Две капли воды похожи, как две капли воды. Но как несходны бывают их пути, их судьбы!
Вечные странницы по суше, по океану и воздуху, эти капли бессчетное число раз меняли свой облик прежде, чем постучались к нам в окно осенней ночью.
Они были и снежинками в небе и кристаллами льда в ледяной горе, плывущей по морю. Они опускались в темные морские глубины и медленно просачивались по тонким трещинам в недрах земли.
Сейчас они пришли к нам с запада, из океана. Солнечные лучи проникали в океанскую толщу и испаряли воду. Эту воду, ставшую паром, подхватил ветер. И воздушный поток понес ее над океаном. Часть ее не добралась до суши и вернулась обратно в океан, а часть достигла материка.
И вот тяжелые капли дождя спускаются на наши крыши, на дорожки сада, на листву деревьев, где каждый листок — как зонтик.
Что с ними будет дальше?
Одни снова пустятся в полет, когда дождь прекратится и пригреет солнце.
Другие побегут в ручьи, а из ручьев в реки.
Им нужно будет время, чтобы добежать до речного русла. Первые отряды — из ближних мест — дойдут скоро, а те, которые упали на землю вдали от реки, доберутся до нее, может быть, только на другой день. Вы и думать забыли о дожде, уже и листва и крыши просохли, а дождевые капли все еще пробираются вниз, к реке. И каждый раз, когда проходит дождь, река отзывается на это: вода в ней сначала поднимается, а потом спадает. По реке проходит волна дождевого паводка.
Если у реки есть притоки, по притокам тоже идут волны. Бывает, что они сходятся вместе и образуют на реке одну большую волну. А по реке волна идет дальше, к морю.
И через несколько дней или недель дождевые капли, которые сейчас падают с неба, добегут до океана, закончив свое странствие по круговому пути:
океан — воздух — поверхность суши — океан |
А будут и такие, которые пойдут другой дорогой — проникнут в глубину почвы.
Их судьбу труднее проследить.
Что делается с дождевой каплей, когда она попадает в почву?
Об этом много спорили учекые.
Некоторые ссылались на наблюдения французского физика Мариотта. Он следил в погребах Парижской обсерватории за каплями дождевой воды, которая просачивалась сквозь своды. Казалось, тут все было ясно.
Дождевая капля становится подземной водой. Подземная вода питает ключи. Ключи бегут в реки. А реки текут в океан.
Так замыкался круговорот:
океан — воздух — дождь — почва — ключ — река — океан |
Но другие возражали: почему же даже после самых сильных дождей ключи не делаются многоводнее? Не значит ли это, что у ключей есть какая-то другая статья прихода, которая не зависит от дождя?
Принялись разыскивать эту таинственную статью прихода. Стали снова разгадывать старую загадку: откуда ключи берут воду?
Немецкий ученый Фольгер дал на это такой ответ: таинственная статья прихода — это подземная роса. Кроме атмосферы, которая над нами, есть и другая, подземная атмосфера,— под ногами у нас, в порах грунта. В эти поры проникает сверху воздух. Принесенная воздухом влага оседает в виде капель росы. Подземная роса собирается в струи и выбегает ключами наружу.
Так ученый вернулся к мыслям Аристотеля. Ведь и Аристотель говорил, что вода не приходит в подземные пещеры сверху, а рождается там, из воздуха. Только огромные пещеры Аристотеля уменьшились в теории Фольгера до размеров крошечных пор.
Во времена Аристотеля теории редко проверялись расчетом. А в наши дни все подвергается испытанию числом.
Попробовали рассчитать, сколько воздуха надо было бы ежесуточно вгонять в почву, чтобы он мог питать своей влагой ключи.
Оказалось, что для этого нужен был бы воздушный слой в целый километр. Да притом еще потребовалось бы огромное давление, чтобы этакую массу воздуха прогнать сквозь крошечные поры... И даже если бы такая перекачка происходила, почва бы от этого разогревалась так сильно, что обжигала бы нам ноги.
Расчет привел к тому, что называется в математике «приведение к абсурду».
Старая загадка оставалась неразрешенной до тех пор, пока за нее не взялся в начале XX века русский ученый А. Ф. Лебедев. Он помирил последователей Мариотта с последователями Фольгера.
Правы и те и другие. У ключей две статьи прихода: одна всем видна — это дождевая вода, а другую не всякий увидит — это незримая подземная роса. В приходо-расходной книге ключей дождевая вода дает больший приход, чем подземная роса.
Но если так, то почему же все-таки вода в ключах не прибывает сразу даже после самых сильных дождей? Почему река отзывается на дождь, а ключ не отзывается?
Потому что под землей вода движется совсем не так, как по земле.
По земле она бежит, а под землей еле-еле ползет.
Вот эти дождевые капли, которые ручьями побежали к реке, доберутся до нее, может быть, еще сегодня. А их спутницы, избравшие себе подземную дорогу, будут ползти много недель, месяцев, а может быть, и лет.
Если дождь выпадает где-нибудь около Тулы, вода пять или шесть лет будет пробираться по тончайшим ходам и трещинам к Москве, к скважинам артезианских колодцев, к нашим водопроводным кранам.
Новый мир открылся перед глазами ученых: мир подземных вод. Ученые увидели, что вода различными способами прокладывает себе путь под землей. Где просторно между комками земли, она быстро стекает с одного комка на другой. Когда ей становится тесно, она медленно просачивается, заполняя все поры сплошным потоком.
А если ей не удается заполнить поры, она облекает зерна грунта тончайшей пленкой, и ток воды идет из пленки в пленку, с зерна на зерно. Грунт кажется сухим. А в самом деле в нем идет незримое движение воды.
У этого медленного движения свои законы. И тут разница не только в скорости. По земле вода всегда бежит сверху вниз, туда, куда ее влечет сила тяжести. А под землей вода может подниматься наверх, вопреки своему весу. Тут воду движут и другие силы: тепло и притяжение молекулы к молекуле.
Впрочем, и под землей вода бежит иногда так же быстро, как по земле. Это бывает там, где в толщах известняка пролегают просторные ходы. Вода струится по этим извилистым ходам подземными реками, разливается в пещерах подземными озерами.
Но и эта вода не уходит из великого круговорота. Иной раз из пещеры среди ущелий вдруг вырывается река. Подземная река становится видимой и несет свои воды в другие реки или в море.
На берегу такой реки жил когда-то в селении Воклюз великий итальянский поэт Петрарка. Там он слагал сонеты, в которых оплакивал смерть Лауры.
Иногда подземная река добирается до моря, так и не показавшись на белый свет. Подземное русло идет прямо к морскому дну. Мутным столбом поднимается речная вода среди прозрачной воды моря.
И капитаны кораблей меняют курс, принимая за отмель эту муть подземного устья.
Так снова смыкается круг:
океан — воздух — суша — подземная река — океан |
Тысячами путей идут водяные капли на земле и под землей, в воздухе и в океане. По дороге они забегают в корни деревьев, поднимают наверх груз солей и, достигнув листьев, снова пускаются в полет.
Они орошают оазисы в пустыне или же, застряв в болоте, с трудом находят дорогу к осушительной канаве. Они бурлят в паровозном котле, они бегут по трубам в дома, они участвуют в самых невероятных превращениях на химическом заводе. Если им встречается мельничное колесо или турбина гидростанции, они мелют муку, зажигают в домах огни, приводят в ход машины.
Тысячу дел проделывают они на своем пути, связывая воедино три великие сферы земли, три мира — атмосферу, гидросферу и литосферу.
Без этих капель-путешественниц не было бы жизни на земле. Значит, не было бы и нас. Без них не было бы ни дождя, ни снега, ни ручьев, ни рек, ни облаков, ни гроз. Достаточно было бы остановить круговорот воды, чтобы наша планета стала мертвой.
Но есть и другой великий круговорот в природе, без которого не было бы и первого. Это круговорот воздуха.
Ведь вся история водяных капель, которая здесь рассказана, началась с того, что воздушный поток подхватил и понес с собой воду.
Воде и воздуху по пути, когда над землей бегут облака. Но вот вода рассталась с воздухом, побежала своим отдельным путем по речному руслу. Можно ли сказать, что теперь ей нет больше дела до воздушных потоков, которые идут над землей?
Нет, у водяных и воздушных рек всегда есть чем поделиться друг с другом. Они обмениваются не только водой, но и теплом. То воздух отдает тепло воде, то вода отдает тепло воздуху.
Отчего реки замерзают поздней осенью и вскрываются весной?
Ни один самый ученый гидролог не мог бы этого понять, если бы он забыл о погоде, о жизни воздуха.
Осенью погода делается холоднее. Холодные воздушные потоки идут над океаном, над сушей и отнимают тепло у воды.
У океана тепла много, он не может замерзнуть. А у северных морей и рек меньше запас тепла. Они покрываются льдом.
Весной дело происходит наоборот. Теплые воздушные потоки отдают тепло воде. На равнинах тают снега. Оттаивает лед у речных берегов. Талые воды сбегают к реке, поднимают лед, разламывают его на куски. Начинается весенний ледоход.
Так жизнь реки отражает в себе жизнь воздуха.
Науку о воде и воздухе делят обычно на две науки.
Но метеоролог не мог бы понять, что такое круговорот воздуха, если бы забыл о воде. А гидролог не мог бы разобраться в круговороте воды, если бы забыл о воздухе.
Круговорот воды и круговорот воздуха — это колеса одной и той же машины, которую приводит в ход могучий двигатель — солнце.
