Когда физики в цене
Шрифт:
К началу исследования радиоизлучения Луны астрономы располагали одной вполне надежной характеристикой Луны — температурой ее поверхности. Ее измерили еще в тридцатых годах астрофизики Петит и Никольсон методом простым, остроумным и настолько точным, что до сих пор никто не смог превысить эту точность. Основываясь на показаниях инфракрасных лучей, ученые установили поразительную вещь. Раскаленная в лунный полдень до + 120 °C поверхность нашего спутника лунной ночью скована морозом в — 150 °C. Колебания температуры Луны неслыханны: двести семьдесят градусов! Ничего подобного на Земле никто никогда не наблюдал.
В 1939 году Петит повторил свои исследования,
Поэтому, когда радиоастрономы Пиддингтон и Миннет в 1949 году впервые направили свои приборы на Луну, они ожидали обнаружить не меньшее изменение ее «радиояркости». И что же показали приборы? При смене лунного дня лунной ночью радиоизлучение почти не изменилось…
Выходило, если верить радиоастрономам, температура Луны почти не меняется! Это изрядно взволновало ученых: как объяснить различие в показаниях инфракрасных и радиолучей, как увязать столь противоречивые данные?
Напрашивался единственно правильный вывод: радиоволны излучает не сама поверхность Луны, температура которой подвержена сильным колебаниям, а более глубокий слой почвы, в котором сохраняется постоянная температура. Мысль эту подкрепляло и то всем знакомое обстоятельство, что на Земле зиму и лето фактически «чувствует» лишь поверхностный слой, а на глубине в несколько метров температура меняется мало.
Но как только был разрешен первый вопрос, возник следующий: из чего же состоит поверхностный слой Луны, который, как шубой, укрывает ее недра от резких колебаний температуры?
Академик Фесенков подсчитал, что теплопроводность лунной почвы должна быть почти в тысячу раз меньше, чем у земных пород. Такой материал — давняя мечта строителей, теплотехников и специалистов холодильного дела. Но ничего подобного на Земле нет. И ученые справедливо усомнились в том, что такая идеальная теплоизоляция может существовать в природе, даже на Луне. Вряд ли возможно такое огромное отличие между лунными и земными породами.
Но вскоре удалось нащупать возможную причину такой разницы. Сравнивая земные и лунные породы, скептики не учитывали того обстоятельства, что вещество на Луне находится фактически почти в полной пустоте, в вакууме. Очутись земные породы на Луне, их поры оказались бы пустыми, и они резко снизили бы свою теплопроводность. Правда, опыт показал, что теплопроводность земных пород и в безвоздушном пространстве остается в сотню раз большей, чем теплопроводность лунных.
Какой же земной материал, гадали ученые, может соперничать с лунным? Пожалуй, только пыль. Соприкасаясь одна с другой в немногих точках, пылинки плохо передают друг другу тепло. Если же откачать из промежутков между пылинками воздух, то передача тепла через слой пыли станет ничтожной.
Пыль в качестве поверхностного слоя Луны «устраивала» и сторонников метеорной гипотезы, которая утверждает, что лунный покров создан постоянной бомбардировкой миллиардами крупных и мельчайших метеоритов. Они падают на Луну со скоростью в несколько десятков раз большей, чем скорость пули или снаряда. Сторонники этой гипотезы утверждают, между прочим, что та же участь постигла бы и Землю, если бы она не была надежно укутана своей атмосферой. Пыль удовлетворяла и приверженцев вулканической точки зрения. По их мнению, прошлая бурная деятельность лунных вулканов могла породить достаточное количество пыли и похожего на нее пепла. На Луне нет воды, которая смыла бы эти наносы. Нет ветра, который бы их развеял. Со временем
ЧЕРНАЯ ЛУНА
Но это были лишь домыслы. Вполне научные, подкрепленные расчетами и земным опытом, но все же домыслы, претендующие на ранг гипотез. Убедить в их истинности могли лишь объективные измерения. Наши радиоастрономы решили «прощупать» Луну вглубь и точно измерить температурные режимы в различных слоях лунной почвы. В этом они видели ключ к опознанию лунного вещества.
Задача казалась не из сложных. Надо было измерить радиоизлучение от Луны на различных волнах — короткие волны испускаются верхним слоем почвы, более длинные идут из глубины (Пиддингтон и Миннет ловили радиоволны лишь одной длины—1,25 см).
Под Горьким, на обрывистом берегу Волги, в местечке Зимёнки, под руководством В. С. Троицкого, одного из ведущих советских радиоастрономов, с 1953 года началось строительство радиотелескопов, рассчитанных на различные длины радиоволн. В Москве, в Физическом институте имени Лебедева АН СССР, под руководством А. Е. Саломоновича строился огромный радиотелескоп для приема радиоволны длиной 0,8 см. Один из «миллиметровых» радиотелескопов начал работать в 1959 году одновременно с подобным, построенным в США.
Работы велись быстро и энергично. Но первые же полученные материалы своей разноречивостью поставили радиоастрономов в тупик. Одни наблюдения подтверждали, что у Луны есть «шуба», другие начисто отвергали это. Был разнобой и в определении температуры поверхностных слоев.
Исследователи снова и снова повторяли замеры, проверяли работу аппаратуры. И в конце концов пришли к единодушному мнению: причина недоразумений в слишком больших погрешностях измерений. Да и как им не быть? В зеркало радиотелескопов попадает не только радиоизлучение Луны, но и так называемый космический фон — радиоволны, приходящие из глубин Вселенной, а также радиоволны, излучаемые поверхностью Земли. И это паразитное радиоизлучение добавлялось к слабым радиоволнам, приходящим от Луны, и отделить их казалось невозможным.
— Выделить излучение Луны на фоне внешних помех и внутренних шумов аппаратуры так же трудно, как расслышать шелест отдаленного дерева сквозь шум леса при сильном ветре. — Так обрисовал трудность задачи Троицкий. — Поэтому ошибки измерений достигали 20 процентов. Мы же могли себе позволить ошибиться лишь на один-два процента. Не больше.
И вот после десяти лет трудной, хлопотной, кропотливой «работы с Луной» горьковские радиоастрономы отважились на «отчаянное» средство. Они решили создать на Земле рядом с телескопом искусственную Луну, которая помогла бы корректировать измерения радиоизлучения, принимаемого от естественной Луны.
…Возле Судака, в Крыму, на высокой скале, стоящей на самом берегу моря, с давних времен сохранились причудливые развалины старинных укреплений. Стены, сложенные из больших каменных глыб, узкие проходы, крутые лесенки — это остатки Генуэзской крепости. Когда-то ее воздвигли генуэзцы, приплывшие к крымским берегам из Италии.
Летом 1962 года на горе возле развалин остановилось несколько грузовиков. Группа людей выгрузила кучу громоздких ящиков и осторожно стала подниматься к самой высокой башне. Вскоре над башней был водружен черный пятиметровый диск — искусственная Луна № 1. Предназначалась она для измерения радиоизлучения на волнах в 1,6 см и 3,2 см. Ближе к морю на расстоянии 200 метров от радиотелескопа была установлена искусственная Луна № 2, предназначенная для работы на волне 10 см.