Работа-игра (дрессировка собак — детекторов запахов)

Когда речь идет об испарении, обычно подразумевается испарение жидкостей. Но твердые тела также испаряются. Испарение твердого тела называется возгонкой или сублимацией. Хорошо испаряющимся твердым телом является, например, нафталин. Нафталин плавится при 80ºС и интенсивно испаряется уже при комнатной температуре. Именно это свойство и определяет его использование для уничтожения моли.

Всякое сильно пахнущее твердое вещество возгоняется в значительной степени — это становится понятно, если мы вспомним, что запах создается молекулами, оторвавшимися от вещества и достигшими нашего носа. Однако, наиболее часты случаи, когда вещество возгоняется столь слабо, что его пары не могут быть обнаружены с помощью самых чувствительных приборов. В принципе, любое, в том числе твердое вещество: металл, стекло, камень и так далее, испаряется. Это можно проиллюстрировать следующим примером: когда хозяйки вывешивают в морозный день мокрое белье на просушку, вода вначале замерзает, а затем лед испаряется и белье высыхает. Если мы органолептически не обнаруживаем возгонки (не ощущаем запаха) того или иного вещества, то это значит лишь, что плотность насыщающего пара этого вещества очень незначительна. Мы уже отмечали, что плотность насыщающего пара зависит от температуры источника запаха. Действительно, можно на практике убедиться, что ряд веществ, имеющих острый запах при комнатной температуре, теряет его при температуре более низкой.

Скорость и характер распространения запаха зависит от состояния атмосферы. Обычно температура воздуха снижается с увеличением высоты над уровнем земли. В норме изменение температуры воздуха по вертикали постоянно и приблизительно равно 1ºС/100 м. При этом некоторый нагретый объем сухого воздуха, всплывающий под действием естественной конвекции, поднявшись на 100 м, охладится на 1ºС вследствие расширения, связанного с уменьшением давления окружающей среды. Следовательно, разница между его температурой и температурой окружающей среды останется постоянной. В этом случае установится стационарный конвективный режим, то есть возникнет устойчивый восходящий поток воздуха. Величина 1ºС/100 м называется адиабатическим температурным градиентом сухого воздуха. Когда температурный градиент окружающей среды выше адиабатического, атмосфера неустойчива, когда он ниже адиабатического — устойчива. Т. е. в первом случае любое возмущение в атмосфере будет, развиваясь, усиливаться, а во втором случае — угасать.

Иногда в атмосфере возникает температурная инверсия, т. е. до определенной высоты температура окружающего воздуха не уменьшается, а растет. Инверсия прижимает запахи к земле не давая им диссипироваться (рассасываться) в атмосфере. Этим объясняется исключительно эффективная работа собак в некоторые дни (особенно с утра).

Рассмотрим некоторые простейшие случаи распространения запахов (так называемый «конус запаха»):

— При слабом ветре и неустойчивой атмосфере образуется завихренная струя запаха. Для нее характерна большая размытость. Благодаря активному перемешиванию воздушных масс в неустойчивой атмосфере запах быстро рассеивается. Расстояние, на котором собака причуивает запах сравнительно невелико.

— При скорости ветра свыше 8 м/с и нейтральной атмосфере струя запаха принимает конусообразную форму (отсюда и выражение «конус запаха»). Запах распространяется по конусу, причем имеет место лишь незначительное перемещение оси струи в горизонтальном и вертикальном направлениях. Собака причуивает запах на значительном расстоянии.

Заметьте, что собака может почуять запах только в том случае, если её нос находится внутри «конуса запаха». За пределами этого конуса молекулы РВ отсутствуют. Т. е. собака может пройти непосредственно под источником запаха и не учуять его, и, в то же время, «схватить» запах на значительном расстоянии, там, где «конус запаха» расширяется до уровня её носа.

— При очень слабом ветре и устойчивой атмосфере наблюдается веерная струя. Запах остается в очень тонком слое, постепенно рассеиваясь в поперечном направлении, по мере того как ветер относит его от источника и он приобретает форму веера.

Условия для появления веерной струи наиболее часто создаются ночью и ранним утром, когда в результате радиационного охлаждения земли возле самой ее поверхности возникают температурные инверсии. В очень устойчивых условиях инверсионного слоя запах не рассеивается ни вверх, ни вниз. Для работы собак-детекторов запахов такие условия особенно благоприятны. После того, как взойдет солнце, и земля прогреется, инверсия исчезает. Метеорологи говорят, что солнце «выжигает» инверсию.

Если в зоне распространения запаха расположено препятствие, за ним может образоваться застойная зона. В этой зоне возникает стационарный вихрь со значительным временем жизни. В застойной зоне происходит аккумулирование запаха. Именно в этой зоне (за стволами деревьев, и другими препятствиями) собака чаще всего «схватывает» запах.

Если скорость движения воздуха значительна, в зоне за препятствием может происходить отрыв вихря.

Вихрь представляет собой устойчивое образование и может переносить запах, практически без уменьшения его концентрации, на значительное расстояние. Однако дискретность (прерывистость) вихрей не позволяет собаке определить направление, в котором находится источник запаха.

Ещё один важный «метеорологический» фактор. Все мы знаем, что атмосферное давление практически постоянно изменяется: с приходом циклонов — падает, с приходом антициклонов — растёт. «В быту» эти перемены могут повлиять разве что на наше самочувствие. Однако в случае, если собака обыскивает полые объекты на предмет обнаружения в них РВ, и воздухообмен этих объектов (например, чемоданов) с окружающей средой ограничен малыми размерами отверстий и щелей, фактор падения или роста атмосферного давления может стать решающим. 

 На кинологическом центре, где я когда-то работал, сточная система в вольерном комплексе была почему то смонтирована без обычных в таких случаях водяных затворов. Естественно, что с приходом атмосферных фронтов, сопутствующих наступлению циклонов, весь кинологический центр оказывался окутанным ужасающими миазмами. То есть, не обратить внимания на падение атмосферного давления, даже при большом желании, было невозможно. Не прошло и года, как я заметил бросающееся в глаза совпадение, — как только срабатывал наш «ароматический барометр», собаки показывали особенно удачную работу на чемоданах. И наоборот, когда давление резко повышалось, собаки показывали на чемоданах необычно низкие результаты.

Итак, когда давление падает, внутренняя среда полого объекта расширяется и несущий молекулы запаха воздух выделяется из объекта. При увеличении атмосферного давления, наоборот, внешний воздух втекает во внутренний объём объекта, препятствуя распространению запаха.