Кіріспе

Американдық химик және метеоролог Винсент Джозеф Шефер (4 шілде, 1906 – 25 шілде, 1993) – бұлттарды жасанды түрде жауын-шашынға шақыру әдісін (бұлтты себу) жасаған американдық химик және метеоролог. 1946 жылғы 13 қарашада General Electric Research Laboratory зертханасындағы қызметкер ретінде Шефер Беркшир тауларындағы бұлттарды құрғақ мұзбен себу арқылы өзгертіп, жауын-шашын тудырды. Ол жоғары білімі болмаған, өздігінен білім алған, бірақ 14 патенттің авторы атанды.

Жеке өмір

Шеферлер отбасы Нью-Йорктің Шенеқтади қаласында тұрды, ал анасының денсаулығына байланысты 1921 жылдан бастап отбасы жазғы сапарларды Адирондак тауларына жасады. Винсент Шефердің Адирондакс тауларымен өмір бойы байланысы болды, сонымен қатар жаяу серуендеу, табиғат тарихы және археологиямен қызығушылықтары болды. Жастық шағында ол жергілікті тайпаның негізін қалады және тайпаның бірнеше мүшесімен бірге «Археологиялық зерттеулер» атты газет жазып, басып шығарды. Шефер осы басылым арқасында Шенеқтади аймағындағы көптеген белгілі тұлғалармен танысты, соның ішінде General Electric Research Laboratory докторы Уиллис Родни Уитнимен. 1920 жылдардың соңы мен 1930 жылдардың басында Шефер жеке кітапханасын табиғат тарихы, ғылым және өзге де қызығушылықтары бойынша толықтырып, көп оқыды. Ол сондай-ақ өзінің көптеген қызығушылықтарын бөліскен адамдармен бірге топтар ұйымдастырды: 1929 жылы Мохок аңғарының жаяу серуендеу клубы, 1931 жылы Нью-Йорк археологиялық қауымдастығының Ван Эппс Хартли бөлімшесі және 1933–34 жылдары Адирондак тауларындағы шаңғы трассаларына пойыз қатынасын ұйымдастырған Шенеқтади қысқы спорт клубы. 1931 жылы Шефер Нью-Йорктің Ұзақ жолын (Нью-Йорк қаласынан басталып, Адирондак тауларындағы Уайтфейс тауында аяқталатын жаяу серуендеу жолы) құру бойынша жұмыс бастады. Осы кезеңде Шефер табиғат тарихы тақырыбында ересектерге білім беру бағдарламаларын жасады, бұл оған қоғамда сөйлеуге мүмкіндік берді. Осы көптеген іс-шаралар арқылы Шефер таныстарын кеңейте берді, соның ішінде General Electric компаниясының инженері және Адирондакс тауларын қорғауға берілген Джон С. Апперсонмен танысты. Апперсон Шеферді GE Research Laboratory ғалымы Ирвинг Лангмуирмен таныстырды, ол 1932 жылы беттік химия саласындағы еңбегі үшін Нобель сыйлығын алды. Лангмуир Шефердің шаңғымен және табиғатта болуға деген сүйіспеншілігін бөлісті. Зейнеткерлікке шыққаннан кейін Шефер фотограф Джон Деймен бірге «Атмосфераға арналған далалық анықтамалық» (1981) атты Peterson Field Guide сериясының кітабын жасады. Консалтингтік жұмысын жалғастырумен қатар, Шефер өмір бойы қызығушылық танытқан мәселелеріне, мысалы, қоршаған орта мәселелеріне, табиғат және жергілікті тарихқа көбірек уақыт бөлуге мүмкіндік алды. Ол Нью-Йорк штатының солтүстігіндегі табиғи орта және адамның оған тигізетін әсері туралы көптеген мақалалар жазып, көптеген баяндамалар жасады. Сондай-ақ, ол Мохонк қорығы, Вроман мұрны және Ұлы жазық су қоймасы сияқты көптеген жабайы аймақтар мен саябақтарды сақтау үшін күреске көп уақыт арнады. Шефердің голланд шатырлы үйлеріне деген ұзақ мерзімді қызығушылығы оған бір кезде Dutch Barn Miscellany журналын басқаруға және голланд шатырлы үйінің масштабты моделін жасауға мүмкіндік берді. Ол сондай-ақ Шенеқтади және Мохок аңғарындағы алғашқы қоныс аударушылар отбасылары туралы көп зерттеулер жүргізді. Зейнеткерлікке шыққаннан кейін Шефер өзінің ерекше өмірін, уақыт сызықтарын, жарияланбаған автобиографиясын және кейбір зерттеу жазбалары мен фильмдер жинақтарының тізімдерін дайындады. Шефер сондай-ақ өзінің құжаттары мен кітапханасын сақтау мәселесімен айналысты. Ол «Жердің ежелгі терезелері» деп аталатын жобада да жұмыс істеді. Бұл үшін тастарды жұқалап кесу қажет болды, нәтижесінде жартылай өткізгіш эффект пайда болды. Ол мұндай бөліктерді шамшарларға немесе басқа да заттарға орнатып, табиғи тастан жасалған боялған шыны терезе әсерін жасады, соның арқасында тастың геологиялық тарихы ерекше көзге түсті. Бұл жобаның бір бөлігі ретінде Шефер Адирондак тауларының Солтүстік Крик қаласындағы Сент-Джеймс шіркеуі үшін ата-анасының естелігіне арналған 6 метрлік диаметрлі терезе жобалап, салдырды. Шефер 1935 жылдың 27 шілдесінде Лоис Перретке үйленді. Өмірінің соңына дейін олар Шенеқтадидегі Шермерхорн жолында, Шефердің бауырларымен бірге салған Woestyne South деп аталатын үйде тұрды. Шеферлер Адирондак тауларындағы лагеріне Woestyne North деп ат қойды. Шеферлердің Сьюзан, Кэтрин және Джеймс деген үш баласы болды.

General Electric компаниясы

1922 жылы Шефердің ата-анасы одан мектепті тастап, отбасының кірісін арттыру үшін жұмыс істеуін сұрады. Анасының ағаларының кеңесімен Шефер General Electric компаниясындағы төрт жылдық стажер-механик курсына қабылданды. Стажерлік екінші жылында Шеферге Нью-Йорк штатының археологы доктор Артур Паркермен бірге Нью-Йорк штатының орталық бөлігіне экспедицияға қатысу үшін бір айлық демалыс берілді. 1926 жылы Шефер стажерлік курсын аяқтағаннан кейін General Electric Research Laboratory машина жасау цехында жұмыс істеуге жіберілді, онда ол бір жыл бойы білікті құрал жасаушы ретінде жұмыс істеді. Құрал жасаушының жұмысынан көңілі толмаған Шефер, сыртқы ортада жұмыс істеу және саяхаттау тілегін қанағаттандыру үшін 1927 жылы Огайо штатының Кент қаласындағы Davey Tree Surgery институтына алдымен хат арқылы оқуға түсті. Мичиган штатында қысқа уақыт жұмыс істегеннен кейін Шефер Шенектади аймағына қайта оралуды сұрады және біраз уақыт дербес ландшафт дизайнері ретінде жұмыс істеді. 1929 жылы GE Research Laboratory директоры Роберт Палмердің кеңесімен Шефер өсімдіктер питомнигін ашуға серіктес болу мүмкіндігінен бас тартты және оның орнына Research Laboratory машина жасау цехына қайта оралды, бұл жолы модель жасаушы ретінде. Research Laboratory машина жасау цехында Шефер Лангмуир мен оның ғылыми әріптесі Кэтрин Б. Блодгет үшін жабдықтар жасады. 1932 жылы Лангмуир Шеферді өзінің ғылыми көмекшісі болуға шақырды. Шефер келісім берді және 1933 жылы Лангмуир, Блодгет, Уитни және басқалармен бірге Research Laboratory және General Electric ұйымында ғылыми-зерттеу жұмыстарын бастады. Лангмуир, Блодгет және басқалармен бірге, сондай-ақ жеке Шефер өзі зерттеген салалар бойынша көптеген есептер жариялады, оларға беттік химия әдістері, электрондық микроскоп әдістері, поляризация, мұздың әртүрлі беттерге деген тартымдылығы, белок және басқа моноқабаттар, белок пленкаларын зерттеу, теледидар түтігінің жарықтығы және субмикроскопиялық бөлшектер кірді. Шефердің беттік ғылымға жасаған ұзақ мерзімді үлесі – 1938 жылы оның және Лангмуирдің (кейіннен Лангмуир-Шефер әдісі деп аталды) моноқабатты субстратқа бақыланатын түрде ауыстыру әдісін сипаттауы болды. 1938 жылы ғылыми қызметкер болып тағайындалғаннан кейін Шефер Лангмуирмен көптеген жобалар бойынша тығыз жұмыс істеді, олар Лангмуирдің ұлттық консультативтік комитеттерге қатысуы арқылы, әсіресе Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі және соғыс жылдарындағы әскери мәселелерге қатысты қол жеткізгенімен байланысты болды. Бұл жұмысқа газ маскаларының темекі фильтрациясы, су асты кемелерін екі құлақты дыбыспен анықтау және түтін генераторларын пайдалана отырып жасанды тұман жасау туралы зерттеулер кірді – бұл жоба әскери бақылаушылар үшін демонстрациямен Шохари аңғарындағы Вруман мұртында жемісті нәтиже берді. Лангмуирдің көмекшісі болып жұмыс істеген жылдары Лангмуир Шеферге өзінің зерттеу жобаларын жүргізуге мүмкіндік берді және оны ынталандырды. Мысалы, 1940 жылы Шефер жеке қар түйіршіктерінің жұқа пластикалық қаптамамен көшірмесін жасау әдісін жасағандығымен танымал болды. Бұл жаңалық оған танымал журналдарда бүкіл елге танымал болуына және оның процедурасын қайталауға тырысқан көптеген студенттермен бірге көптеген хаттар алуына себеп болды. 1943 жылы Шефер мен Лангмуирдің зерттеулерінің басты бағыты тұнбалау статикасына, ұшақ мұздануына, мұз ядроларына және бұлт физикасына ауысты, олардың көптеген тәжірибелері Нью-Гэмпширдегі Вашингтон тау обсерваториясында жүргізілді. 1946 жылдың жазында Шефер өзінің эксперименттік "салқын қорабының" кейбір зертханалық сынақтар үшін тым жылы екенін анықтады. Жұмысын бастауға бейілді болған ол "құрғақ мұзды" (қатты CO2) тауып, оны "салқындату қорабының" түбіне салды. Тынысымен бұлт жасап, ол бірден көк түске айналған, бұрын-соңды көрінбеген көк түске айналған миллиондаған микроскоптық мұз кристалдарын байқады, олар оны жарық камерада көзді жұмып қалдырды. Ол барлық бұрынғы тәжірибелерде жасырынған принципке тап болды – судың температурасы мен ылғалдылығының кенеттен өзгеруінің супер салқындатылған суда миллиардтаған мұз ядроларын спонтанды түрде тудыратын ынталандыру әсері. Көптеген қайта-қайта жүргізілген тәжірибелер нәтижесінде ол супер салқындатылған бұлттарды құрғақ мұзбен "тұқымдау" әдісін тез дамытты. 1946 жылдың қарашасында Шефер ұшақпен табиғи бұлтты себудің сәтті сынағын өткізді – мұз бен қардың керемет әсерімен. Бұл нәтиже көптеген жаңа хаттарға әкелді, бұл жолы қар мен су сұраған адамдар мен компаниялардан, сондай-ақ жергілікті ауа райын жақсарту үшін ауа райын өзгерту бойынша жұмыс істеген әлемнің ғалымдарынан келді. Шефердің жаңалықтары бұлтты тұқымдау арқылы табиғатқа араласудың дұрыстығы туралы пікірталасқа да әкелді. Сонымен қатар, сәтті өріс сынағы GE Research Laboratory-іне бұлтты тұқымдау және ауа райын өзгерту бойынша қосымша зерттеулерді қаржыландыру үшін федералдық қаражат алуға мүмкіндік берді. Шефер Project Cirrus зертханалық бөлімінің үйлестірушісі болды, ал әскери-әуе күштері мен теңіз күштері өріс сынақтарын жүргізуге және Research Laboratory-де қолданылған деректерді жинауға ұшақтар мен ұшқыштарды ұсынды. Шенектади аймағында, сондай-ақ Пуэрто-Рико және Нью-Мексикода өріс сынақтары жүргізілді. Project Cirrus жобасымен айналысқан әскери ұшқыштар Корей соғысымен байланысты міндеттерге тағайындалғаннан кейін GE жоба мен жасалған жаңалықтар туралы толық есептер дайындалғаннан кейін Project Cirrus тоқтатылуын ұсынды. Соңғы Project Cirrus есебі 1953 жылдың наурыз айында жарияланды.

Муниталп қоры

Project Cirrus жобасы аяқталып жатқанда, Шаферге Вернон Крадж Munitalp Foundation қорғаншыларының атынан Munitalp метеорологиялық зерттеу бағдарламасында жұмыс істеу туралы ұсыныс жасады. Бір кезде Шафер Ғылыми-зерттеу зертханасында да, Munitalp-та да жұмыс істеді, ал 1954 жылы Ғылыми-зерттеу зертханасынан шығып, Munitalp-тың ғылыми-зерттеу директоры болды. Munitalp-та Шафер АҚШ Орман шаруашылығы қызметімен бірлесіп, Идахо штатының солтүстігіндегі Прист-Ривер эксперименталды орман шаруашылығында белгілі өрт зерттеушісі Гарри Т. Гисборнмен бірге Skyfire жобасы бойынша жұмыс істеді. Бұл жоба найзағайлардағы молнияның пайда болуын өзгерту үшін бұлттарды жасанды жаңбырландырудың мүмкіндіктерін анықтауға бағытталған. Skyfire жобасының бастауы Project Cirrus жобасының алғашқы кезеңдерінде қалыптасқан Орман шаруашылығы қызметі мен Шафер арасындағы байланысқа дейін жетеді. Munitalp-та жұмыс істеген кезінде Шафер мобильді атмосфералық зерттеу зертханасын және бұлттардың уақыт өте келе түсірілген фильмдерін жасаумен де айналысты. Шафер 1958 жылы Munitalp-тан кетіп, Foundation-мен Кенияға көшу туралы ұсыныстан бас тартты, бірақ содан кейін бірнеше жыл Munitalp-тың кеңесшісі болып қалды.

Ғылыми білім беру

Мунтальптан кеткеннен кейін Шефердің мансабы ғылыми білім беруге бұрылды, бұл оған тәжірибе және байқаудың кітаптан алу білімінен артық екендігіне сенімін іс жүзінде қолдануға мүмкіндік берді. Ол Америка метеорологиялық қоғамы және Табиғи ғылым қорымен бірлесіп, білім беру фильмдері бағдарламасы мен Табиғи ғылымдар институтының жазғы бағдарламаларын әзірлеуде жұмыс істеді. Бұл бағдарламалар орта мектеп оқушыларына ғалымдармен бірге жұмыс істеуге және өздерінің далалық зерттеулерін мен тәжірибелерін жүргізуге мүмкіндік берді. 1959 жылдан 1961 жылға дейін Шефер Коннектикут штатындағы Лумис мектебінде Атмосфера ғылымдары орталығының директоры болды. 1970 жылдары ол 8-10 зерттеуші ғалымдар үшін Йеллоустоун ұлттық паркіне жыл сайынғы қысқы экспедицияларды ұйымдастырып, басқарды. Ондағы көптеген гейзерлер, соның ішінде «Ескі адал» гейзері, көп мөлшерде суытылған бұлттарды жасады. Мұндағы -20.50 градус Фаренгейт температурасы жиналған зерттеушілерге құрғақ мұз бен күміс йодидін пайдаланып, суды жер бетінде мұз кристалдарына айналдыру бойынша көптеген тәжірибелер жүргізуге мүмкіндік берді. Температура мен мұз кристалдарының пайда болуы гало және коронаның толық спектрін тікелей байқауға мүмкіндік берді.

Атмосфералық ғылымдар ғылыми орталығы (ASRC), Олбэн университеті, Нью-Йорк мемлекеттік университеті

1962 жылдан 1968 жылға дейін НСИ бағдарламасы Олбанидегі Нью-Йорк мемлекеттік университетінің (сол кезде Олбани университеті, Нью-Йорк мемлекеттік университеті деп белгілі болған) Атмосфералық ғылымдар зерттеу орталығының (ASRC) қолдауымен Шефердің басшылығымен жалғасты. Осы кезеңде Шефер көптеген компаниялар, мемлекеттік мекемелер және университеттерге консультациялық қызметтер көрсетуін жалғастырды. Бұл консультациялық қызмет Шефердің мансабының басым бөлігін құрады және 1976 жылы ASRC-ден зейнеткерлікке шыққаннан кейін де жалғасты. Шефер 1960 жылы ASRC құруға көмектесті және 1966 жылға дейін оның ғылыми-зерттеу директоры болып қызмет етті, содан кейін директор атанды. Шефер ASRC-ге жоғары білікті атмосфералық ғылым зерттеушілерін тартты, олардың көпшілігімен ол GE және Munitalp компанияларында жұмыс істеген кезде танысқан. Бернард Воннегут, Реймонд Фальконер және Дункан Бланшард – барлығы Project Cirrus жобасының қатысушылары және ASRC-ге Шефермен бірге келді. ASRC-дегі жылдары NSI жазғы бағдарламаларымен қатар, Шефер атмосфералық ғалымдар үшін жыл сайын қаңтар айында ашық лаборатория ретінде пайдаланатын Йеллоустоун ұлттық паркіне зерттеу экспедицияларын ұйымдастырды. 1970 жылдары Шефердің ғылыми қызығушылықтары күн энергиясы, аэрозольдер, газдар, ауа сапасы және атмосферадағы ластану бөлшектеріне аударды. Оның осы салалардағы жұмысы 1978 жылы «Жаһандық масштабтағы ауа сапасы» атты үш бөлімнен тұратын есеппен аяқталды. Сонымен қатар, 1970 жылдары Шефер Америка ғылым академиясының Chautauqua қысқа мерзімді курстарында ғылым оқытушыларына сабақ берді.