себя.

Фламмарион и Годар наблюдаю, с борта воздушного шара явление, которое получило в науке название Брокенскии призрак

"Каждое из наших телодвижений мгновенно было воспроизведено нашими двойниками на воздушном призраке. Вот я случайно поднял руку, и одно из воздушных привидений тотчас подняло свою руку. Мой спутник махнул французским флагом, и кормчий другого аэростата мгновенно показал нам свое знамя".

Призрачный шар с его экипажем был окружен цветными концентрическими кругами, в центре которых находилась тень от гондолы.

Антигелий - так Фламмарион назвал этот феномен - наблюдался настолько долго и отчетливо, что ученый мог не торопясь зарисовать его в своем дневнике, а также изучить физическое состояние облаков, среди которых он возник.

Интересны и астрономические наблюдения, выполненные Фламмарионом во время полетов.

Во времена франко-прусской войны 1870-1871 годов, когда Париж был окружен вражескими войсками, аэростаты оказались единственным средством сообщения между осажденной столицей и районами страны, не захваченными оккупантами. Во время блокады парижане построили несколько десятков воздушных шаров. На них было переправлено 3 миллиона писем и депеш, а также более 150 человек. И пруссаки никак не могли воспрепятствовать полетам аэростатов.

По окончании войны в Париже было основано Французское общество воздухоплавания, членами которого стали многие видные ученые того времени.

Яркую речь об использовании воздухоплавания в метеорологических исследованиях произнес на учредительном собрании Общества Эрве-Мангон, избранный его президентом.

"Применение воздухоплавания в метеорологии должно быть теперь - позвольте мне повторить вам это - главной целью ваших усилий и ваших работ. Явления, происходящие в атмосфере, нам почти неизвестны. Мы не знаем, как образуются град, грозы, туман, северные сияния. Вынужденные ползать по поверхности земли, наблюдатели не имели до сих пор возможности изучать что-либо другое, кроме нижнего слоя атмосферы. Воздухоплаватели, наоборот, могут исследовать воздушную сферу по всем направлениям..."

26 апреля 1873 года Общество воздухоплавания организует первую научную экспедицию, в которой приняли участие ученые Жозеф Кроче-Спинелли и Теодор Сивель.

22 марта 1874 года Сивель и Кроче-Спинелли на аэростате "Полярная звезда" поднялись на высоту 7300 метров. В этот полет они впервые, по совету физиолога Поля Бэра, взяли в мягких баллонах небольшой запас кислорода.

В марте 1875 года Сивель и Кроче-Спинелли вместе с Альфредом и Гастоном Тиссандье отправляются в новое путешествие на аэростате "Зенит", стараясь как можно дольше продержаться в воздухе. И действительно, дрейф "Зенита" был самым продолжительным за всю предшествующую историю воздухоплавания - 22 часа 40 минут.

Воодушевленные успехом аэронавты, не теряя времени, начинают приготовления к новому полету, на этот раз поставив себе цель достичь наибольшей высоты подъема. Исходя из этой задачи, они подготавливают и оборудование.

У подвесного обруча корзины аэростата прикрепили три небольших баллона с газовой смесью для дыхания, содержавшей 70 процентов кислорода. На веревках, идущих от корзины к обручу, укрепили два барометра. Один регистрировал давление на высоте до 4000 метров, другой - на высоте от 4000 до 9000 метров. Рядом с ними несколько различных термометров, а над ними в запечатанном ящике специальный барометр для регистрации максимальной высоты подъема аэростата. Багаж экспедиции дополняли спектроскоп, компасы, карты, а также особые листовки-вопросники, которые аэронавты намеревались сбрасывать во время полета.

И вот, наконец, все готово.

15 апреля 1875 года, в 11 часов 52 минуты, "Зенит" с Кроче-Спинелли, Сивелем и Гасюном Тиссандье на борту, купаясь в потоках весеннего тепла и света, отрывается от земли и плавно взмывает вверх.

- Вот мы и полетели, друзья мои! Взгляните на наш "Зенит", как он красив! - восклицает Сивель.

Занятые наблюдениями, аэронавты старались не обращать внимания на недомогание и не делали о том никаких записей. Но вот к часу дня шар поднялся на высоту 5300 метров. Разреженный воздух уже сильно давал о себе знать. Немилосердно палило солнце. В дневнике Тиссандье появляется запись: "Кроче, пульс 120 ударов в минуту, Сивель - 150 ударов..."

На высоте 5500 метров аэронавты в первый раз сбрасывают часть балласта. Подъем шара ускорился.

Во втором часу дня аэростат достиг высоты 7000 метров, дрейфуя поверх перистых облаков, состоящих из рассеянных частичек льда. Страдая от нехватки воздуха, Тиссандье делает несколько глотков дыхательной смеси, чувствуя, как живительно действует на него кислород.

Нелегко приходится и его спутникам. По временам глаза аэронавтов непроизвольно закрываются, лица бледнеют. Однако, несмотря на это, Сивель, стряхнув оцепенение, сбрасывает новую порцию балласта. Шар поднимается еще выше...

Дрожа от холода, Тиссандье неровным почерком записывает: "Руки закоченели. Чувствую себя хорошо. На горизонте туман и небольшие округленные перистые облака. Мы поднимаемся. Кроче тяжело дышит. Мы вдыхаем кислород. Сивель закрывает глаза, Кроче также закрывает глаза... 1 час 25 минут... Сивель бросает балласт. Сивель опять бросает балласт".

- Какое давление? - спрашивает Сивель.

- 300 миллиметров, - отвечает Тиссандье.

- У нас ещё много балласта. Как по-вашему, бросать?

Кроче-Спинелли в знак согласия энергично кивает. Сивель опорожняет еще три мешка с балластом. Потом в изнеможении садится на дно корзины.

О том, что произошло дальше, рассказывает Гастон Тиссандье. "Вскоре меня охватила такая слабость, что я даже не мог повернуть головы, чтобы посмотреть на своих товарищей. Хотел схватить шланг с кислородом, но не мог поднять руки. Однако голова моя еще продолжала работать. Я не переставал наблюдать за барометром, по-прежнему не сводил глаз со стрелки, которая вскоре подошла к цифре 290, затем 280 миллиметров и стала переходить за нее.

Я хотел крикнуть: "Мы на высоте 8000 метров!" Но язык у меня был точно парализован. Вдруг глаза мои закрылись, и я упал без чувств. Это было приблизительно в 1 час 30 минут.

В 2 часа 8 минут я на минуту пришел в себя. Шар быстро опускался. У меня было достаточно сил, чтобы перерезать веревку мешка с балластом, ослабить скорость спуска и записать следующие строки, привожу их дословно.

"Мы опускаемся, температура -8°, я бросаю балласт, давление 315. Мы опускаемся. Сивель и Кроче все еще без чувств на дне корзины. Опускаемся очень быстро".

Едва я успел написать эти строки, как меня охватила дрожь, и я снова упал в изнеможении. Ветер сильно дул снизу вверх. Это говорило об очень быстром спуске. Через несколько минут я почувствовал, что меня трясут за руку, и узнал Кроче; он пришел в себя. "Бросайте балласт, - сказал он мне, - мы опускаемся". Но я мог только с трудом открыть глаза.

Помню, что Кроче отцепил аспиратор - он весил 17 килограммов - и перекинул его за борт, затем опорожнил мешок с балластом, выбросил одеяло, еще что-то. Но все это помнится крайне смутно, и на этом обрываются дальнейшие воспоминания, потому что тут я опять впал в забытье, на этот раз более сильное. Мне казалось, что я засыпаю вечным сном".

Что было потом? Несомненно, освобожденный от балласта шар, замедлил спуск, а затем снова поднялся в высокие слои атмосферы. В половине четвертого Тиссандье приходит в себя, испытывая сильное головокружение и слабость.

Приоткрыв глаза, он видит, что шар опять опускается - опускается со страшной быстротой. Корзина сильно раскачивалась и описывала большие круги. Тиссандье на коленях подполз к своим спутникам.

- Сивель! Кроче! Проснитесь!

Но те неподвижно лежали на дне корзины. Собрав остаток сил, Тиссандье попытался приподнять их. Лица аэронавтов потемнели, глаза стали мутными, изо рта ронились струйки крови. Оба они были мертвы...

Через несколько минут корзина с силой ударилась о землю. Дул сильный ветер, якорь не удержался, и корзина начала волочиться по полю. Но вот Тиссандье удалось ухватиться за клапанную веревку и выпустить газ. Обмякшая оболочка шара зацепилась за дерево и распоролась. Было четыре часа дня...

20 апреля 1875 года на кладбище Пер-Лашез состоялись похороны героев. Весть о катастрофе уже разнеслась по всей столице, и проводить аэронавтов пришли многие тысячи людей.

Памятник Кроче-Спинелли и Сивелю на кладбище Пер-Лашез в Париже

Что касается Тиссандье, то ни ужас, пережитый им, ни гибель друзей, не сломили его. Позднее он совершил еще несколько исследовательских полетов со своим братом Альфредом и ученым-аэронавтом Дютэ-Пуатеваном, интересовавшимся процессом образования тумана. А в 1883 году, через сто лет после первых полетов Монгольфье и Шарля, братья Гастон и Альфред Тиссандье построили первый в истории дирижабль с электродвигателем, на котором они благополучно совершили полет в окрестностях Парижа.

Долгое время воздухоплаватели не решались даже приблизиться к высоте, столь дорогой ценой оплаченной экипажем "Зенита".

Первыми, кто преодолел этот рубеж, были немецкие ученые-аэронавты профессора Берсон и Зюринг.

Одним из первых в Германии - еще в 1783 году - несколько опытов с небольшими монгольфьерами провел Гёте, известный и как талантливый естествоиспытатель. Осенью следующего года он вместе с физиком Зёммерингом пытался запустить в воздух уже большие по объему аэростаты.

Через сто лет после опытов Гёте и Зёммеринга было основано Германское общество воздухоплавания.

Первое время Общество, однако, мало чем проявило себя. Но вот благодаря настойчивости группы влиятельных немецких ученых метеорологов Обществу удалось заинтересовать своими идеями военных воздухоплавателей и изыскать нужные средства для организации научных экспедиций на аэростатах.

В 1892 году по распоряжению кайзера Вильгельма II метеорологи впервые получили крупные ассигнования для организации исследовательских полетов, которые с тех пор стали регулярно проводиться в стране. В них приняли участие известные немецкие ученые Зюринг, Берсон, Хергезель, Гросс, Ассман (последний был директором Аэрологической обсерватории в Линденберге, которая стала центром научного воздухоплавания в Германии).

4 декабря 1894 года профессор Берсон, пилотируя в одиночку аэростат "Феникс", достиг высоты 9155 метров. Несмотря на столь огромную высоту, Берсон, взяв бортовой журнал, записывает: "Чувствую себя великолепно..." Ученый продолжал вести наблюдения даже тогда, когда температура окружающего воздуха понизилась до минус 48 градусов.

3 июля 1901 года Берсон в сопровождении метеоролога профессора Зюринга отправляется в очередную экспедицию. Отважные воздухоплаватели намеревались провести наблюдения на еще большей высоте.

Аэростат "Пруссия", на котором пустились в путь Зюринг и Берсон, считался одним из лучших в мире. Как и в предыдущем полете, для поддержания дыхания в высоких слоях атмосферы, были взяты четыре стальных баллона с кислородной смесью.

Однако на сей раз победа далась нелегко. Несмотря на принятые меры предосторожности, аэронавты оказались на краю гибели.

До высоты восьми километров полет проходил без осложнений. Исследователи внимательно следят за показаниями приборов, ведут бортовой дневник. Затем оба вдруг ощутили сильную усталость.

"В 2 часа 45 минут, то есть через четыре часа после начала подъема, мы находились на высоте 9000 метров, - рассказывал профессор Зюринг, выступая с лекцией в Данциге. - Термометр показывал 30 градусов ниже нуля. Все необходимые записи и наблюдения делались нами аккуратно. Плохо было только, что из-за толстых меховых наушников мы почти не слышали друг друга. Поднимаясь все выше, мы не чувствовали особенного ухудшения своего состояния, если не считать того, что нас начала охватывать слабость. Слабость становилась все ощутимее. На высоте приблизительно 10000 метров мы, однако, сумели сделать еще четыре серии наблюдений с паузами по шесть минут. Достигнув высоты 10230 метров и тщательно провентилировав кислородом свои легкие, мы провели еще одну серию наблюдений. Мы все время, без перерыва вдыхали кислород и, кроме того, были достаточно хорошо защищены от холода. Поэтому мы решили подняться еще выше".

Однако организм воздухоплавателей был уже основательно ослаблен, и вскоре оба впали в беспамятство. К счастью, незадолго перед тем Берсон дотянулся до веревки и открыл выпускной клапан. Давление воздуха в это время равнялось 202 миллиметрам, что соответствовало высоте 10500 метров.

Конечно, после открытия клапана мы не сразу стали снижаться, тем более, что перед этим был выброшен балласт. Поэтому, я думаю, наш шар поднялся еще немного. Мы предполагаем, что он поднялся на высоту 10800 метров. Но, конечно, это только наше предположение, а отнюдь не несомненный факт, - говорил Зюринг. - Когда мы пришли в себя, оказалось, что мы находимся на высоте 6000 метров..."

Шар продолжал идти на снижение, и вскоре аэронавты оправились настолько, что могли продолжить наблюдения.

Посадка прошла удачно, и оба, без посторонней помощи покинув гондолу, ступили на твердую землю. Путешествие заняло восемь часов.

Результаты высотного рейда Пруссии еще долго обсуждались в ученом мире и в среде воздухоплавателей, а сами профессора-аэронавты, атакованные репортерами, стали героями многочисленных газетных статей.

Исследовательские полеты в Германии отличали не только планомерность и систематичность, но и хорошая техническая оснащенность. Немецкие аэростаты "Феникс", "Гумбольдт", "Германия", "Альбатрос" и другие были настоящими летающими лабораториями.

Особенное внимание немецкие исследователи уделяли точности наблюдений и созданию специальной научной аппаратуры для аэростатов. Примером в этом отношении может служить сконструированный Р. Ассманом аспирационный психрометр с искусственной вентиляцией, устанавливаемый вне гондолы на особом кронштейне. Этот отличный прибор, служащий для измерения температуры и влажности, используется и поныне.

Результаты этой политики не замедлили сказаться. В короткий промежуток времени, с 1893 по 1900 год, в Германии состоялось более ста исследовательских полетов на аэростатах.

Плодом деятельности германских ученых-воздухоплавателей явилось издание в 1899 году трехтомной монографии "Научные полеты" под редакцией Р. Ассмана и А. Берсона, содержащей анализ результатов семидесяти пяти научных экспедиций на аэростатах. По тому времени это была выдающаяся научная работа. На основании полученной аэронавтами метеорологической информации удалось, в частности, установить среднее распределение температуры и влажности до высоты 10000 метров в зависимости от времени года.

В конце XIX - начале XX века большую популярность у исследователей атмосферы завоевали шары-пилоты и шары-зонды - небольшие аэростаты, обычно с резиновой оболочкой.

Шары-пилоты оказались незаменимы для определения направления и скорости ветра, а также высоты нижней границы облаков. При безоблачной погоде шары-пилоты позволяли получать информацию о циркуляции атмосферы на высотах до 20000 метров и выше.

Наблюдения за их полетом ведутся с помощью аэрологических теодолитов. Зная скорость подъема, по отсчитанным в строго определенное время угловым координатам шара - азимуту и высоте, путем несложных тригонометрических вычислений метеорологи легко определяют направление и скорость ветра на разных высотах.

При ночных запусках к шарам-пилотам поначалу подвешивался фонарик со свечой, а потом - электрический фонарик.

Более полную и ценную информацию об атмосфере приносили шары-зонды, снабженные метеорографами - весьма простыми по конструкции, но надежными самопишущими приборами, регистрирующими давление, температуру и влажность воздуха.

На определенной высоте оболочка шаров-зондов (как и шаров-пилотов), не имевших клапанов для стравливания газа, рвалась, и приборы опускались на парашюте.

Уже первые шары-зонды достигли высоты 13000-15000 метров.

И шары-пилоты, и шары-зонды имели самый различный объем - от нескольких кубических метров до нескольких десятков и даже сотен кубометров.

В марте 1893 года в Париже запустили шар-зонд "Аэрофил", который поднялся на высоту 16000 метров. Приборы зарегистрировали здесь температуру минус 51 градус.

"Аэрофил" впервые добыл и пробу воздуха с высоты 15500 метров. Тщательный анализ показал, что состав его практически был таким же, как и у поверхности земли, но тогда это сообщение все еще вызывало недоверие. Так как воздух состоит из смеси газов с разным удельным весом, то некоторые ученые, как и во времена полета Гей-Люссака, придерживались мнения, что самые тяжелые газы - кислород, азот - находятся в нижних слоях атмосферы, а самые легкие - водород, гелий - всплывают в верхние ее слои. Предполагалось, что такая сепарация газов существует начиная с высоты 15-17 километров.

Вскоре подобный же аэростат "Циррус" построили и запустили в Германии. В октябре 1894 года немецкий шар-зонд поднялся на высоту 17210 метров, зарегистрировав температуру 68 градусов ниже нуля. В апреле следующего года "Циррус" достиг еще большей высоты - 21800 метров!

Беспилотные аэростаты запускались и в России. Так, в 1896 году был построен и успешно запущен на большую высоту шар-зонд "Кобчик", имевший прорезиненную оболочку объемом 250 кубических метров.

Иногда две оболочки связывали между собой длинным шнуром. Как только такой спаренный зонд достигал предельной высоты и один из шаров, не выдержав давления расширяющегося газа, рвался, второй с грузом лопнувшей оболочки и метеорографом тотчас начинал плавно снижаться. Оставшийся невредимым шар, будучи хорошим ориентиром, очень облегчал поиски метеорографа.

Когда же метеорографы снабдили специальными поплавками, спаренные шары-зонды стали запускать и над морем.

С большим успехом использовал шары-зонды французский ученый, метеоролог и аэролог, академик Тейсеран де Бор, исследования которого явились целой эпохой в развитии мировой метеорологии.

В 1896 году Тейсеран де Бор организовал первую во Франции аэрологическую обсерваторию, приступив к подъему сначала воздушных змеев, а затем - начиная с 1898 года - шаров-зондов, способных достигать несравненно большей высоты. Подъем шаров-зондов он предложил визировать одновременно с двух наземных пунктов наблюдения. Это позволяло более точно определять и направление и скорость их подъема, а стало быть, направление и скорость ветра. К 1906 году Тейсераном де Бором было проведено 1100 таких подъемов и наблюдений за ними. Результаты этих исследований привели ученого к открытию особого слоя атмосферы - стратосферы, названной так по его предложению.

Продолжая изучение общей циркуляции атмосферы, Тейсеран де Бор в 1907-1909 годах одним из первых организовал запуск беспилотных аэростатов за полярным кругом. Всего за это время было запущено семьдесят два шара, некоторые из них достигли высоты 25000 метров.

Не ограничиваясь этим, Тейсеран де Бор осуществляет аэрологические исследования также и в открытом море.

В 1908 году подобные исследования проводила немецкая аэрологическая экспедиция под руководством профессора Берсона, изучавшая состояние атмосферы в прибрежных районах и континентальных областях экваториальной Африки, расположенных в зоне между пассатами и муссонами. При подъеме одного из шаров-зондов на высоту 19300 метров метеорограф впервые зафиксировал температуру 84 градуса ниже нуля. Тогда это была самая низкая температура, зарегистрированная в земной атмосфере. Уже в наше время, когда с помощью радиозондов и ракет начались подробные исследования высоких слоев атмосферы, здесь были отмечены еще более низкие температуры.

Стремясь избежать опасностей, подстерегавших аэронавтов, и сделать шары-зонды обычным инструментом в метеорологических исследованиях, наконец, чтобы удешевить такие исследования и одновременно, повысить их точность, ученые все чаще и чаще стали использовать эти маленькие аэростаты.

В 1909 году одними из первых начали устраивать периодичные подъемы шаров-зондов с интервалом в один час английские метеорологи в Манчестере.

Вскоре шары-зонды, снабженные приборами, вошли в обиход почти всех аэрологических и метеорологических станций мира.

Благодаря непрерывности и детальности записи метеоинформации шары-зонды дали очень много в изучении и познании атмосферных процессов, хотя они и не нашли применения в оперативной службе погоды. (Опустившиеся на землю приборы с записями наблюдений, как правило, возвращаются к ученым спустя довольно длительное время. Часть зондов и вовсе не удается найти.) Зато, например, при изучении структуры высоких слоев атмосферы они были незаменимы.

Шары-зонды используются и поныне, продолжая служить науке, несмотря на то, что у них появился сильный конкурент - несравненно более совершенные радиозонды, не требующие розыска аппарата, поскольку во время дрейфа они сами передают на землю информацию с помощью миниатюрного радиопередатчика.

Высота, на которую поднимаются современные шары-зонды, зависит главным образом от объема и качества их резиновых оболочек: чем прочнее оболочка и больше ее объем, тем выше поднимается аэростат. Нынешние шары-зонды нередко достигают высоты 40 километров. Но обычно их "потолок" - 30-35 километров.

Наряду с шарами-пилотами и шарами-зондами большое распространение получили привязные аэростаты.

В отличие от обычных сферических, или свободных, аэростатов, которым сильный ветер может стать помехой только перед стартом и при посадке, привязные аэростаты, поднимающиеся сравнительно невысоко над землей, должны хорошо противостоять воздушным течениям, и поэтому они должны иметь более выгодную в аэродинамическом отношении, обтекаемую форму.

Классический пример такого привязного аэростата - аэростат Парсеваля (назван так по имени конструктора немецкого инженера фон Парсеваля), имеющий хорошо обтекаемую оболочку китообразной формы. Конфигурация аэростата Парсеваля благодаря его отличным аэродинамическим качествам стала канонической.

Привязные аэростаты оказались незаменимыми при исследовании суточных колебаний в состоянии атмосферы, .несмотря на то что высота подъема таких аппаратов сильно ограничивается не только весом оболочки и корзины с наблюдателями и приборами, но и весом троса, который удерживает их у земли. После того как был изобретен телефон, нередко к этому тросу присоединялся и телефонный провод.

Отмечая важную роль привязных аэростатов в метеорологических исследованиях, русский ученый М. А. Рыкачев в 1872 году писал:

"Изучение закона распределения температуры и других метеорологических элементов на разных высотах атмосферы возможно будет только тогда, когда наблюдения над этими элементами будут производиться не случайно и урывками, как это делалось до сего времени, но регулярно и ежедневно в определенные часы с помощью привязного шара".

В роли привязных аэростатов - и на суше, И на море - в хорошую погоду часто использовались и свободные аэростаты. Вспомним, что именно на привязном шаре, прежде чем отправиться в свободный полет, впервые поднимались над землей еще Пилатр де Розье и д Арланд.

Интересный пример использования свободного аэростата в роли привязного находим в русской практике.

...Осенью 1893 года при переходе из Ревеля в Гельсингфорс при невыясненных обстоятельствах погиб русский броненосец "Русалка". Вместе с кораблем бесследно исчез и его экипаж; - 186 человек, все - от матросов до командира. Поиски, проведенные военными моряками тою же осенью, оказались безрезультатными.

Летом следующего года в предполагаемый район исчезновения "Русалки" отправилось транспортное судно "Самоед", на борту которого разместилась команда военных аэронавтов во главе с поручиком В. А. Семковским, в будущем видным деятелем отечественной аэронавтики.

При подходе к району поисков шар поднимался на высоту от 200 до 430 метров и оставался там, увлекаемый кораблем. При встречном ветре и в бейдевинд (когда ветер дул по направлению к курсу судна под углом менее 90 градусов), шар буксировался со скоростью до двух-трех узлов, а при попутном - до семи. Находившиеся в корзине наблюдатели, имея в руках карту, внимательно осматривали окружающую акваторию. Каждые два-три часа шар опускался на палубу и наблюдатели сменялись.

Почти всегда в корзине аэростата, кроме аэронавта, находился и один из морских офицеров. Наблюдения велись с помощью биноклей либо невооруженным глазом. Ежедневно обследовался участок площадью 30-40 квадратных миль. "Дальность видимого с шара горизонта в море весьма обширна и простиралась... до 75-80 верст", - отмечал Семковский.

К сожалению, поиски оказались безуспешными (броненосец был случайно найден лишь спустя сорок лет после этого на глубине 73 метров). Однако экспедиция Семковского многому научила и самих аэронавтов, и моряков.

"Из выслушанных мнений офицеров-моряков, подымавшихся на шаре, я мог вывести следующее. Все признают полезным введение воздушных шаров во флоте. Большую пользу окажет шар для рекогносцировки расположения неприятельских фортов, батарей, эскадры, входов на рейды, проходов между островами и пр. Никакие разведывательные суда исполнить этого не в состоянии.

....Участие воздушного шара в гидрографических работах послужит к некоторому ускорению работ... шар послужит значительным средством к достижению поразительной быстроты для обследования указанного водного пространства промером с целью безопасного судоходства", - докладывал В. А. Семковский в VII отделе Русского технического общества.

В 1902 году привязной аэростат использовался в первой антарктической экспедиции Скотта. Начальник экспедиции капитан английского Королевского флота Роберт Скотт сам занял место в корзине воздушного шара. "Поднявшись на высоту 800 футов, он обнаружил, что поверхность ледника представляет собой не плоскую равнину, как он полагал, а неровную местность, изборожденную ледяными волнами, шедшими с востока на запад параллельно кромке ледника".

Почти одновременно то же самое предприняли участники германской антарктической экспедиции на судне "Гаусс". И притом очень удачно: ими был открыт остров Дригальский, расположенный в море Дейвиса (неподалеку от нынешней советской станции Мирный).

Достоинства привязных аэростатов столь несомненны, что они и поныне остаются на вооружении науки.