Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


КОСМОС
Научные открытия в области изучения космоса: околоземное пространство, физика атмосферы Земли, астрофизика, Солнце, Луна, Марс, Венера, Вселенная.


Земная атмосфера и околоземное пространство
Внешний радиационный пояс Земли
Явление возбуждения квазипериодических колебаний магнитного поля Земли нарастающей частоты
Потоки мягких электронов за пределами радиационных поясов Земли
Плазменная оболочка Земли
Инфракрасные пояса Земли
Явление вертикально-лучевой структуры дневного излучения верхней атмосферы Земли
Заряженные частицы в нижней атмосфере (свойства атмосферы Земли)
Явление аномального рассеяния радиоволн атмосферными облаками
Явление воздействия сейсмичности Земли через акустические волны на ионосферу
Явление генерации электромагнитных волн ионосферными токами под воздействием на ионосферу модулированного коротковолнового радиоизлучения – Эффект Гетманцева
Явление стока частиц радиационных поясов Земли над отрицательными планетарными магнитными аномалиями
Закон пространственных пульсаций температуры в турбулентном потоке в атмосфере – закон Обухова для поля температур
Явление электрического магнитосферно-ионосферного взаимодействия при крупномасштабном возмущении магнитосферы

Солнце
Явление радиоизлучения солнечной короны
Сверхкорона Солнца
Магнитные поля в околосолнечном пространстве
Свойство Солнца пульсировать периодически

Луна
Поток внутреннего тепла Луны
Вулканическая деятельность на Луне
Аномальное отражение поверхности Луны в инфракрасной области спектра

Вселенная
Закономерность в энергетическом спектре космических лучей
Явление линейной поляризации космического радиоизлучения
Радиолинии возбужденного водорода
Межпланетная пыль
Свойство неокисленности ультрадисперсных форм простых веществ (железа, титана, кремния) на поверхности космических тел


Земная атмосфера и околоземное пространство
Солнце
Луна
Вселенная
Марс и Венера
Планетная астрофизика
Гравитация
Внеземные цивилизации






Земная атмосфера и околоземное пространство

Атмосфера Земли – это газ, состоящий из взаимодействующих друг с другом нейтральных и заряженных частиц. Газовая (воздушная) оболочка земного шара простирается на высоту свыше 1000 км. Состав воздуха представляет собой механическую смесь газов: 78,09% азота, 20,95 – кислорода, 0,93 – аргона, 0,03 – углекислого газа, 0,01% – водорода и небольших количеств неона, гелия, криптона, ксенона и озона. Этот состав остается почти неизменным до высоты примерно 100 км благодаря тому, что атмосфера постоянно "перемешивается". Однако многочисленные примеси органического и неорганического происхождения, попадающие в атмосферу с поверхности Земли (вода в виде паров, капелек или кристалликов льда, углекислота, споры растений, минеральная пыль и т. п.) или из межпланетного пространства (метеоритная пыль, вода), а также образующиеся в атмосфере (озон и т. п.), распределены по высотам неравномерно. Под действием излучения Солнца и других факторов значительная часть газов в верхних слоях атмосферы разлагается на атомы и ионизируется.

Плотность атмосферы быстро убывает с высотой – примерно в 10 раз с каждыми 20 км. Для атмосферы характерно резко выраженное слоистое строение. Какова структура атмосферы? Нижний ее слой называется тропосферой. Он содержит большое количество влаги и характеризуется понижением температуры с высотой. Толщина его в умеренных широтах – 10-12 км. В тропосфере идут мощные процессы образования облаков и осадков.
Выше располагается стратосфера. Она тянется до высоты примерно 35 км. Температура здесь меняется мало (в средних широтах около 50°С ). Наблюдаемое иногда медленное возрастание температуры над границей тропосферы называют метеорологической инверсией. Затем температура растет примерно до 20° (на высоте около 60 км) и вновь падает до –80 –100° на высоте 80 км. Выше 80 км температура вновь растет, достигая на высоте 120 км примерно 50°, а на высоте 200-250 км – свыше 1000°. На высотах 100-120 км и 200-300 км располагаются слои атмосферы с повышенной концентрацией ионов (ионосфера), отражающие радиоволны и обладающие электрической проводимостью.

Условия, существующие в высоких слоях атмосферы, связаны с деятельностью Солнца и с другими воздействиями космоса. Они существенно сказываются на земной погоде, и знание их важно для составления ее прогнозов. Изучение ионосферы имеет значение и для радиосвязи, так как качество приема радиоволн существенно зависит от ее состояния. В последние годы исследования верхней атмосферы Земли интенсивно расширяются. Заметим, что термин "верхняя атмосфера Земли" относится к области высот более 60 км. С ростом высоты верхняя атмосфера становится все более разреженной, переходя либо постепенно, либо скачком в межпланетный газ.
Сейчас атмосферу изучают как единую непрерывную среду, неделимую по высоте на отдельные физически ограниченные области, в которой существует сильная взаимосвязь между различными уровнями. На пути исследователей встречается много трудностей, которые во многом объясняются отсутствием единой разработанной теории атмосферы. Дело в том, что лучистая энергия Солнца издавна считалась фактором, управляющим многими процессами в верхней атмосфере, и по этой причине ее постоянно и успешно изучали. Однако помимо энергии, приносимой непосредственно солнечной радиацией, значительное количество энергии поступает в верхнюю атмосферу из нижней благодаря их динамической связи, а также при взаимодействиях магнитосферы (т. е. области локализации геомагнитного поля, обтекаемого солнечным ветром) и межпланетной среды и, возможно, при прямом попадании в верхнюю атмосферу энергичных солнечных частиц. В связи с этим пока все еще нет ясного понимания взаимодействия указанных явлений.

Ученые проводят не менее важные исследования околоземного пространства за пределами атмосферы Земли. Это пространство заполнено заряженными частицами, распределение которых существенно влияет на распространение низкочастотных радиоволн вблизи Земли.
Эксперименты, проведенные при помощи спутников Земли и других космических аппаратов в течение последних 20 лет, привели к существенным изменениям представлений о физических свойствах околоземного пространства. Было установлено, в частности, что размеры плазменной оболочки Земли - ионосферы, состоящей из заряженных частиц весьма низких (тепловых) энергий, оказались гораздо большими, чем это предполагалось. Были открыты радиационные пояса Земли и другие ранее неизвестные закономерности и явления физики околоземного пространства. Первые советские спутники, запущенные в космос в октябре и ноябре 1957 г. и в мае 1958 г., позволили сделать ряд важных научных открытий. С помощью установленного на третьем искусственном спутнике Земли прибора – магнитометра - было измерено магнитное поле Земли.

Магнитометр, подобно компасу, показывает направление силовых линий магнитного поля. Кроме того, он автоматически отмечает величину его напряженности. Раньше в школьных учебниках магнитное поле Земли изображалось в форме яблока. На рисунках, помещенных там, магнитные силовые линии выходили из Северного полюса и входили в Южный. Полеты спутников показали, что, начиная с расстояния, равного 10 радиусам Земли, магнитное поле резко меняется. Его контуры напоминают не яблоко, а дирижабль или грушу, образуя как бы магнитный парус Земли. Это происходит потому, что со стороны Солнца на Землю дует солнечный ветер - солнечная плазма. Магнитные силовые линии не пускают поток заряженных частиц близко к Земле, отклоняя их. Вокруг Земли работает как бы невидимая надземная электростанция. Солнечная плазма - солнечный ветер, соприкасаясь с магнитным полем Земли, разделяется на протоны и электроны, образуя электрический ток.

Не каждое небесное тело обладает магнитными полюсами и упорядоченным строем магнитных силовых линий. У Луны, например, нет заметного магнитного поля. Солнце, наоборот – имеет, как, скажем, доказывают работы астрофизиков Крымской обсерватории, сложное магнитное поле, даже как бы множество магнитных полюсов. Его силовые линии перепутались и словно завязались в крепкие узлы. Многие ученые предполагают, что магнитные силы Солнца тесно связаны с динамикой движения масс его вещества. Солнце в отличие от Земли не твердое, а газообразное тело, и его различные шпротные пояса вращаются с разной скоростью.
Много лет Советский Союз совместно с социалистическими странами проводил в мирных целях всесторонние исследования околоземного пространства, Луны и планет Солнечной системы по программе "Интеркосмос". Яркий пример этому – работа в 1978 г. на борту советской орбитальной станции нового поколения - "Салют-6" – международных экипажей с представителями социалистических стран. По программе "Интеркосмос" были запущены десятки спутников, геофизических ракет и метеоракет.
Важные данные получены по исследованию коротковолнового излучения Солнца, динамике и пространственной структуре солнечных вспышек, определены их рентгеновские ядра и т. п. Со спутников "Интеркосмос" и ракет "Вертикаль" велись наблюдения ультрафиолетового излучения Солнца, систематически определялось содержание молекулярного кислорода и озона на разных высотах атмосферы Земли. Изучалась обширная область околоземного пространства, которая оказывает заметное влияние на состояние атмосферы и биосферы.

Подводя некоторые итоги успешно проведенного космического эксперимента по программе "Интеркосмос" с помощью геофизической ракеты "Вертнкаль-4", запущенной 14 октября 1976 г. для комплексного исследования верхней атмосферы и ионосферы Земли, председатель Совета по международному сотрудничеству в области исследования космического пространства при АН СССР академик Б. Н. Петров отмечал:
"В верхних слоях атмосферы происходят интересные физические процессы, которые изучены еще недостаточно полно. Чтобы всесторонне разобраться в этих сложных явлениях, необходимо, наряду со спутниковыми измерениями, проводить исследования на вертикально запускаемых ракетах.
Такие эксперименты позволяют получить вертикальный разрез атмосферы до высоты 1500 км, за короткий интервал времени (до 15 мин.) измерить основные физические параметры нейтральной верхней атмосферы и ионосферы-плазмы.
Запуск "Вертикали-4" - продолжение и развитие планомерных многолетних исследований верхней атмосферы и ионосферы, начатых учеными социалистических стран на геофизических ракетах "Вертикаль-1, -2, -3" и спутниках "Интеркосмос-2, -8, -10, -12 и -14".

Газовый состав в верхней атмосфере и ионосфере меняется с высотой: внизу (до высоты примерно 200 км) расположены наиболее тяжелые (молекулярные) частицы, выше - атомарный кислород. Наиболее высокий слой атмосферы содержит самый легкий из газов - нейтральный водород и ионы водорода (протоны).
Все предыдущие ракеты серии "Вертикаль" не выходили за пределы кислородной части ионосферы. "Вертикаль-4" пересекла переходную зону между кислородной и водородной частями ионосферы, располагающуюся в зависимости от времени суток и года на высотах 600- 1000 км, и достигла водородной области ионосферы, называемой иногда протоносферой.
Научная аппаратура на "Вертикали-4" была установлена в приборном контейнере. Он отделяется от ракеты, что позволяет обеспечить высокую чистоту и качество научных экспериментов, а его стабилизация и ориентация на Солнце в полете исключают влияние на показания приборов ряда эффектов от вращения контейнера.

Специалисты Болгарии, ГДР, Советского Союза и Чехословакии разработали и изготовили для "Вертикали-4" более десятка сложных разнообразных научных приборов. Некоторые параметры ионосферной плазмы измерялись разными методами с помощью различных приборов. Это существенно повысило достоверность измерений.
Во время полета ракеты вблизи места старта проводились измерения характеристик ионосферы радиометодами до высот около 300 км. В измерениях кроме других участвовали специалисты Ростовского государственного университета с разработанной ими уникальной многочастотной аппаратурой для изучения поглощения радиоволн.
В целом ионосферные исследования на ракете "Вертикаль-4" являются наиболее полными из всех проведенных до настоящего времени".
В конце сентября 1976 г. в Калуге состоялся международный симпозиум по космосу с участием ученых Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, Советского Союза и Чехословакии. На симпозиуме были подведены итоги некоторых совместных космических исследований за последнее десятилетие. Участники симпозиума рассмотрели, в частности, новые данные, полученные при помощи ракет и спутников серии "Интеркосмос". Были намечены работы, предусматривающие исследование околоземного пространства, Луны и планет Солнечной системы с помощью более сложных космических средств.



Солнце

Тысячелетиями люди завороженно смотрели на Солнце, удаленное от Земли на 150 млн. км. С ним связывались верования и легенды, ему посвящались песни, поэмы и трактаты. Но лишь в наше время с помощью новейших научно-технических средств удалось проникнуть во многие тайны этой ближайшей к Земле звезды. Солнце движет воздушные массы, от него зависят климат и погода. Оно заставляет воды океана испаряться, а затем выпадать в виде дождя. Оно кормит нас, ибо солнечный свет поглощают растения.
Солнце – одна из 100 млрд. звезд Млечного Пути. В Солнце могло бы поместиться 1300 тыс. таких планет, как паша Земля. Мощность Солнца потрясает воображение. За одну секунду это светило излучает больше энергии, чем ее потребили люди с начала своей цивилизации. Всего только за три дня Солнце приносит нам столько тепла и света, сколько можно было бы получить, если сжечь все земные запасы газа, нефти, угля и все леса на Земле. И тем не менее Земля получает только около одной двухмиллиардной доли энергии, излучаемой Солнцем в космическое пространство.

По предложенному советским физиком академиком Бруно Понтекорво нейтринному методу американский ученый Деви установил, что в ядре Солнца, на глубине примерно 700 тыс. км от его короны, температура плазмы равна приблизительно 16 млн. градусам, а давление - 100 млрд. ат. Хотя Солнце газообразное тело, плотность плазмы его ядра в 11,5 раза больше, чем плотность твердого свинца. Один американский ученый подсчитал, что булавочная головка из материала, нагретого до температуры солнечного ядра, выделяла бы достаточно тепла, чтобы убить человека с расстояния 160 км.
Ученые уже давно пришли к выводу, что Солнце не просто пылает, подобно гигантскому шару из каменного угля. Если бы там происходило обыкновенное химическое сгорание, оно сгорело бы за несколько тысяч лет и "превратилось в холодную золу. Астрофизики установили, что пожар в звездных недрах поддерживает ядерная энергия. Ни один из других известных людям процессов не мог бы столь длительное время обеспечивать излучение энергии. Глубоко внутри Солнца вот уже 5 млрд. лет 564 млн. т водорода ежесекундно превращаются в 560 млн. т гелия. Остальные 4 млн. т переходят в энергию и излучаются в виде тепла и света в околосолнечное пространство.

При этом Солнцем излучается не только электромагнитная энергия (солнечный свет), но и нейтрино - частицы, лишенные массы и электрического заряда. Для ученых нейтрино - основной источник информации о составе и температуре солнечных недр. Нейтрино заставили некоторых астрофизиков поставить под сомнение термоядерную модель Солнца, так как в солнечных излучениях этих частиц оказалось в 5 раз меньше, чем должно быть согласно теории.
В связи с этим появились новые гипотезы об источниках солнечной энергии. Так, профессор Ленинградского физико-технического института имени А. Ф. Иоффе АН СССР Г. Е. Кочаров предположил, что водород не единственное и не главное горючее солнечного термоядерного котла. В модели Солнца, созданной Г. Е. Кочаровым, на эту роль претендует изотоп гелия - гелий-3. Такая гипотеза, по мнению автора, способна "оправдать" недостаток излучаемых Солнцем нейтрино. Новая модель Солнца в недалеком будущем пройдет проверку в лабораториях.
Многие ученые научно обосновывают теорию звездного "термояда". В 1976 г. академик А. Б. Северный с группой сотрудников Крымской астрофизической обсерватории завершил трехлетний цикл исследований строения Солнца. Было установлено неизвестное ранее явление пульсации Солнца. Период его "дыхания" 2 ч 20 мин, амплитуда колебаний около 10 км, скорость передвижения массы при пульсации 2 м/с.
"Мы, - говорит А. Б. Северный, - вели наблюдения с помощью башенного солнечного телескопа и включенных параллельно с ним специальных устройств – магнитографов, которые дали нам возможность с высокой точностью проследить изменения в движении масс, слагающих Солнце.

Открытие четких периодов пульсации Солнца, подтвержденное учеными Бирмингемского университета, которые вели наблюдения по другой методике, позволит вплотную подойти к проблеме изучения характера пульсаций. К сожалению, пока мы располагаем немногими гипотезами относительно этого характера, правда довольно оригинальными. Главный вопрос состоит в том, чтобы узнать, в каком направлении идут пульсации - от центра к краям или нерадиально. Если подтвердится гипотеза о последнем типе пульсаций, то придется пересмотреть многие существующие представления о Солнце, о его внутреннем строении, а также о механизме высвобождения солнечной энергии".

Данные о Солнце, получаемые наземными обсерваториями, сравниваются и дополняются ценной информацией, которую поставляют пилотируемые и автоматические космические летательные аппараты, позволившие выносить лаборатории на далекие орбиты, ставить эксперименты, немыслимые в земных условиях.
Например, орбитальная станция "Салют-4" оказалась форпостом для наблюдения далеких миров, изучения многих пока еще загадочных процессов в природе. О результатах исследований Солнца с помощью уникальной аппаратуры, установленной на "Салюте-4", рассказывает доктор физико-математических наук Н. В. Стешенко:
"Наземные методы позволяют наблюдать только сравнительно прохладные области нашего светила, а ученых интересуют и другие солнечные слои, температура которых лежит в интервале от десятков тысяч до миллионов градусов. Это относится как к флоккулам (возмущенные участки с повышенной температурой), так и к протуберанцам (районы выброса газов из солнечной поверхности).
Более 50 спектров флоккул и протуберанцев – научный багаж первой экспедиции на "Салют-4". Спектры очень четкие, на них хорошо прослеживаются линии ионизованных атомов азота, железа, других химических элементов. Щедрый "солнечный урожай" доставила вторая экспедиция на орбитальную станцию. На солнечном диске были зафиксированы яркие области, сопутствующие появлению вспышки. Получены уникальные снимки, которые помогут в решении актуальных проблем физики Солнца".

Не так давно большинство астрономов считало, что Солнечная система образовалась в результате близкого прохождения Солнца мимо другой звезды, грандиозная гравитационная сила которой оторвала от него куски вещества. Согласно новейшим взглядам, развиваемым, в частности, академиком В. А. Амбарцумяном и другими астрофизиками, Солнце и планеты сконденсировались из огромного турбулентного облака газа и пыли. Благодаря собственной громадной гравитационной энергии Солнце постепенно разогревалось. С течением времени эта протозвезда ярко засияла, и температура ее ядра поднялась до миллионов градусов. Водородные ядра, приводимые в движение огромной тепловой энергией, сталкивались с силой, при которой стала возможна реакция термоядерного синтеза, и уже не столько гравитационная, сколько ядерная энергия сделалась основой раскаленного состояния звезды.

За последние 5 млрд. лет содержание водорода в ядре Солнца сократилось с двух третей до одной. Температура вещества повысилась, и Солнце стало на 5% больше в диаметре и на 25% увеличило яркость. Большинство звезд следует этому направлению эволюции.
В настоящее время Солнце – это обычная желтая звезда, по уровню эволюционного развития находящаяся где-то посередине между самыми маленькими и крупными и самыми горячими голубыми и остывшими красными звездами. Земному наблюдателю Солнце кажется в 100 млрд. раз более ярким, чем любая другая звезда, хотя рядом с самыми яркими звездами Солнце выглядело бы весьма невзрачно. Звезда Ригель, например, в 15 тыс. раз более яркая, а в звезде Антарес, красном сверхгиганте, поместилось бы 36 млн. Солнц.
Наше Солнце, как доказывают астрофизики, - звезда второго поколения. Об этом свидетельствует то, что оно содержит большое количество тяжелых элементов, таких, как железо, которые не могли возникнуть при простом ядерном сгорании водорода, этого первородного материала Вселенной.
С точки зрения атомной физики ядерный синтез на Солнце идет в замедленном темпе. Некоторые ученые считают, что Солнце можно сравнить с очень медленно сгорающей водородной бомбой - ведь для столкновения и слияния двух водородных ядер там требуется в среднем около миллиона лет.

Радиоастрономия, которая родилась всего около 70 лет назад, дала науке еще одно эффективное средство изучения Вселенной, и в частности верхних слоев солнечной атмосферы.
В 1957-1958 гг., во время Международного геофизического года, ученые мира исследовали Солнце и Землю в условиях максимальной солнечной активности. В 1964 и 1965 гг., во время Международного года спокойного Солнца, оно исследовалось в противоположных условиях. Солнечная деятельность изменяется от активной к спокойной и снова к активной со средней цикличностью в 11 лет.
Ученые считают, что в "ядерной топке" Солнца фантастически горячий плотный газ черен как смоль, так как там действуют невидимые рентгеновские лучи, получающиеся в результате ядерных реакций. Путь рентгеновского луча, пробивающегося из сердцевины Солнца, зигзагообразен. Хотя он движется со скоростью света, равной 300 тыс. км/с, он доходит до поверхности Солнца почти за 20 тыс. лет. В течение этого срока рентгеновский луч постепенно изменяется. После каждого отклонения частота его колебаний уменьшается, а длина волны увеличивается. Со временем все рентгеновские лучи Солнца превращаются в ультрафиолетовые и видимые.

На расстоянии четверти радиуса от поверхности Солнца солнечная масса охлаждается до 150 тыс. градусов. Плотность ее падает до плотности воды. На расстоянии 170 тыс. км от поверхности Солнца солнечный газ начинает участвовать в конвективном движении, словно кипящая вода. Энергия передается в сторону поверхности турбулентными потоками горячего газа. Массы газа вовлекаются в хаотические перемещения, при этом каждый атом переносит запасенную им энергию. Наконец энергия, рожденная в недрах Солнца, достигает его поверхности. Здесь, в фотосфере, она снова преобразуется в излучение, которое уходит в космическое пространство.
Проанализировав спектральный состав солнечного света, долетевшего до нас с расстояния 150 млн. км, можно сказать, из чего "сделано" Солнце. В 1914 г. при спектральном анализе на Солнце было опознано около 70 из 92 химических элементов, встречающихся на Земле. За исключением огромного преобладания водорода и гелия, химический состав солнечного вещества существенно не отличается от состава земной коры.

С помощью коронографического телескопа, искусственно затемняющего солнечный диск, в солнечной короне можно наблюдать громадные столбы светящегося газа, часто вздымающиеся на сотни тысяч километров и снова погружающиеся в фотосферу. Солнечная корона - это не статичная атмосфера, окутывающая Солнце, подобно атмосфере Земли. Отсюда берет начало солнечный ветер, который дует в пространстве неизменно по направлению к Земле и к другим планетам.
Когда астрономы наблюдают Солнце в солнечный телескоп, край его кажется резко очерченным, как будто оно имеет отчетливо выраженную поверхность. В действительности эта кажущаяся поверхность - прозрачный, очень ярко светящийся слой газа толщиной около 300 км, так называемая фотосфера, о которой мы уже упоминали. Именно отсюда излучается большая часть света, получаемого нами от Солнца. На дне фотосферы газ настолько непрозрачен, что свет из глубин не может прорваться сквозь него. Таким образом, фотосфера - это тонкая яркая оболочка, окружающая солнечный шар, подобно тому как шелуха облегает луковицу. Снаружи этой оболочки располагаются две другие - область, где вспыхивают пламенные языки раскаленного газа, называемая хромосферой, и почти бескрайняя верхняя атмосфера - уже знакомая нам солнечная корона.

С поверхности Земли с помощью приборов можно непосредственно "видеть" только эти три слоя. В наземных обсерваториях регистрируются видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Приборы, установленные на спутниках и космических ракетах, кроме того, позволяют регистрировать ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. О том, что происходит в солнечных недрах, ученым приходится судить на основе тех явлений, которые разыгрываются в этих трех внешних слоях.
Наблюдаемые на Солнце пятна по форме напоминают воронку глубиной 600-800 км. В темной, центральной области пятна температура понижается до 4200°, тогда как температура окружающей его фотосферы равна 5700°. Наблюдая пятна, ученые установили, что Солнце вращается с востока на запад. Вращение это очень своеобразное. В отличие от твердой Земли Солнце вращается в разных широтах неодинаково: экваториальные области движутся быстрее, чем полярные. Этим в какой-то мере объясняется изменение конфигурации различных образований, возникающих на поверхности Солнца. Иногда в спокойные периоды она месяцами остается чистой. А во время максимума солнечной активности, как, например, в 1957 г., на Солнце появляется одновременно до 25 пятен.

Одно из самых давних косвенных свидетельств циклического характера солнечной активности - наблюдения за полярными сияниями, возникающими в результате бомбардировки верхней атмосферы солнечными лучами. В отличие от магнитных явлений (а они тоже результат повышенной активности Солнца), которые можно обнаружить только с помощью тонких инструментов, сполохи полярных сияний прекрасно видны. По полярным сияниям ученые па протяжении двух тысячелетий наблюдали повторяемость одиннадцатилетних циклов солнечной активности. С помощью спектроскопов были получены магнитные характеристики солнечных пятен. Оказалось, что напряженность магнитных полей там колоссальна. Магнитные поля солнечных пятен покрывают поверхность, равную удесятеренной поверхности земного шара. Понятно, что ими удерживается львиная доля энергии солнечной атмосферы.
Солнечные пятна, хромосферные факелы, протуберанцы – все эти впечатляющие следы процессов, идущих на Солнце, меркнут, если их сравнить с гигантскими взрывами, которые получили название солнечных вспышек. В период спокойного Солнца случается одна-две вспышки в году, а во время максимальной солнечной активности – десятки тысяч вспышек. Крупная вспышка - это колоссальное, длящееся около часа извержение, по мощи подобное взрыву миллиарда водородных бомб. Энергии, выделяющейся в ходе этого грозного явления, хватило бы для того, чтобы расплавить весь лед Арктики и Антарктиды. Она высвобождается в виде световых и всех других электромагнитных излучений – от рентгеновских и ультрафиолетовых лучей до инфракрасных лучей и радиоволн – и, кроме того, в виде протонов и электронов, разогнанных до скоростей, превышающих 150 тыс. км/с, и облаков ионизированного газа, движущихся со скоростью сотен километров в секунду.

С солнечными пятнами, со вспышками на Солнце связывают не только безопасность космических полетов. Предполагают, что этими явлениями объясняются погода, урожаи, число инфарктов, эпидемии и т. п. Разгадка тайн процессов, происходящих на Солнце, имеет самое непосредственное значение для Земли. Открыв законы жизни Солнца, люди научатся направлять его разрушительные силы на благо человечества.
"Исследованию природы Солнца современными физическими методами в моменты затмений, - рассказывает директор Абастуманской астрофизической обсерватории академик АН Грузинской ССР Е. К. Харадзе, – положено начало еще в середине прошлого века. Тогда было установлено, что хромосфера и корона - образования, непосредственно видимые лишь в немногие минуты полных затмений Солнца, – составляют внешний слой его атмосферы.
С тех пор стали снаряжать специальные экспедиции в районы, где проходили полосы полных затмений, ибо в каждом пункте земного шара такое событие случается весьма редко, в среднем один раз в 200-300 лет. Так, за восемь с лишним веков существования Москвы ее жители видели полное затмение всего 5 раз, а следующее произойдет здесь не раньше 2126 г. В Лондоне с 1140 по 1715 г., т. е. за 575 лет, не отмечено ни одного полного затмения. Впрочем, случаются исключения: в городе Кзыл-Орде Казахской ССР в 1940-х годах солнечные затмения наблюдали дважды за четыре года. Со всей же поверхности нашей планеты за столетие можно видеть около 240 полных и частичных солнечных затмений. Одна из главных целей научных наблюдений полных солнечных затмений - исследование строения и физических параметров солнечной короны".
19 июля 1975 г. в ходе совместного советско-американского научного эксперимента на космических кораблях "Союз-19" и "Аполлон" осуществлено впервые в истории человечества искусственное солнечное затмение. Оно было сфотографировано с борта советского космического корабля. В первый раз была реализована возможность экспериментальной проверки принципиально новой методики исследования солнечной короны и свойств среды, непосредственно окружающей космический корабль.



Луна

Запущенный 2 января 1959 г. советский автоматический аппарат "Луна-1" впервые в мире прошел в непосредственной близости от поверхности Луны. Начавшаяся этим полетом эпоха исследования Луны космическими средствами успешно продолжается. Вслед за советскими автоматическими станциями "Луна-3" и "Зонд-3", сфотографировавшими обратную сторону Луны, советская станция "Луна-9" в феврале 1966 г. совершила мягкую посадку на лунную поверхность. Вскоре советская станция "Луна-10" стала первым искусственным спутником Луны.
За этими полетами последовали многочисленные запуски космических аппаратов серий "Луна", "Зонд", "Сервейор", "Лунар орбитер" и "Лунар эксплорер". В сентябре 1968 г. спускаемый аппарат советского "Зонда-5" благополучно вернулся на Землю после облета Луны, став первым космическим аппаратом, прошедшим по трассе Земля - Луна - Земля. В декабре 1968 г. аналогичный путь проделал экипаж космического корабля "Аполлон-8". В июле 1969 г. члены экипажа "Аполлона-11" ступили на поверхность Луны.

12 сентября 1970 г. весь мир следил за полетом советской космической станции "Луна-16" - первого автоматического аппарата, совершившего посадку на Луну, в Море Изобилия, и отправившего на Землю ракету с лунным грунтом. Вскоре, в ноябре 1970 г., в Море Дождей прилунилась советская автоматическая станция "Луна-17", доставившая на Луну первый самоходный аппарат "Луноход-1".
С помощью станции "Луна-19" в октябре 1971 г. было исследовано отражение и рассеяние лунной поверхностью радиоволн. Радиопросвечивание окололунного пространства позволило ученым впервые обнаружить и изучить плазму вблизи дневной стороны лунной поверхности. Вывод о наличии тонкой плазменной оболочки был сделан на основании анализа радиосигналов, излучаемых "Луной-19". Это дает возможность коренным образом изменить схему радиосвязи с Луной. Раньше считалось, что из-за отсутствия ионосферы на Луне радиосвязь с ней возможна лишь в пределах прямой видимости. В настоящее время, если удастся использовать плазменную оболочку для отражения сигналов, станет реальной и загоризонтная связь с Луной на длинных волнах.
В феврале 1972 г. на Луне побывала советская автоматическая станция "Луна-20". На этот раз лунный грунт был взят в материковом районе, что дало селенологам возможность изучать практически неисследованные лунные породы.
16 января 1973 г. советская автоматическая станция "Луна-21" совершила мягкую посадку на поверхность Луны, на восточную окраину Моря Ясности, внутрь кратера Лемонье. Место посадки находилось в непосредственной близости от материкового района, представляющего большой научный интерес. Станция доставила на Луну автоматический самоходный аппарат "Луноход-2", который продолжил исследования лунной поверхности, проводившиеся в Море Дождей аппаратом "Луноход-1".
Расстояние от западного берега Моря Дождей, где работал "Луноход-1", до материка, откуда стартовала лунная ракета автоматической станции "Луна-20", около 3 тыс. км. Для Луны, диаметр которой составляет примерно 3500 км, это весьма значительная дистанция.

Посадка космического аппарата на лунный материк существенно сложнее посадки в морской район. Материковые области Луны очень неровны, изрыты, сложно расчленены, тогда как моря представляют собой сравнительно гладкие участки поверхности. Ученые считают, что лунные моря образовались 2-3 млрд. лет назад (т. е. они примерно вдвое моложе материка Луны) путем заполнения расплавленными лавовыми массами более древних материковых поверхностей. Светлые возвышенности, наблюдаемые с Земли, в среднем примерно на 3 км выше лунных морей. Таким образом, материки и моря Луны различаются не только по рельефу, но и по высоте, плотности распределения кратеров, химическому составу пород, текстуре.
Но не только лунные моря и материки резко отличаются друг от друга. Как показывают работы советских и американских ученых, основанные на результатах полетов космических аппаратов, участки, принадлежащие к одному и тому же типу лунных образований, также имеют существенные различия. Так, например, образцы грунта, доставленные из морских районов американскими экспедициями по программе "Аполлон" и советской автоматической станцией "Луна-16", имеют значительные различия по химическому составу, дисперсности, степени связанности частиц, оптическим свойствам. Это свидетельствует о том, что полное и соответствующее действительности представление о Луне ученые получат только в том случае, если будут располагать данными 6 составе и физических свойствах грунта Луны в разных ее точках. Непосредственные исследования лунного грунта могут дополняться наблюдениями с окололунной орбиты и систематическими наблюдениями с поверхности Земли.
За 18 лет после первой борозды в небесной целине, проложенной автоматической станцией "Луна-1", на Луне побывало около 20 советских автоматических посланцев из серии "Луна".

20 августа 1976 г. в восточное полушарие Луны, в Море Кризисов, была запущена "Луна-24". В отличие от грунтозаборных устройств "Луны-16" и "Луны-20" буровой робот "Луны-24" решил более сложную и принципиально новую задачу - добыл породу грунта с глубины не 30 см, а около 2 м и доставил ее на Землю.
Главное, что подтвердили исследования Луны, - это общность в строении основных тектонических элементов планетных тел. Так, например, ложе земных океанов на огромных пространствах заполнено базальтами. Образцы, доставленные из разных лунных морей, не оставляют каких-либо сомнений в том, что они также покрыты базальтовыми лавами. А ведь совсем недавно бытовала гипотеза (главным образом среди американских ученых) о том, что лунные моря якобы заполнены мощным слоем пыли или битумами.
На Земле дно океанических впадин лежит на глубине 2-4 км. Поверхность лунных морей также опущена на 2-4 км по отношению к условной лунной поверхности, соответствующей среднему радиусу Луны. Материки на обоих планетных телах представляют собой крупные выпуклости, образованные веществом коры, относительно более легким и имеющим повышенную мощность по сравнению с другими веществами. На Земле материки возвышаются над уровнем океанических впадин в среднем па 3-4 км. Близкое по величине возвышение материков над впадинами (на 2-3 км) наблюдается и на Луне.

Исключительная эффективность автоматов для полетов в труднодоступные и малоисследованные области космоса доказана примером советских автоматических межпланетных станций. Надо полагать, что с помощью АМС на Луну будет доставлена нужная аппаратура и прочие полезные грузы для проведения дальнейших жизненно важных наблюдений и исследований непосредственно па ее поверхности, например с целью более точного прогнозирования погоды на нашей планете. С поверхности Земли трудно наблюдать и анализировать циркуляцию воздуха в ее атмосфере. Автоматические метеостанции, расположенные на видимом с Земли полушарии Луны, помогут определять закономерности движения теплых и холодных воздушных масс и других процессов в земной атмосфере, более точно предсказывать изменения погоды.
Другая "профессия" будущих лунных автоматов – радио- и телесвязь. Известно, что связь на ультракоротких радиоволнах, на которых ведутся телевизионные передачи, ограничена пределами прямой видимости. Дальность устойчивого приема телевизионных сигналов в значительной степени зависит от высоты передающих и приемных антенн. Но даже у одной из самых высоких в мире антенн – антенны Останкинской башни – радиус телевизионного вещания ограничен 130 км.

Искусственные спутники Земли и наземные станций типа "Орбита" в огромной мере расширили возможности телевидения. Но в еще большей мере область телевидения расширилась бы, если бы удалось разместить радиотелевизионную аппаратуру на самой Луне. Тогда Луна могла бы быть использована и как удобная база для организации автоматической обсерватории, откуда несравненно более эффективно, чем с поверхности Земли, без атмосферных помех смогли бы проводиться исследования солнечного ветра, космических лучей, корпускулярных потоков и т. д. На Луне нет радиопомех, а это очень важно для приема из далекого космоса слабых радиосигналов.



Вселенная

В наши дни астрономия переживает период бурного развития. Особенно успешно развивается один из ее разделов – астрофизика, изучающая физические явления, происходящие в космосе, в небесных телах и в их системах.
На длинном пути истории астрономии тематика ее исследований не раз претерпевала изменения. Так, лет двести тому назад изучение тел Солнечной системы – в первую очередь планет и комет – было отодвинуто на второй план бурно развивающейся звездной астрономией.
В настоящее время особое внимание ученых направлено на галактики, скопления галактик, квазары (сверхзвезды или квазизвезды), а также на пространство и время как объект астрофизического изучения. Большой интерес для ученых представляют ядра галактик - астрофизические объекты нового типа. Догадка о существовании таких объектов возникла в итоге накопления различных наблюдений и открытий.
Раньше представлялось, что галактики – это застывшие, неизменяющиеся образования, единственным активным элементом которых являются звезды. В 1963 г. этот взгляд был опровергнут. Важнейшим моментом в признании ядер галактик полноценными астрономическими объектами было открытие квазаров. Ученые были поражены огромностью энергетических ресурсов этих "маяков Вселенной". Свет квазаров через века доходит до нас с поистине фантастических расстояний.

Крупный вклад в астрофизику внесли ученые Бюраканской астрофизической обсерватории, руководимой академиком В. А. Амбарцумяном, основоположником научной теории звездообразования. Заместитель директора этой обсерватории, доктор физико-математических наук Л. В. Мирзоян, которому принадлежат важные исследования, в частности установление активности и других ранее неизвестных свойств ядер галактик, рассказывает:
"Открытие нового типа звездных систем – звездных ассоциаций, динамически неустойчивых и объединяющих недавно возникшие молодые звезды, имеет важное значение для решения принципиальных вопросов, связанных с происхождением и развитием звезд и звездных систем. В противоположность господствовавшему в науке представлению об одновременном формировании всех звезд в галактике в отдаленном прошлом было твердо установлено, что процесс звездообразования продолжается и в наше время, что звезды рождаются группами в звездных ассоциациях. Дальнейшие работы показали, что нестационарные явления гораздо больших масштабов происходят в мире галактик – в огромных звездных системах типа Млечного Пути.

Огромный научный интерес представляет активность ядер галактик, сопровождаемая колоссальным выделением энергии – радиовспышки, взрывы, которые вызывают выбросы струй и целых компактных галактик. Оказалось, что ни звезды, ни диффузное вещество, содержащееся в ядрах галактик, не могут стать причиной этих форм активности ядер. Значит, в ядрах существуют весьма массивные тела пока неизвестной природы, которые обладают чрезвычайно высокой плотностью и огромной энергией. Многочисленные наблюдения, проведенные с помощью крупнейших в мире телескопов, полностью подтвердили выводы о космогонической активности ядер галактик и об их необычных свойствах".
Как безгранична Вселенная, так и бесконечен процесс ее познания. И тем не менее есть наука, которая пытается это сделать, - космология. Она занимается изучением всей необъятной Вселенной как целого в отличие от исследования только планет, Солнца и звезд.
Академик Я. Б. Зельдович в статье "Вселенная была горячей", опубликованной в газете "Известия" 1 апреля 1967 г., отмечал:
"Безусловно, космология является наукой, которая самым тесным образом связана с общим мировоззрением человека. Огромное значение имеет самый факт естественнонаучного рассмотрения проблемы Вселенной... Задача космологии – понять, какие физические явления происходят во Вселенной и каким законам они подчиняются.
Ранний этап космологии характеризовался тем, что внимание было сосредоточено на геометрии и механике мира, в котором основную роль играют силы тяготения. Важнейший результат этого периода исследований заключается в том, что вещество не может находиться в состоянии покоя. Наблюдения показывают, что мы переживаем эпоху "расширения": объекты, лежащие далеко за пределами нашей Галактики, т. е. того местного скопления звезд, к которому принадлежит Солнце, удаляются от нас. Об этом можно судить по "красному" смещению линий их спектров".

Теория "горячей" Вселенной легко объясняет загадочные радиошумы в космосе, обнаруженные в 1965 г. В далеком прошлом при высокой температуре все пространство Вселенной было пронизано мощными потоками излучения. В ходе "расширения" длина волн этого излучения растет – они как бы растягиваются и превращаются в радиошумы.
На основе этих представлений была описана вероятная последовательность отдельных стадий эволюции на всем этапе "расширения", начиная с момента гигантских плотностей и температур. В начале этого этапа во Вселенной не было ни звезд, ни галактик, была лишь однородная горячая плазма, состоящая из излучения электронов, позитронов и других элементарных частиц.
Законы физики позволяют рассчитать ход превращений. Так, через секунду после начала "расширения", утверждают ученые, общая плотность вещества достигла полтонны на кубический сантиметр, температура была 1013 градусов. В это время атомных ядер еще не было, на каждые пять протонов приходился один нейтрон. За последующие 100 с плотность снизилась до 50 г/см3, упала и температура. На этой стадии в ходе ядерных реакций нейтроны соединились с протонами и дали ядра гелия. Более тяжелые элементы должны были образоваться позднее за счет ядерных реакций в звездах.

На протяжении сотен тысяч лет, пока температура во Вселенной была выше 4000°, протоны и электроны не соединялись в атомы. По-видимому, с того момента, когда водород стал нейтральным, началось формирование облаков, которое заняло много времени. Первые облака превращались в гигантские звезды, ярко вспыхивающие и снова нагревающие газ. Лишь после этого из горячего, но уже гораздо менее плотного газа образовались "обычные" галактики и звезды типа тех, что окружают нас в настоящее время. Рождение звезд в нашей Галактике продолжается и теперь.
Описанная схема с двумя этапами звездообразования, которую развивают Я. Б. Зельдович, А. Г. Дорошкевич и И. Д. Новиков, согласуется с данными радиоастрономии.
Вполне вероятно, что лишь меньшая доля горячего газа превратилась в звезды и галактики, а большая его часть и по сей день заполняет все огромное пространство между галактиками. Исследование межгалактического газа имеет принципиально важное значение. От величины его плотности зависит дальнейший ход эволюции Вселенной. Если плотность газа достаточно велика (больше 10 протонов на кубический метр), то силы тяготения смогут остановить наблюдаемое в настоящее время "расширение", и еще через один или два десятка миллиардов лет начнется "сжатие". И тогда астрономы будут наблюдать не "красное", как теперь, а "синее" смещение в спектрах.

Открытие реликтового излучения показало, что гипотеза расширяющейся Вселенной, выдвинутая еще в 1920-е годы, получила наконец наглядное экспериментальное доказательство.
Существует и другая теория Вселенной, допускающая непрерывное рождение вещества в каждой ее точке. По этой модели Вселенная не расширяется, она стационарна. Убыль гравитационной энергии за счет расширения все время пополняется рождением новых частиц, и Вселенная все время остается в одном и том же состоянии. Эта теория наиболее живуча и конкурентоспособна, чем теория относительности Эйнштейна.
В 1975 г. в журнале "Знание – сила" № 8 была опубликована гипотеза В. С. и Б. В. Богословских о пятом состоянии вещества апейроне (по специальному разрешению авторы гипотезы сдали ее теоретические обоснования на хранение в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР еще в 1961 г.).
"Согласно теории, на которую мы опираемся, - пишут они, - звезды образуются путем сгущения холодных масс вещества. При этом масса зародышевых образований – глобул – постепенно сжимается под воздействием сил тяготения. Давление нарастает, и вещество под сравнительно тонкой корой теряет привычные нам свойства. Так, уже при давлениях свыше 105 атм полупроводник теллур становится проводником, а, скажем, водород и метан приобретают свойства металлов. Это доказано экспериментально. При более высоких давлениях, порядка 109 - 1018 атм, атомы всех элементов "раздавливаются", электроны отрываются от ядра, энергетические поля перекрываются, вещество образует лишенную химизма смесь ядер, протонов, электронов и других элементарных частиц. При еще большем повышении давления внутриатомная структура преобразуется сильней, и материя переходит в нейтральное, а затем в гиперонное состояние!
Но эти два состояния – случай не столь уж типичный во Вселенной. Зато обычным и неизбежным при формировании звезд оказывается то состояние вещества, которое возникает при давлении 109-1018 атм. Такое вещество мы назвали апейроном. По нашему мнению, апейрон играет исключительную, до сих пор неоцененную роль в эволюции звезд и планет. Именно из апейрона состоят ядра подавляющего большинства небесных тел. Наша Земля также имеет ядро из апейрона".

Большой интерес для науки представляет проблема квазаров. Слово "квазар" в переводе с английского - радиоисточник, похожий на звезду. Оно впервые появилось в лексиконе астрономов и астрофизиков несколько лет назад. Квазары оказались настоящим клубком загадок.
На фотопластинах квазары выглядят как слабенькие звездочки. Однако светимость каждой такой "звездочки" выше, чем у всех ста миллиардов звезд галактики Млечного Пути. Тусклыми квазары кажутся потому, что их отделяют от нас громадные расстояния межгалактического пространства.
С точки зрения астрономов, гораздо более удивительно то, что интенсивность блеска квазаров меняется в течение месяцев и даже дней. Это означает, что квазар – не скопление многих звезд, как наша Галактика, а какая-то одна довольно компактная сверхзвезда: миллиарды звезд не могли бы мерцать одновременно. Следовательно, квазар должен обладать гигантской массой, в миллиарды раз больше солнечной.

Между тем из обшей теории относительности вытекает, что звезды с массой больше солнечной всего в 100 раз не могут существовать длительно. Они должны начать катастрофически сжиматься - "схлопываться". При этом гравитационное поле звезды становится столь мощным, что из его "объятий" не может вырваться наружу никакое излучение. Звезда гаснет и становится своеобразной "гравитационной могилой", абсолютно невидимой с Земли. А квазары светят. Объект размером всего в несколько раз больше звезды средней величины излучает, как сто миллиардов солнц. Открытие сверхзвезд, природа которых еще не ясна, было признано самым крупным научным событием 1963 г.
Мощное излучение квазаров пытались объяснить взаимодействием вещества и антивещества. Существуют и другие гипотезы на этот счет. Благодаря квазарам был найден способ обнаружения межгалактического нейтрального водорода по поглощению им света в слое, расположенном между квазаром и наблюдателем. Оказалось, что плотность такого водорода, по крайней мере, в миллион раз меньше критической. Нейтральный водород находят и по поглощению радиоволн. И в этом случае плотность его мала.
Еще в 1932 г., сразу после открытия нейтрона, Л. Д. Ландау предсказал существование нейтронного состояния вещества. Значительным событием в астрономии стало открытие в 1968 г. так называемых пульсаров – объектов, испускающих импульсные радио-, световое и рентгеновское излучения.
Пульсары - звезды, вещество которых состоит из нейтронов и сжато до ядерной плотности 1014 г/см3 (если до такой плотности сжать Землю, она будет иметь диаметр 0,5 км). Пульсар, или нейтронную звезду, некоторые ученые рассматривают как гигантское атомное ядро, с тем единственным, но существенным отличием, что нейтронная звезда сдерживается скорее гравитационными силами, чем ядерными. Большая часть электронов нейтронной звезды втиснута в протоны, так что протоны превращаются в нейтроны.
Пульсары, - самые маленькие по размерам и самые плотные звезды в Галактике. Вместе с тем они обладают самым сильным магнитным полем (1011-1014 э). Почему оно так велико? Ведь у Солнца оно составляет примерно 1 э, а на поверхности более массивных звезд - примерно 100-1000 э. На этот вопрос отвечает академик Б. Б. Кадомцев:
"Причина в следующем: нейтронная звезда имеет радиус примерно в 100 тысяч раз меньший, чем обычные звезды. Известно, что магнитное поле пропорционально числу силовых линий, пронизывающих единицу поверхности. Следовательно, при сжатии звезды магнитное поле растет обратно пропорционально квадрату радиуса звезды. Итак, уменьшение размеров звезды в 105 раз при образовании пульсара приводит к росту магнитного поля в 1010 раз. Отсюда и возникают столь большие поля...

Сверхсильное магнитное поле должно существенно влиять на строение атомов и молекул, это должно сказаться и на свойствах поверхности нейтронной звезды - самой внешней ее корочки. Прежде всего из-за существенного увеличения энергии связи атомов, молекул и сил сцепления в твердом теле поверхностный слой не обязательно должен представлять собой горячую плазму, как в обычных звездах. Это может быть "горячий нейтральный газ" или даже твердая кора. Соответственно изменяются условия для втягивания электронов и ионов с поверхности пульсаров внешними электрическими полями, что может повлиять на процессы образования горячей атмосферы пульсара, излучающей принимаемые на Земле радиоволны. Изменяется и спектр излучения самой нейтронной звезды".
Б. Б. Кадомцев научно обосновывает положение, что в сверхсильном магнитном поле твердое тело должно быть полимером.

Астрофизики теоретически предсказали существование самых необычных объектов Вселенной - "черных дыр" - схлопнувшихся звезд. Они настолько плотны, что их гравитация не выпускает наружу излучения. Диаметр Солнца примерно в 70 тыс. раз больше диаметра нейтронной звезды. Расчеты показывают, что если нейтронная звезда сожмется всего лишь на треть своего диаметра, то она должна стать "черной дырой". Пока "черные дыры" - объекты теоретических выкладок, но ученые надеются их обнаружить. Гигантская масса "черной дыры" должна притягивать вещество из окружающего пространства. Прежде чем исчезнуть в гравитационной могиле, оно ярко вспыхнет, подобно метеорам, входящим в земную атмосферу.
В конце 1975 г. в СССР вступил в действие самый большой на планете радиотелескоп "Ратан". Главное зеркало телескопа весит 42 т, диаметр его 6 м. Телескоп обладает несравненными преимуществами перед державшим пальму первенства с 1948 г. американским телескопом на горе Паломар с диаметром зеркала 5 м. С помощью уникального телескопа ученые Специальной астрофизической обсерватории АН СССР уже получили серию снимков Вселенной.
Создан уникальный комплекс аппаратуры "МАНИЯ" (многоканальных наносекундных измерений яркости) для поиска "черных дыр". Если зафиксированная с помощью этого комплекса яркость меняется сравнительно медленно, значит, в объективе обычная звезда. Если же частота колебаний измеряется нано- или микросекундами, это может означать, что в объективе "черная дыра", хотя, по современным представлениям, ее увидеть нельзя, так как чудовищная гравитация тела, размеры которого не превышают 10 км, а масса сравнима с солнечной, не позволяет вырваться из этой западни ни одному лучу света или электромагнитному колебанию. Всякая порция вещества, вовлеченная в гравитационную воронку, прибавит ей массы, но светимость по-прежнему останется нулевой. И все же расчеты показывают, что окрестности "черной дыры" могут оказаться видимыми. Поиск продолжается.

Как рождаются галактики и звезды, откуда они берут энергию, как развивается Вселенная и что было с ней на ранних этапах ее развития? Все это проблемы динамической эволюционной картины Вселенной.
"Проблема динамики Вселенной, - рассказывает доктор физико-математических наук М. Н. Смородский, - органически связана с глубоким познанием микрофизики – физики элементарных частиц. Изучение ранней истории Вселенной требует глубокого понимания процессов с элементарными частицами, потому что при больших плотностях уже нет атомов и, наверное, нет ядер. Знание процессов, которые происходят при очень высоких плотностях материи, превосходящих даже ядерные плотности, уже совершенно невозможно без понимания природы элементарных частиц.
Астрофизика требует знания законов микромира, физика элементарных частиц требует, в свою очередь, хорошего понимания гравитационных взаимодействий, чтобы узнать, что происходило в те далекие времена, когда элементарные частицы только возникли то ли вместе с галактиками, то ли раньше галактик. Главная задача, стоящая перед обеими этими науками, - понять, что представляют собой огромные источники энергии во Вселенной и какую роль в ее динамике играют или играли элементарные частицы".

Некоторые физики ставят под сомнение гипотезу о термоядерной природе светимости Солнца и других звезд, считая ее несостоятельной при объяснении большинства проявлений солнечной активности и взрывов в ядрах галактик, в квазарах и в масштабах Вселенной.
Они полагают, что в природе должны существовать иные виды энергии, несравненно более интенсивные, чем термоядерная, проявляющиеся в космических масштабах, и что такая энергия таится в вакууме.
Излагая гипотезу о природе звездной энергии с позиций теории квантовой гравитации, родившейся на стыке физики, математики и космологии, старший научный сотрудник Института ядерных исследований АН СССР В. Г. Лапчинский в статье "Энергия из... вакуума", напечатанной в "Неделе" - приложении к газете "Известия" - 22 августа 1976 г., пишет:
"Вот представление о вакууме, возникшее в одном из современных разделов физики: вакуум – это сверхплотная среда с очень богатыми физическими свойствами, а наблюдаемая материя – всего лишь разреженное состояние этой среды.
Иными словами, материя - это пустота по сравнению со сверхплотным вакуумом. Это новое представление о вакууме органически связано с теорией относительности и квантовой теорией материи...
Во всех процессах, связанных с человеческой деятельностью, во многих доступных нашему наблюдению космических явлениях энергия наблюдаемой материи не достигает даже малой доли энергии, сравнимой с собственной энергией вакуума. Именно поэтому вакуум никогда не возбуждается (не происходит его раскомпенсация) и остается для нас абсолютно инертной "пустотой". Чтобы возбудить вакуум, нужно сжать наблюдаемую материю до огромных плотностей или, что эквивалентно, построить ускоритель во много миллиардов раз мощнее Серпуховского. Однако в природе существует множество "лабораторий", в которых необходимые энергии достигаются очень легко. Эти "лаборатории" - коллапсирующая Вселенная – объекты, сжимающиеся собственными гравитационными силами.
Исследование коллапса Вселенной в рамках квантовой теории гравитации привело к наиболее яркому теоретическому открытию последних лет – эффектам рождения частиц из вакуума в таком количестве, которое способно остановить сжатие Вселенной около состояния с бесконечной плотностью материи и обратить сжатие в расширение. Другими словами, причиной и источником самого мощного взрыва во Вселенной - взрыва самой Вселенной – является энергия вакуума.

...Если выводы теории квантовой гравитации о структуре вакуума найдут дальнейшее подтверждение, тогда вся Вселенная предстанет перед нами как единый самосогласованный механизм. Взорвавшаяся Вселенная расширяется до тех пор, пока кинетическая энергия освобожденной материи не уравновешивается гравитационными силами. В процессе расширения объем Вселенной увеличивается, а следовательно, увеличивается вероятность освобождения вакуумной энергии в наблюдаемую. Преобладают процессы рождения галактик и последующего их рассеяния в пространстве. Мы живем в эпоху расширения Вселенной, поэтому являемся свидетелями многочисленных взрывных явлений во Вселенной.
Когда Вселенная расширяется до максимальных размеров, гравитационные силы стягивают Вселенную, уменьшая ее объем. В эту эпоху преобладает процесс растворения звезд в вакууме в результате их коллапса. Коллапсирующие звезды исчезают в вакууме одна за другой, но гравитационное поле их остается, что приводит к еще более быстрому сжатию Вселенной до плотности, при "которой вакуум возбуждается глобально, и происходит новый большой взрыв Вселенной. Начинается новый цикл расширения".
Космология, как никакая другая наука, укрепляет в нас веру в силу человеческого разума, в объективность познания. Вся ее история тесно связана с проверкой двух предположений. Первое относится к пространственной однородности Вселенной, одинаковости ситуаций в различных ее частях, отрицанию "островной" гипотезы мира, окруженного пустотой, идеи о каком-то особом, центральном положении нашей Земли и Солнца или нашей Галактики. Второе предположение соединяется с отрицанием неизменности Вселенной во времени, утверждением идеи эволюции Вселенной в целом.
Изучение возникновения и последующего "расширения" вещества в сверхплотном состоянии может привести к открытию новых законов природы. Необычайно расширился круг исследований. Наряду с чисто геометрическими и механическими вопросами "расширения" исследуются и ядерные реакции, и нейтрино, и спектры электромагнитного излучения в космосе. Такая широта подхода служит залогом будущих больших открытий.



Марс и Венера

Продолжая фундаментальные научные исследования Луны и планет Солнечной системы, в мае 1971 г. в сторону Марса были запущены Российские автоматические станции "Марс-2" и "Марс-3". Выведение автоматической станции на орбиту спутника Марса и посадка на его поверхность в условиях чрезвычайно разреженной атмосферы – очень сложная проблема, решение которой зависит от качеств бортового комплекса аппаратуры и от эффективной работы наземных командно-измерительных средств. Эта проблема была успешно решена – станции "Марс-2" и "Марс-3" стали искусственными спутниками Марса, а спускаемый аппарат станции "Марс-3" впервые совершил мягкую посадку на поверхность Марса.
За время длительного полета вокруг Марса спутники "Марс-2" и "Марс-3" передали большой объем информации о физических особенностях этой планеты и окружающего ее космического пространства. Аппаратурой спутников измерялось магнитное поле планеты, исследовалось состояние ионосферы и ее взаимодействие с солнечным ветром, регистрировались заряженные частицы вблизи Марса. Выяснилось, например, что концентрация электронов около Марса в несколько раз ниже, чем вблизи Земли. Наличие атомарного водорода подтвердилось до высоты 20 тыс. км от поверхности Марса.

Одной из задач спутников было исследование физических условий на поверхности и в атмосфере планеты. С помощью инфракрасного и сантиметрового радиометров ученые получили тепловую карту Марса. Получены интересные данные об одной из точек измерений температуры поверхности Марса, которая на 25° выше, чем в соседних районах. Аналогичные температурные аномалии были зафиксированы приборами американского спутника "Маринер-9". Некоторые исследователи связывают эти загадочные явления с возможной на Марсе вулканической деятельностью. Получены первые результаты о содержании в атмосфере Марса паров воды, атомарного водорода и кислорода, нейтрального газа аргона.
Важной частью программы исследований Марса с помощью спутников является получение картины его рельефа и измерение отражательной способности его поверхности, а также получение крупномасштабных и глобальных фотографий планеты.
Ученые установили, что марсианская атмосфера в основном состоит из углекислого газа. Она примерно в 100 раз менее плотна, чем земная. При характерном рельефе с обилием возвышенностей и глубоких впадин плотность атмосферы Марса, а следовательно, и концентрация углекислого газа на его поверхности весьма различны. Это обстоятельство использовано для определения рельефа местности с помощью инфракрасных фотометров. Приборы оценивают количество углекислого газа на линии визирования по трассе спутника и вычерчивают рельеф поверхности.

Благодаря разреженной и безоблачной атмосфере Марс – планета более удобная для фотографирования со спутника, чем Венера и даже Земля. Уже первые фотографии, сделанные космическим аппаратом с полетной траектории, запечатлели ландшафт, подобный лунному обилием кратеров. Изучению загадочной поверхности Марса поможет дальнейшее фотографирование планеты с искусственных спутников.
"Еще десятилетие назад, - рассказывает директор Института космических исследований АН СССР академик Р. 3. Сагдеев, - астрономы, основываясь на данных наземных наблюдений, традиционно называли двойником Земли планету Венера. Однако рейсы космических аппаратов, и в первую очередь полеты советских станций серии "Венера", убедительно показали разительное отличие физических условий на поверхности этой планеты от земных. Марс, напротив, оказался во многих отношениях гораздо ближе к Земле, чем предполагалось.
Выяснилось, что еще в недавнем прошлом Марс был весьма активен в геологическом отношении, причем не исключено, что эта активность продолжается и в настоящее время. Вид многих образований на поверхности планеты дает веские основания предполагать существование на ней в прошлом больших водных потоков. А как известно, именно вода выступает одним из основных факторов, определяющих характер эволюции поверхности, и, вероятно, играет решающую роль в создании условий для возникновения жизни".

С помощью российских и американских космических аппаратов выявлены многие важные характеристики как самой планеты Марс, так и окружающей ее космической среды. Получены данные о рельефе Марса и о грунте, слагающем поверхностный слой этой планеты, сведения о распределении температуры по ее поверхности, о строении и составе ее атмосферы. Работа на орбитах искусственных спутников Марса российских космических станций "Марс-2" и "Марс-3" дала возможность изучать его магнитное поле, получить данные о гравитационном поле, сведения об атмосфере и облачности планеты. Американский аппарат "Маринер-9" позволил получить фотоизображение большой части поверхности Марса в среднем масштабе. Были также сфотографированы два маленьких естественных спутника Марса диаметром 25 и 10 км. . .

Наша страна добилась замечательных результатов и в исследовании Венеры - "планеты загадок", как ее называют. По размерам, плотности, массе Венера похожа на Землю. Но в отличие от нашей планеты она очень медленно вращается вокруг своей оси. Солнечные сутки на Венере равны 120 земным. Важная особенность Венеры состоит в том, что ось ее вращения перпендикулярна плоскости ее орбиты. Это означает, что на Венере нет времен года. Только длинные день и ночь, а также широтные различия вносят разнообразие в тамошние условия погоды.
Загадочной делает Венеру прежде всего окутывающий ее сплошной облачный покров. Фотографии Венеры в видимых лучах, полученные даже при помощи больших телескопов, не обнаруживают вокруг нее ничего, кроме достаточно равномерно светящейся полусферы.
Без знания качественной и количественной структуры атмосферы нельзя было определить атмосферное давление на Венере. Требовались непосредственные измерения. Полеты космических аппаратов "Венера-4", "Венера-5" и "Венера-6" позволили решить эту задачу. По результатам прямых измерений, проведенных этими автоматическими станциями, физические условия на Венере таковы: давление – около 100 атм, температура – около 500°, атмосфера планеты почти сплошь состоит из углекислого газа.
Запуск "Венеры-7", спускаемый аппарат которой достиг поверхности планеты 15 декабря 1970 г. и в течение 35 мин передавал бесценную научную информацию, несомненно, одно из самых значительных достижений отечественной космонавтики и всей советской науки. "Венерой-7" была измерена температура в месте посадки. Она составляет примерно 475°. Давление оказалось равным примерно 90 атм. Газ при таком давлении примерно в 60 раз плотнее воздуха у поверхности Земли!

Венера – вторая за Ураном планета, которая при движении вокруг Солнца имеет собственное вращение в обратную сторону. Этот факт пока не получил научного объяснения. Правда, некоторые ученые полагают, что это происходит "по молодости лет" планеты, что наблюдаемая эволюция орбиты Венеры через несколько сот тысяч лет восстановит космическую гармонию и планета станет вращаться так же, как и остальные, старшие соседи: Возраст Венеры, кстати, чрезвычайно интригует ученых. Ведь не исключено, что Венера повторяет в своем развитии путь, пройденный Землей.
У Венеры практически нет магнитного поля, а без этой защиты радиационная опасность на ней может быть достаточно велика.
Запущенная в марте 1972 г. "Венера-8" была призвана продолжить исследования Венеры и продвинуть вперед процессы познания сложной природы этой планеты. Свой четырехмесячный полет "Венера-8" завершила 22 июля 1972 г., передав уникальные научные данные о свойствах атмосферы Венеры, характеристиках освещенности на планете и о природе грунта ее поверхностного слоя.
Научную эстафету "Венеры-8" подхватили "Венера-9", "Венера-10", впервые передавшие изображение с поверхности Венеры, и другие автоматические станции СССР и США. Очевидно, на базе этих исследований родятся новые научные открытия.
Российская программа изучения Солнечной системы с помощью космических аппаратов успешно претворяется в жизнь.
В 1974 г. за исследования в области распространения радиоволн в дальнем космосе с помощью аппаратов типа "Венера", "Марс" и "Луна" Государственной премии СССР удостоен коллектив ученых Института радиотехники и электроники АН СССР под руководством заслуженного деятеля науки и техники РСФСР доктора технических наук профессора М. А. Колосова. В работах участвовали доктора технических наук Н. А. Арманд, О. И. Яковлев, кандидат физико-математических наук Н. А. Савич, кандидаты технических наук А. И. Ефимов, Д. Я. Штерн и другие.
Принимая радиолуч с космического корабля, ученые впервые исследовали Вселенную методом радиопросвечивания. Зная исходные параметры посылаемого сигнала, они получили важные сведения о Марсе, Венере, Луне и межпланетном пространстве.



Планетная астрофизика

Важнейшая задача планетной астрофизики - исследовать проблему, связанную с образованием планет Солнечной системы и возникновением жизни в ее пределах. Это послужит ключом к пониманию процессов появления газовой и водной оболочек планет, дифференциации тел планет на фазовые оболочки, формирования их поверхности, их взаимодействия с окружающей средой и т. д.
На первый план здесь выдвигается изучение состава и теплового режима недр планет Солнечной системы и их спутников. До последнего времени человечество располагало такого рода данными только для своей родной планеты. Поэтому огромный интерес для науки представляло исследование состояния недр Луны - ближайшего спутника Земли.
Изучение недр планет имеет большое практическое значение, так как позволяет найти общие закономерности планет и лучше познать структуру и тепловой режим недр нашей собственной планеты, понять ее эволюцию. Оно поможет узнать закономерности распределения запасов внутренних богатств Земли.
Исследования недр Земли продолжаются многие десятилетия. Сейчас мы знаем, что недра нашей планеты горячие. Изнутри ее идёт поток тепла. На квадратный сантиметр земной поверхности приходится примерно одна миллионная калории в секунду. Предполагается, что это тепло получается в результате распада радиоактивных элементов - урана, тория, изотопа калия, содержащихся в глубоких недрах Земли. По общему потоку тепла из недр Земли было определено содержание радиоактивных элементов на нашей планете. Существуют и другие гипотезы об источниках тепла Земли.



Гравитация и гравитационная связь

Созданная Исааком Ньютоном теория тяготения давала стройное объяснение законам движения планет, до этого познаваемым эмпирическим путем, удивительной на первый взгляд связи между весом тел и движением Луны. Второй этап разработки теории тяготения начался с создания Альбертом Эйнштейном в 1916 г. общей теории относительности. Она установила, что пространство и время искривляются, что длины и промежутки времени зависят от полей тяготения. Движение тел в таких условиях изменяется. Общая теория относительности дала замечательное физическое истолкование глубоких идей Н. И. Лобачевского и Г. Римана о возможности геометрических систем и свойств пространства.
Долгое время общая теория относительности в какой-то мере стояла в стороне от основного русла развития физики. Академик Я. Б. Зельдович и другие в статье "Анатомия тяготения", опубликованной в газете "Известия: 15 марта 1972 г., писали, что проблемы тяготения и общей теории относительности привлекают пристальное внимание ученых и разрабатываются усиленными темпами именно в последние годы. Сказываются и успехи астрономии и астрофизики и освоения космоса. Стало ясно, что эффекты, предсказанные теорией Эйнштейна, играют важную роль в эволюции Вселенной и отдельных небесных тел. Так, во Вселенной прямая может не быть кратчайшим расстоянием между двумя точками. В ней нет единого времени - сколько видов пространства, столько и времен, а геометрия пространства зависит от тяготения - гравитации. Оказалось, что именно теория относительности помогает увидеть реальную картину мира, объяснить то, что, по представлениям классической физики, выглядит необъяснимым.

Почему Меркурий не идет по одной орбите, а отклоняется так, что через год попадает не на старое место, а рядом с ним? Почему лучи звезд искривляются вблизи Солнца? Потому, что реальное пространство искривлено и может быть сколь угодно сложным. В данном случае условия диктует фундаментальный закон природы – гравитация, тяготение.
Почему ученые с такой настойчивостью занимаются гравитацией? Дело в том, что предсказанное поле гравитации может переносить информацию так же, как электромагнитное поле, и стать практически неисчерпаемым источником энергии. Задача ученых в дальнейшем будет состоять в том, чтобы определить энергию этого особого рода поля и найти способ его выделить.

В отличие от специальной теории относительности, общая теория относительности Эйнштейна не считалась строго доказанной и требовала анализа и проверки. Важный вклад в эту область внес академик АН УССР А. З. Петров, в 1972 г. удостоенный Ленинской премии за работы в области гравитации.
А. З. Петров и физик и геометр. С юности его занимала идея многообразия пространств во Вселенной. Сколько их? Какие они? Чем отмечена их геометрия? Он описал и классифицировал пространства во всем их многообразии.
Если современникам Эйнштейна казалось чудом провозглашенное им многомерное пространство с относительностью времени, то не менее удивительным кажется тот факт, что все выглядевшие бесчисленными пространства Эйнштейна в классификации академика Петрова сведены только к трем видам. Исследуя данную проблему, А. 3. Петров прибегнул к тензорному исчислению и теории групп. Алгебраическая классификация полей тяготения позволила ему классифицировать идущие из космоса к Земле гравитационные волны, причем разработать для них объективную, или, как говорят математики, инвариантную, классификацию.
Известный пример относительности тяготения - невесомость. Стоя на Земле, человек ощущает свой вес - силу притяжения его Землей, в то время как космонавт на летящем вокруг Земли спутнике испытывает состояние невесомости, хотя его расстояние от центра Земли изменилось ненамного.
Созданная А. 3. Петровым инвариантная, т. е. не зависящая от выбора наблюдателя, классификация гравитационных волн получила всемирное признание. Сейчас ученые-экспериментаторы изыскивают разнообразные способы для улавливания гравитационных волн, создают детекторы, их распознающие. "Дело в том, - говорил A. 3. Петров, - чтобы угадать частоту этих колебаний, их интенсивность и конечно же не спутать с какими-нибудь другими колебаниями, например с обыкновенными сейсмическими толчками земной коры".
Большой вклад в развитие современного учения о поле гравитации внес выдающийся советский ученый академик B. А. Фок. Его расчеты дали в руки московскому исследователю В. А. Бунину (АН СССР) ключи для генерирования гравитационных волн. Предсказываемая В. А. Буниным гравиосвязь обладает несравненными преимуществами перед известными радиотехническими, лазерными, ультразвуковыми средствами связи.
"Связь на волнах тяготения, - подчеркивает В. А. Бунин, - преодолеет любые преграды, будь то монолитная толща земного шара, мощные облака, скопления астероидов или других космических тел в межзвездном пространстве".
В. А. Бунин разработал схемы датчиков, которые должны отзываться на волны тяготения, особой антенны и других устройств связи на волнах тяготения. Его изобретения закрепили отечественный приоритет в области возможной гравитационной связи будущего.



Внеземные цивилизации

С тех нор как люди осознали, что помимо Земли существуют и другие миры, они начали все чаще задавать себе вопрос: одни ли они во Вселенной? Стремление узнать, существует ли жизнь вне Земли, - одно из важных направлений в исследовании космоса.
В 1600 г. Джордано Бруно был сожжен на костре за свои еретические идеи о множестве обитаемых миров. Современным ученым, занимающимся этой проблемой, ничто не угрожает. Однако у них, как и у Джордано Бруно, пока еще нет фактических доказательств существования внеземных цивилизаций.
После того как не было найдено жизни на Луне, ученые обратили особое внимание на другое возможное пристанище жизни - Марс. Запуск автоматических станции к Марсу пока не предусматривает прямого поиска жизни на этой планете, это задача дальнейших исследований, почву для которых готовят нынешние запуски.
В последние годы возникла совершенно новая наука - экзобиология (от греческого "экзо", что означает "вне", "за пределами"), которая занимается исследованиями возможности внеземной жизни. Многие ученые сейчас убеждены в том, что на остальных восьми планетах нашей Солнечной системы не существует разумной жизни или технически развитой цивилизации. Если бы разумные существа, утверждают они, находящиеся на высоком уровне технического развития, населяли любую из этих планет или их спутники, то человек давно бы уже получил послание от них или они посетили бы Землю. Но этот довод ничуть не умаляет огромного интереса, с которым ученые относятся к малейшей возможности обнаружения любых форм жизни или свидетельств того, что она когда-то существовала на соседних с Землей планетах.

Директор Института биохимии имени А. Н. Баха АН СССР академик А. И. Опарин пишет:
"Отличительная черта современного прогресса знания – новый подход к изучению природы Земли. Данные непосредственного космического эксперимента ставят на строго научную основу гипотезы о единстве закономерностей образования различных тел Солнечной системы - Луны, планет, астероидов, метеоритов. Это, в свою очередь, заставляет иначе взглянуть на роль, которую должны были играть в формировании Земли и других небесных тел космическая среда, излучения, идущие из космоса, солнечная радиация. Признание важной роли космоса в эволюции Земли привело к знаменательным сдвигам и в науке о происхождении жизни.
Изучение вариаций интенсивности космических лучей, перепадов гравитации, связанных с положением нашей Солнечной системы в Галактике, определило новые подходы не только к изучению происхождения и развития жизни на Земле, но и к поискам ее во Вселенной. Астрономы и биологи обнаружили достаточно доказательств того, что на нашей планете представлена лишь небольшая часть флоры и фауны Вселенной. По словам биохимика Мэрилендского университета Сирила Поннамперума, "Земля – это, в сущности, образцовая лаборатория процессов, которые могли происходить бесчисленное число раз в других солнечных системах". Насколько часто жизнь эволюционирует до разумных существ, мы не знаем. Но если разумная жизнь возникла один раз, она может возникнуть множество раз, хотя, возможно, и в других формах.

Человек "сделан" в основном из веществ, самых распространенных во Вселенной, - водорода, углерода, азота и кислорода. Вероятно, атмосфера "молодой" Земли состояла из этих же элементов, затем углерод соединился с водородом и образовал метан, а азот с водородом – аммиак. Сочетание кислорода с водородом стало водой.
Двадцать лет назад химик из Чикагского университета Стэнли Миллер получил весьма сложные органические молекулы из подобных простейших газовых смесей, пропуская через них электрический разряд и имитируя таким образом грозу, которая могла произойти в первобытные времена. Созданная Миллером "атмосфера" начала извергать потоки аминокислот в расположенную под ней воду. Ученому таким образом удалось наблюдать процесс, происходивший более 4 млн. лет назад, когда моря Земли наполнялись пенистой смесью, состоящей из "строительных блоков" живых организмов.
В подобных опытах по моделированию условий, существовавших на древней Земле, исследователи нашли многочисленные пути образования "предбиологических" соединений. Они создали аминокислоты, из которых состоит белок, этот строительный материал живых организмов и важный компонент клеток, а также нуклеиновые кислоты. Вышеперечисленные соединения – основа всех форм жизни на Земле. Небиологический характер происхождения органических молекул (называемых так потому, что они содержат жизнеобразующие атомы водорода и углерода) получил подтверждение в 1969 г., когда возле Мерчисона (Австралия) упал метеорит, "на борту" которого обнаружили аминокислоты, подобные полученным в лаборатории. Наличие аминокислот предполагалось и в лунных породах, что подтвердили образцы, доставленные экипажем "Аполлона-14".
Каждое новое достижение науки все более приближает человечество к ответу на вопрос о возможности существования внеземных цивилизаций и установления связи с ними. Разные стороны этой проблемы не раз обсуждались. В частности, в 1963 г. Бюраканской астрофизической обсерваторией было созвано первое Всесоюзное совещание, посвященное проблеме внеземных цивилизаций. В 1971 г. в Бюракане состоялся советско-американский симпозиум "Связь с внеземными цивилизациями". Дискуссии и обсуждения подтвердили перспективность проблемы.

"Время от времени перед наукой возникают интересные вопросы, которые могут в дальнейшем приобрести огромное практическое значение, - говорит академик В. А. Амбарцумян. - В таких случаях всегда находятся скептики, не желающие согласиться с энтузиастами в оценке значения нового научного направления. Так было перед открытием атомной энергии. То же самое происходит сейчас и в отношении поисков внеземных цивилизаций и установления связи с ними.
Тем не менее, мы можем сказать, что за последние годы человечество достигло таких успехов в астрономии, технике связи, кибернетике, которые создали реальные возможности установить связи с разумной жизнью из других миров при условии, если такие цивилизации существуют. Речь идет не только о простых формах жизни, но и о ее высших формах, вплоть до цивилизаций".
Основа развития любой цивилизации - ее энергетические возможности. По этому признаку условно разделены все возможные внеземные миры. Те, на которых освоили энергию, по мощности равную Солнцу, хотя и относятся к высокому уровню, но все же считаются второстепенными. На первом месте, вероятно, стоят цивилизации, располагающие энергией сотен солнц, освоившие энергетические мощности целых галактик.
Многие астрономы убеждены в том, что в обозримой Вселенной находятся миллиарды планет. Только в нашей Галактике, куда Солнце входит как обычная звезда, насчитывается сто миллиардов звезд и, вероятно, миллиарды планет. В свою очередь, Млечный Путь - всего лишь одна из миллиардов галактик Вселенной.

Современные теории звездной эволюции предсказывают, что образование планет, обращающихся вокруг обычных, подобных Солнцу, звезд, скорее, правило, чем исключение. Располагает ли наука точными данными о том, какие звезды и в каких созвездиях имеют планетные системы? Отвечая на этот вопрос, заместитель директора Института космических исследований, член-корреспондент АН СССР Н. С. Кардашев высказал мнение, что современные телескопы, работающие в инфракрасном диапазоне, в силах зарегистрировать планетные системы. Другая возможность их обнаружения – изучение небольших перемещений звезд в результате обращения планет вокруг светил. Одна из таких попыток уже увенчалась успехом: около звезды Барнарда, одной из ближайших к Земле, обнаружена планетная система, состоящая по крайней мере из двух-трех планет.
Однако далеко не все планеты могут служить прибежищем жизни. Для того чтобы на них могла возникнуть жизнь, они должны обращаться вокруг звезд, которые светят с постоянной интенсивностью в течение миллиардов лет, и находиться в так называемой обитаемой зоне - области космического пространства, где интенсивность солнечного излучения не слишком велика и не слишком мала для процессов жизнедеятельности.
Для установления контактов с внеземными цивилизациями потребуется сооружать новые мощные радио- и инфракрасные телескопы, с помощью которых можно расширить исследования ближайших звезд и некоторых других космических объектов. Большое внимание будет уделено исследованию ядер галактик и центра нашей Галактики.

Первые попытки поиска разумных сигналов со звезд были предприняты в 1950-е годы учеными США. Они закончились безрезультатно. Спустя десять лет поисками "разумных" сигналов из Вселенной занялись советские специалисты. На симпозиуме в Бюракане об их работе рассказал заместитель директора Горьковского научно-исследовательского радиофизического института, член-корреспондент АН СССР В. С. Троицкий.
"Мы решили, - сказал он, - систематически проводить наблюдения за объектами, находящимися на расстоянии до ста световых лет от Солнца. При этом мы исходили из того, что наиболее вероятно ожидать такого сигнала, который по своим свойствам резко отличается от естественного излучения из Галактики. Эксперименты привели ученых к выводу о необходимости дальнейших поисков с использованием значительно больших антенн, обеспечивающих более высокую чувствительность.
Используя радары и средства связи, работающие на ультравысоких частотах, люди вот уже в течение 15 лет неумышленно посылают мощные сигналы в космос. Если ближайшая технически развитая цивилизация находится, к примеру, на расстоянии 20 световых лет, то земные сигналы достигнут ее в 1976 г. Если эта удаленная цивилизация сразу же составит и пошлет ответное послание, то оно достигнет Земли не ранее 1996 г.".

Сложнейшие проблемы обсуждались на международной встрече ученых в Бюракане в сентябре 1971 г. На какой частоте, например, можно получить сообщение из неведомых миров? Многие ученые называют 21-сантиметровый диапазон волн, поскольку он соответствует длине волны излучения атома водорода - наиболее распространенного элемента Вселенной.
Другая проблема заключается в том, можно ли найти язык, одинаково понятный для разумных существ Вселенной. И даже если такой язык будет найден, может оказаться, что цивилизация, с которой мы ищем контакты, продвинулась в развитии значительно дальше, чем наша. Будет ли она затруднять себя ответом на наши вопросы? Вполне возможно, что нет, поскольку ее представители могут считать человека стоящим настолько ниже себя, насколько, по мнению самого человека, стоят ниже его муравьи. "А станем ли мы затруднять себя обучением алфавита муравьев?" - спрашивал участник международной встречи американский астроном К. Саган. Хотя человек пока не смог поймать ни одного межзвездного сообщения, вполне возможно, что вся Галактика забита посланиями между развитыми цивилизациями, передаваемыми с помощью методов, неизвестных на Земле, - таково мнение некоторых участников международной встречи 1971 г. Наиболее целесообразно сосредоточить усилия на поисках цивилизаций, технический потенциал которых сравним с земным или превышает его, считают они.

В беседе "Одиноки ли во Вселенной?", опубликованной газетой "Советская Россия" 20 августа 1978 г., известный астрофизик, член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский высказал мнение о том, что вероятность возникновения разумной жизни во Вселенной весьма мала, так как оно требует совпадений большого количества разнообразнейших факторов. Если же жизнь где-то и достигла исключительно высокого уровня развития, то она (в пределах нашей Галактики или в ближайших галактиках) не могла бы ускользнуть от земных средств наблюдений. Если разумная жизнь и есть, утверждает он, то только где-то на огромном расстоянии от нас – в миллионы световых лет. "Какова вероятность того, что планетные системы у звезд – явление распространенное? Современная астрономия прямыми наблюдениями не в состоянии обнаружить присутствие планет у звезд, расположенных от нас в радиусе более четырех световых лет, - говорит И. С. Шкловский. - В принципе, не вдаваясь в подробности, мы допускаем, что у относительно небольшого числа одиночных звезд во Вселенной могут быть планеты. ...Необходимо редчайшее совпадение огромного числа исключительно благоприятных обстоятельств для того, чтобы начался процесс, который приведет к возникновению жизни. Более того, до сих пор мы не можем четко и ясно изобразить все перипетии появления жизни на нашей планете. Существует огромная пропасть между набором нужных для возникновения жизни химических соединений и даже простейшим живым существом, состоящим из этих соединений".
Будем надеяться, что совместные обсуждения и координация программ работ, обмен научной информацией между учеными разных стран принесут желаемые результаты.
Космические исследования не только выявили принципиально новые возможности таких фундаментальных областей науки, как астрономия и геофизика, но и позволили решить многие важные практические задачи в области метеорологии, навигации и связи.

"Запуск искусственного спутника Земли, - писал в свое время выдающийся французский ученый Ф. Жолио-Кюри, - великая победа человека, поворотный пункт в истории цивилизации".
Делаются всё новые шаги в планомерном освоении космоса. Наша страна поистине стала берегом Вселенной, как образно выразился конструктор первых космических кораблей академик С. П. Королев. 108 мин понадобились "Востоку", пилотируемому Юрием Гагариным, на то, чтобы облететь нашу планету. Это был первый шаг человечества в безбрежный звездный океан.
В 1962 г. был произведён запуск спутника Земли серии "Космос". За прошедшие годы сотни его собратьев были выведены на околоземные орбиты с высотой от 145 км до 60 тыс. км. 31 марта 1978г. был запущен тысячный спутник этой серии. С помощью этих спутников осуществляется широкая программа комплексных исследований не только околоземного пространства, но и дальних объектов Вселенной, решаются технические проблемы практической космонавтики и многие народнохозяйственные задачи.
"Выдающиеся работы по исследованию космического пространства, - отмечал президент АН СССР академик А. П. Александров, - сегодня неизмеримо расширили возможности телевидения и связи, позволили через систему "Орбита" приобщить к Центральному телевидению миллионы людей, обеспечивают навигацию и штормовые предупреждения, начинают использоваться в геологической разведке, лесоведении и скоро станут применяться в сельском хозяйстве" («Правда», 1976г., 27 февраля).



Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz