Барлық табиғи құбылыстардың арасында жаңбыр адамдардың басым бөлігі үшін, мүмкін, ең таныс және ең аз жұмбақ нәрсе. Біз оны балалықтан білеміз және осы процестің физикасы, химиясы мен ауқымы туралы ойлануды баяғыда-ақ тоқтаттық. Сонымен бірге су – атмосфералық жауын-шашын түзуге қабілетті жалғыз зат емес, конденсация мен гравитация заңдары әмбебап болып табылады және ең алуан қосылыстар үшін бірдей жұмыс жасайды. Күн жүйесінің басқа денелерінде «жаңбыр» сұйық метаннан, балқыған темірден немесе концентрлі күкірт қышқылынан тұруы мүмкін – бұл ғылыми фантастика емес, нақты астрономиялық бақылаулардың нәтижесі. Басқа планеталардың жауын-шашынын зерттеу ғалымдарға тек алыс әлемдерді ғана емес, атмосфералық процестердің табиғатын тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. Назарларыңызға – жаңбыр туралы он бес дерек, жерлік те, жерден тыс та.
- Жаңбыр тамшысының төменгі жағы сүйірленген «жас тамшысы» тәрізді таныс бейнесі – суретшілер мен мультипликаторлар тарататын тұрақты қате түсінік. Диаметрі екі миллиметрге дейінгі ұсақ тамшылар бет керілу күшінің әсерінен іс жүзінде мінсіз шар пішінін алады. Одан ірілеу үлгілері – екіден бес миллиметрге дейінгілер – ағын ауамен деформацияланып, астыңғы жағы жалпақ басылған нанға ұқсай бастайды. Бес миллиметрден асатын тамшылар тұрақсыз болады және іс жүзінде бірден бірнеше ұсақ бөлікке бөлінеді.
- Венера атмосферасының жоғарғы қабаттарында – биіктігі 45-тен 60 шақырымға дейін – күкірт қышқылды тұман нақты тамшыларға конденсацияланып, төмен қарай түсе бастайды. Планета бетіне бұл жауын-шашын ешқашан жетпейді, температурасы 400 градустан асатын раскалённые төменгі қабаттар қышқылды жерге жеткізбей буландырып жібереді. Бұл құбылысты «вирга» деп атайды – ауада буланып кететін жауын-шашын түрі – ол Жерде де өте құрғақ аудандарда кездеседі, бірақ онда қарапайым судан тұрады. Осылайша Венера тоқтаусыз қышқылды айналым жағдайында болады, жауын-шашын топырақпен ешқандай жанаспайды.
- Сатурнның серігі Титан тығыз азот атмосферасына ие және Күн жүйесінде Жерден өзге жер бетінде тұрақты сұйықтық айналымы бар жалғыз тіршілік кеңістігі болып табылады. Мұнда судың рөлін метан атқарады – ол беттік көлдерден буланады, бұлттарда конденсацияланады және теріс 179 градус температурасында жауын-шашын түрінде жауады. 2005 жылы Титанға қонған «Гюйгенс» зонды жер бетінде жуылған арналар мен ойықтар түрінде метандық жаңбырдың жақындағы іздерін тіркеді. Титандағы метан тамшылары тығызырақ атмосфера мен азырақ ауырлық күші салдарынан жерлік жаңбырға қарағанда баяуырақ түседі – желсіз ауа-райындағы қар үлпектеріндей.
- WASP-76b экзопланетасы бізден 640 жарық жыл қашықтықта орналасқан және өз жұлдызына сонша жақын айналады, күндізгі жағының температурасы темірді газ тәрізді күйге өткізетін 2 400 градусқа жетеді. Түнгі жағы анағұрлым суық болғандықтан, темір булары сол жерде конденсацияланып, металл жаңбыры болып жауады. Астрономдар бұл әсерді 2020 жылы спектроскопиялық бақылаулар арқылы ашты, планетаның атмосферасында тән темірлік «қолтаңбаларды» тіркеді. Мұндай айналым жерлік су айналымын тудыратын сол физикалық процестің шеткі нұсқасы болып табылады.
- Диаметрі шамамен екі миллиметрлік тамшы секундына шамамен тоғыз метр шекті жылдамдыққа жетеді де, одан жылдамдамайды – ауа кедергісінің күші Жердің тартылыс күшімен теңеседі. Атмосферасыз сол тамшы екі шақырым биіктіктегі бұлттан түсіп, бетке секундына шамамен 200 метр жылдамдықпен – ірі калибрлі оқтың жылдамдығымен – соғылар еді. Марста атмосфера анағұрлым сирек болғандықтан, гипотетикалық жауын-шашын сол жерде жерлік жағдайдағы ұқсас тамшыларға қарағанда әлдеқайда тезірек түсер еді. Дәл марсиандық ауаның сиреклігі сол жердегі кез келген ықтимал жаңбырды қорғалмаған беттер үшін анағұрлым жойқын ете алады.
- Алғашқы жаңбырдан кейін немесе оның басталуы кезінде пайда болатын тән хош иісті тамшылардың өзі емес, геосмин қосылысын бөлетін ерекше бактериялар – топырақ актиномицеттері шығарады. Жаңбыр тамшыларының топыраққа соғылуы микроскопиялық ауа көпіршіктерін жасайды, олар жарылып, геосминді аэрозоль түрінде атмосфераға шығарады. Адам мұрны бұл затты триллионның бес бөлігі шоғырлануда сезе алады – бұл табиғаттағы ең өткір қабылданатын иістердің бірі. Кейбір эволюциялық биологтар бұл сезімталдықты көне бейімделу деп санайды, біздің бабаларымыз жақындап келе жатқан жаңбырдың иісімен су көздерін таба алған.
- Нептунның ішкі қабаттарындағы қысым сонша зор, көміртек онда метан мен сутек қоспасынан тікелей кристалдана алады. Пайда болған алмас кристалдары гравитация әсерінен планета ядросына қарай баяу шөгеді – бұл шын мәнінде қатты жауын-шашынның бір түрі. Болжамның эксперименттік дәлелі 2017 жылы ғалымдар ұқсас қысым мен температураны зертханалық жағдайда жаңғырткан кезде алынды. Нептун мен Уранда алмасты «жаңбыр» уақыт өте осы әлемдердің әрқайсысының ядросы айналасында тығыз қабат қалыптастыруға жеткілікті қарқынды болуы мүмкін.
- Үндістанның Мегхалая штатындағы Маусинрам ауылы жыл сайын шамамен 11 870 миллиметр жауын-шашын қабылдайды – бұл мекендер арасындағы танылған әлемдік рекорд. Салыстыру үшін айтсақ, Мәскеуде жылына шамамен 700 миллиметр, ал Атакама шөлінің орталық аудандарында бір миллиметрден де аз жауын-шашын түседі. Мегхалайдың рекордтық ылғалдылығының себебі – Бенгал шығанағынан ылғалды ауаны тікелей тік таулы баурайларға тасымалдайтын муссондар. Жергілікті тұрғындар жағдайға баяғыда бейімделді және денені іс жүзінде толық жабатын бамбук пен пальма жапырақтарынан тоқылған алып қорғаныш қолшатырлар жасайды.
- Қарапайым жаңбыр суы әлсіз қышқыл болады – еріген көмірқышқыл газы pH мәнін шамамен 5,6-ға жеткізеді, – бірақ өнеркәсіптің күкірт пен азот оксидтерінің шығарындылары оны 4,0-ге дейін және одан да төмен түсіреді. Қышқыл орта мәрмәрдың негізін құрайтын кальций карбонатымен реакцияға түсіп, еритін гипс түзеді, тас беті сөзбе-сөз жуылып кетеді. Грекияның Парфенон ғимараты екі жарым мың жылға жуық іс жүзінде зақымсыз тұрды, алайда соңғы жарты ғасырда дәл қышқыл жауын-шашынның салдарынан айтарлықтай зиян шекті. Орталық Еуропаның қылқан жапырақты ормандары 1980-жылдары тұтас таулы баурайлармен қырылды – бұл сол жойқын процестің тікелей салдары.
- Найзағай разряды атмосфералық азот молекулаларын үзіп, оларды оттекпен оксидтерге қосылуға мәжбүрлейді, олар жаңбыр тамшыларында еріп, жауын-шашынмен бірге топыраққа жетеді. Найзағай жыл сайын осылайша планетаның топырақтарына гектарына үш-сегіз килограмм азот жеткізеді. Өнеркәсіптік тыңайтқыштар пайда болғанға дейін бұл тетік өсімдіктер үшін қоректік заттың басты табиғи көздерінің бірі болды. Найзағайлы аймақтар тарихи тұрғыдан дәл осы себептен жоғарырақ табиғи топырақ құнарлылығымен ерекшеленген.
- Бұлттарды себу технологиясы 1940-жылдардан бері бар және су буының конденсация ядролары ретінде қызмет ететін күміс йодидін немесе құрғақ мұзды шашуға негізделген. Қытай бұл әдісті барлық елдерге қарағанда кеңірек пайдаланады, 2008 жылғы Олимпиада алдында биліктер жауын-шашын ашылу салтанатына дейін жауып өтуі үшін арнайы операциялар жүргізді. Атмосферада жеткілікті ылғал болмаса, технология дәрменсіз – реагент жоқтан су жасамайды, бар буының конденсациясын ғана жеделдетеді. Кейбір мемлекеттер бұлттарды себуге құқықтық шектеулер енгізді, көршілерінің осылайша өздерінің жаңбырын «ұстап» алуынан сақтанды.
- Жауын-шашынның біркелкі шуы «қызғылт шу» деп аталатын спектрге сәйкес келеді, онда төмен жиіліктер жоғарыларынан басым болады және мидың қауіпсіз бейтарап сигнал ретінде қабылданады. Мұндай дыбыстық фон мазасыздыққа жауапты құрылым – бадамша денешіктің белсенділігін төмендетеді, бұл жаңбыр дыбысының босаңсытқыш әсерін физиологиялық тұрғыдан түсіндіреді. Зерттеулер адамдардың табиғи шығу тегіндегі біркелкі шу астында тезірек ұйықтап, терең ұйқыда болатынын көрсетеді. Дәл осымен ұйқыны жақсарту құралдары санатындағы жаңбыр жазбалары бар қолданбалардың орасан зор танымалдылығы түсіндіріледі.
- Жаңбыр тамшысы конденсация ядросының айналасында пайда болады – шаң, күйе, теңіз тұзы немесе тозаң бөлшегі ол бүкіл түсу барысында тамшының ішінде қала береді. Жол-жөнекей тамшы атмосфера газдарын – көмірқышқыл газын, күкірт диоксидін, азот оксидтерін – қосымша ерітіп, химиялық құрамын өзгертеді. Өнеркәсіптік қалалардың ластанған ауасында жаңбыр суы бетке жетпей-ақ ауыр металдар, органикалық қосылыстар және микропластик қамтуы мүмкін. Дәл осы себептен жауын-шашынды ішуге жинау оның кажанды табиғи тазалығына қарамастан сүзуді қажет етеді.
- Марс роверлері мен орбиталық аппараттар қызыл планетада тармақталған өзен аңғарларын, дельта тәрізді түзілімдерді және тек су қатысуымен пайда болатын минералдардың шөгінділерін тіркеді. Үш-төрт миллиард жыл бұрын бұл планета тығызырақ атмосфераға және жер бетінде сұйықтықтың болуы үшін жеткілікті қысымға ие болды. Геохимиялық модельдер сол кездегі марсиандық жаңбыр вулкандық белсенділіктен атмосферада едәуір күкірт диоксиді болуына байланысты қышқылдырақ болғанын болжайды. Атмосфералық қабатының басым бөлігін жоғалту бір кезде ылғалды болған планетаны жаңбыр орнына тек жұқа көмірқышқыл шоғырлары пайда болатын мұздаған шөлге айналдырды.
- Күн сәулесі мұхиттар бетінен суды булайды – барлық булану көлемінің шамамен 86 пайызы, – су буы жоғары көтеріледі, суиды, бұлттарға конденсацияланады және жауын-шашын түрінде бетке қайтады. Судың орташа молекуласы жаңбыр немесе қар болып қайта жаумай тұрып атмосферада шамамен тоғыз тәулік болады. Басқа планеталарда ұқсас айналымдар өзге заттар үшін бар – Титандағы метан, Венерадағы күкірт қышқылы, – бұл «айналым» ұғымын әмбебап атмосфералық принципке айналдырады. Жерлік су циклы жыл сайын шамамен 500 000 текше шақырым ылғалды тасымалдайды, тіршілікті WASP-76b-де темір жаңбыры жауғандай өзгермес бірқалыптылықпен ұстап тұрады.
Жаңбыр, барлық қарапайымдылығына қарамастан, біз әдетте қабылдайтыннан анағұрлым алуан түрлі және физикалық тұрғыдан бай құбылыс болып шығады. Жерлік жауын-шашынды олардың инопланетарлық ұқсастарымен салыстыру атмосфералық айналымның жергілікті температура мен қысым жағдайында булана және конденсациялана алатын кез келген заттармен жұмыс жасайтын әмбебап тетік екенін айқын көрсетеді. Экзопланеталардағы темір жаңбырын, Титандағы метан нөсерін және мұз алыптарындағы алмас жауын-шашынды ашу «ауа-райы» деген ұғымды жерлік тәжірибе шегінен күрт кеңейтті. Осы алуантүрліліктті түсіну Ғаламат туралы біздің ұғымымызды байытып қана қоймайды, жерлік су айналымын тіршілік көзіне айналдырған жағдайлардың қаншалықты бірегей және нәзік екенін тереңірек сезінуге мүмкіндік береді. Осы тепе-теңдікті сақтау – қазіргі ғасырда адамзат алдында тұрған ең маңызды міндеттердің бірі.
