Небесные сполохи и земные заботы.
Шрифт:
Вот и все основные сюжеты, которые можно увидеть, а точнее, увидеть и истолковать на современном уровне науки, глядя на естественный телевизионный экран — полярное небо. Остается отметить, что таких экранов — два, в полярных районах Северного и Южного полушарий. Самые интересные передачи — бури, суббури, показ правильных узких дуг — видны сразу на обоих экранах и выглядят одинаково у ионосферных подножий одной и той же магнитной силовой линии в обоих полушариях. Однако для более редких и размытых сияний полярной шапки эта синхронность может нарушаться. Как мы видели, у этого есть глубокие причины: силовые линии, пересекающие поверхность Земли в ее полярных шапках, тянутся далеко в хвост и, возможно, даже, как указывал Данжи, вообще уходят куда-то в солнечный ветер. Впрочем, все суждения о далеком хвосте пока основаны на косвенных
Понятно поэтому, насколько важно для выявления фундаментальных свойств магнитосферы и самих полярных сияний вести одновременные наблюдения у южного и северного ионосферных подножий одной и той же магнитной силовой линии. Такие наблюдения были и с поверхности Земли, и с самолетов, летящих в одно и то же время вдоль южного и северного авроральных овалов. К сожалению, на нашей планете очень мало таких мест, где можно было бы в условиях наблюдательной станции, находясь на суше, в сопряженных точках, у обоих таких подножий, следить за полярными сияниями. Вспомним, как выглядит расположение материков на глобусе. Северный Ледовитый океан похож на озеро, окруженное сушей, а Антарктида, наоборот, на остров в океане. Можно пересчитать все немногие пары точек, где оба подножия магнитной силовой линии попадают на сушу.
Одна из таких уникальных пар — поселок Согра в Архангельской области и остров Кергелен, затерявшийся в Индийском океане. В этих пунктах был проведен советско-французский эксперимент "Араке". На геофизической ракете, выпущенной с Кергелена, подняли в космос небольшой исследовательский ускоритель частиц. Частицы, которыми он выстрелил, пришли, навиваясь на магнитные силовые линии (см. рис. 2) в Северное полушарие и высыпались в атмосферу над Согрой.
Наблюдения за таким контролируемым потоком частиц помогают нам точнее представить себе условия в околоземном пространстве. Довольно часто высыпания введенных в магнитосферу заряженных частиц называют искусственным полярным сиянием. Это верно и неверно.
Конечно, свечение неба под воздействием энергичных частиц, выпущенных в космическое пространство, возникает, и даже порой очень сильное. Был, например, такой случай. В августе 1958 года в обстановке самой строгой секретности, какую только могут обеспечить военные, американцы проводили очередное испытание атомной бомбы. Взрыв произошел на высоте 70 километров над островом Джонстон — маленьким коралловым атоллом в Тихом океане. Но засветилось небо в районе архипелага Самоа — в трех с половиной тысячах километров от острова Джонстон, уже в Южном полушарии. Энергичные частицы, выброшенные в околоземное пространство, стали вести себя как "местные жители" — частицы радиационных поясов, пошли качания вдоль магнитных силовых линий, частицы начали теряться в атмосфере, вызывая ее свечение, уцелевшие пустились в обход вокруг Земли: протоны, как всегда, на запад, электроны — на восток, и т. д. Создалось искусственное переполнение радиационных поясов, которое может существовать очень долго. Атомные взрывы в космосе приводят к переполнению радиационных поясов энергичными частицами на годы. Это подтвердили спутниковые измерения после операций "Аргус" (три взрыва в Южной Атлантике на высоте 480 километров) и "Старфиш" (в Тихом океане). В настоящее время проведение таких атомных взрывов запрещено Московским договором.
Но называть полярным сиянием свечение от высыпания частиц из переполненных поясов я лично не могу. Так светиться может обычный телевизионный экран в комнате, если облучать его потоком посторонних энергичных частиц, например из того же исследовательского ускорителя. Но как это отличается от телепередачи, в которой интересно не свечение экрана, а то, о чем рассказывает это свечение. Полярные сияния, как мы видели, — это телепередачи из космоса на определенные сюжеты. Они обеспечиваются всеми блоками естественного телевизора (магнитосферы нашей планеты), "принимающего" солнечный ветер. Интересно также, как устроен этот телевизор; например, как и почему высыпается обычная магнитосферная плазма в ионосферу, как при сильных возмущениях возникают частицы с повышенной энергией, пополняющие собой радиационные пояса, и многое другое?
А что заряженные частицы, захваченные магнитным полем, качаются вдоль его силовых линий — это известно.
8. Несколько
Наука есть лучший современный способ удовлетворения любопытства отдельных лиц за счет государства.
— Читаешь-читаешь, ходишь по семинарам, чего только не слушаешь — и все ради этого?! — Я не могла отвести глаз от поразившей меня строчки: "Радиационные пояса Земли содержат всего лишь несколько фунтов вещества". Это утверждалось в статье, лежавшей передо мною. Среди авторов — известный американский космофизик Ван Аллеи. БЫЛО начало 60-х годов. Совсем недавно поднялся в небо первый спутник.
Исследователь космоса Хесс писал о тогдашней космофизике: "Сейчас новые ценные статьи в этой области появляются со скоростью около одной статьи в день". Хотя изучение космических частиц шло быстро, представление о них оставалось отрывочным. Спутники регистрировали то большее, то меньшее их количество.
Надо было выяснить, откуда они появляются и куда исчезают. Судить же о процессах в огромном и, как оказалось, переменчивом космосе, располагая данными вдоль одной, хотя и многовитковой линии — траектории спутника, очень трудно. Выражения "спутник видел" или "они это видели на своем спутнике" — об исследователях, которые никогда не поднимались в космос, — вошли тогда в лабораторный жаргон космофизиков, да так и остались в нем. Но целостная картина из виденного не очень-то складывалась. В потоке научной литературы я напряженно искала хоть что-нибудь похожее на общие утверждения. И вот узнала: "Несколько фунтов вещества…"
Мало ли фунтов в Галактике! Мы с детства воспитаны в убеждении, что земная атмосфера надежно изолирует нас от них. Правда, эти несколько фунтов находятся вблизи Земли и состоят из весьма энергичных частиц. Присутствие их — радиоактивность космоса — обязательно учитывается при запусках космических кораблей, только тогда можно гарантировать здоровье космонавтов.
Жителей Земли защищает от этих частиц атмосфера планеты. В земных лабораториях исследователь отделен от области повышенной радиации толстыми стенами или специальным заслоном из свинцовых кирпичей. Такой способ защиты космонавта, находящегося вне атмосферы, может быть использован лишь в очень ограниченной мере: космический корабль не должен быть слишком тяжел. В принципе возможен другой способ — отводить подошедшие заряженные частицы в сторону с помощью электромагнитного поля. Но эта методика не отработана, и, кроме того, у нее есть свой недостаток: она может вызывать помехи в работе бортовых приборов. При быстром "проскоке" на корабле опасной зоны радиационных поясов космонавт получает незначительное облучение. Другое дело, если корабль летает внутри самих поясов… Прикладной целью работы специалистов-космофизиков всегда считалось определение степени радиационной опасности при космических полетах.
Однако в начале 60-х годов эта задача уже была в первом приближении решена. Для этого не понадобилось выяснять всю физику процессов в радиационных поясах, достаточно было путем измерений и приближенных оценок оконтурить их область. Уже кружили вокруг Земли спутники, на безопасных орбитах работали космонавты. Решающий шаг человечество сделало: космос стал доступен. Люди получили возможность оглядывать свою планету целиком, проводить в космосе необычные технологические операции. Все это можно делать, летая в той же безопасной зоне. И что нам в таком случае до явлений в радиационных поясах!
Конечно, спутники дают возможность подробно изучать эти явления, но мне казалось не совсем понятным, почему мы этой возможностью пользуемся. Потому что можно изучать или потому что стоит изучать? В самом деле, и на Земле есть много опасных для судоходства мест, но люди осваивают их "в рабочем порядке", не концентрируя на этом много внимания. А запуск космического корабля с его научными приборами стоит недешево. Не излишняя ли это роскошь — исследования ближнего космоса на таком ювелирном уровне? Тем более что даже доскональное его изучение привести к пересмотру фундаментальных законов физики не может, специалисты в этом единодушны: ближний космос живет по тем же самым физическим законам, что и Земля.