Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск







предыдущая главасодержаниеследующая глава

НЕБО XX ВЕКА

Это загадочное Солнце

Небо XX века
Небо XX века

В этот день на борту орбитальной станции не была выполнена заранее намеченная программа экспериментов. Больше того, космонавты к ней даже не приступали. А причиной этого была телефонограмма из Крымской астрофизической обсерватории АН СССР, от ее директора академика А. Северного. Он обратился к руководству полета с просьбой срочно провести внеплановые исследования из космоса с помощью орбитального солнечного телескопа.

- Что произошло там у вас? - спросил я у появившегося вскоре в Центре управления полетом главного конструктора телескопа А. Брунса.

- Не у нас, а у Солнца, - рассмеялся он.

И рассказал о том, что накануне буквально на.глазах у сотрудников обсерватории вблизи центра солнечного диска появились яркие пятна. Потом они обросли темными «усами» - от одного пятна к другому. Ученые поняли: возникла активная область. В период спокойного Солнца такое явление случается крайне редко. Все говорило о том, что должна возникнуть вспышка. Откладывать эксперимент с телескопом на орбите никак было нельзя. Активная область смещалась к западу и через день могла скрыться за солнечным горизонтом.

Приехал в Центр управления полетом и сам академик А. Северный. Он сообщил, что интересующее их пятно находится в районе девяти с половиной часов на «циферблате» солнечного диска, ближе к краю.

- Действительно, очень похоже, что сейчас здесь что-то произойдет, - услышали мы вскоре из космоса голос В. Севастьянова. - Помню, такая же была картина, когда мы проводили наблюдения из обсерватории. Вижу черную точку в середине флоккулы. Беру прямо на нее. Есть!

В этот момент из Крымской обсерватории поступило сообщение: «Зафиксирована вспышка на Солнце, срочно передайте экипажу». Но космонавтам говорить об этом уже не было нужды. Они упредили наземных наблюдателей.

- Какие молодцы! - улыбается академик.

- Продолжаю работать, но куда-то пропала черная точка. Только что была, и уже нет, - волнуется В. Севастьянов.

- Сейчас найдет, - спокойно уверяет всех А. Северный.

Проходит минута, другая...

- Есть, нашел! Вижу активную область. Какая красота!..

Потом космонавты нацелили телескоп на протуберанец, выросший над солнечным диском, и снова раз за разом включали спектрограф.

Академик А. Северный удовлетворенно говорил тогда: «Мне неизвестно, чтобы спектры протуберанцев в ультрафиолетовой области были получены когда-либо и кем-либо до сих пор. За время работы первой и второй экспедиций на «Салюте-4» в нашем распоряжении оказалось около двадцати таких спектров. Они позволили выявить очень интересные различия в излучениях активной и спокойной областей Солнца. Уверенная работа космонавтов с непростой астрофизической аппаратурой показала, что их подготовка в нашей обсерватории принесла свои плоды».

В Крымской астрофизической обсерватории я бывал не раз. Внешне она выглядит как марсианское поселение. Ухоженные ленточки дорожек по склонам холмов заканчиваются куполами из серебристого алюминия. Повсюду вместо привычных фонарей низенькие грибки, чтобы свет не мешал наблюдениям звездного неба. Вот и башенный солнечный телескоп, распахнувший на восток забрало своего купола. Подходишь к нему и думаешь: ну, чистый храм науки!

На вершине башни, конечно, не колокола, а зеркала с красивым названием - целостат. Зеркала эти ловят Солнце и с помощью моторов под чутким руководством фотоэлементов посылают его лучи строго вниз, на двадцатиметровую глубину, к другому зеркалу, фокусирующему изображение сияющего диска в не очень яркий полуметровый диск. Здесь Солнце совсем ручное, какое-то ненастоящее. Всего лишь круглое световое пятно, совсем неслепящий солнечный зайчик. Не верится, что на самом деле это раскаленный шар диаметром в полтора миллиона километров, шар, который светит и греет вот уже миллиарды лет с завидным постоянством.

Но здесь, в обсерватории, Солнце - объект исследования. И объект загадочный. Астрономы пристально вглядываются в наше светило многие столетия, однако оно не спешит расставаться со своими тайнами. Иногда Солнце сравнивают с кастрюлей, в которой что-то варится, но что именно, можно лишь догадываться по внешнему виду, да и то издали. А надо бы знать, ведь все у нас от Солнца. Не будь его, не было бы ни космонавтов, ни читателей - ничего бы не было.

Да и поведение нашего светила далеко не безразлично для нас в самом что ни на есть практическом смысле. Взять те же вспышки на Солнце. Когда они возникают, резко увеличиваются потоки ультрафиолетового и рентгеновского излучений, частиц разных энергий. Дойдя до Земли, они взаимодействуют с атмосферой планеты и вызывают множество геофизических явлений.

Одно из наиболее распространенных - ионосферные возмущения, которые оказывают заметное влияние на распространение радиоволн в диапазоне от нескольких килогерц до ста мегагерц. При этом нарушается радиосвязь, понижается радиолокационная «видимость».

Мощные солнечные вспышки и обусловленные ими магнитные бури, как стало ясно в последние годы, могут изменить и циркуляцию земной атмосферы, сказываться на живых организмах, непосредственно влиять на состояние людей. Статистика показывает, например, что в день появления сильной вспышки в полтора-два раза возрастает число обострений сердечно-сосудистых заболеваний.

Прежде такого рода явления казались загадочными, вызывали острые споры по поводу их реальности и возможных объяснений. Сейчас убедились, что здесь не обходится без влияния некоторых факторов внешней среды, которые резко изменяются в период развития вспышек на Солнце. Прежде всего это электромагнитное излучение Земли на крайне низких частотах - несколько герц и ниже. Подобный электромагнитный фон в приземном слое существует постоянно, но он значительно усиливается во время вспышек. И вот это низкочастотное поле способно оказать на живые организмы неблагоприятное воздействие. Вполне здоровые люди не ощущают обычно ничего неприятного - срабатывают компенсирующие физиологические реакции; а ослабленные болезнью, у которых нарушены приспособительные механизмы, могут испытывать серьезные последствия. Добавлю к этому: если земная магнитосфера и атмосфера надежно защищают людей от космических лучей, образующихся во время вспышек на Солнце, то для космонавтов, находящихся за пределами Земли, это может создавать сильную радиационную опасность.

Вот почему изучение солнечных вспышек, помимо теоретического, имеет большое практическое значение. Это обстоятельство привело к организации патрульной службы Солнца. Более сорока обсерваторий мира ежедневно и круглосуточно следят за поведением нашего строптивого светила. Ученые стремятся получить необходимые данные для уверенного прогноза солнечных вспышек и сопутствующих им геофизических эффектов. Как видите, в этой работе активно участвуют и космонавты.

Солнце - это энергия. Она настолько огромна, что невозможно охватить мысленно: каждый квадратный метр поверхности светила обладает мощностью примерно 100 тысяч киловатт. Целая электростанция на крошечном пятачке! Откуда же берется такая колоссальная энергия? В чем секрет ее неистощимости?

Ответа нет и по сей день. Какие только версии объяснений не перебрали ученые с той поры, как задались этим вопросом!

Вначале подумали, что Солнце и другие звезды просто горят, как дрова в печке. Быстро поняли - не может быть: слишком мал запас химической энергии, его не хватило бы и на миллион лет.

Потом обратились к обычным для механики способам восстановления энергии - таким, как разогрев за счет падения крупных метеоритов, астероидов или просто медленного сжатия небесных тел. Все равно концы с концами не сходились: в этих случаях Солнце не могло бы светить положенные миллиарды лет.

Наш атомный век выдвинул более правдоподобную версию: источник энергии нашего светила - термоядерные процессы. В недрах Солнца протекает реакция слияния двух ядер водорода в ядро гелия. При этом действительно выделяется огромная энергия. К тому же водорода на Солнце и звездах пока что предостаточно, его хватит очень надолго. В 30-х годах было подсчитано, что Солнце с неизменной интенсивностью может сиять по меньшей мере еще несколько миллиардов лет. Давно уже осуществлены на земле взрывные термоядерные реакции. Ученые надеются, что в обозримом будущем удастся обуздать их и построить термоядерные электростанции. Между тем представление, что Солнце - это гигантский термоядерный «котел», по-прежнему остается всего-навсего гипотезой. Решающих доказательств, что это именно так, добыть не удалось. Больше того, и эта общепринятая, хотя и не доказанная, гипотеза пошатнулась с появлением новой «информации к размышлению». Что я имею в виду?

Во-первых, как известно, в ходе термоядерного синтеза обязаны возникать нейтрино - частицы, не обладающие ни зарядом, ни массой покоя. Однако эксперименты показали вполне определенно, что плотность потока солнечных нейтрино на самом деле много меньше, чем предсказывает теория.

Во-вторых, сейчас в космосе обнаружены объекты, излучающие столько энергии, чте это не по силам и термоядерному синтезу. Таковы, например, невообразимо далекие от нас квазары.

И наконец, в-третьих. Если Солнце действительно питается «термоядом», оно должно быть неоднородным - состоять из плотного горячего ядра и сравнительно холодной рыхлой оболочки, которая, кстати, такой и предстает взору астрономов. Что же касается ядра, то недавно появились серьезные подозрения о существовании его у Солнца. И сомнения эти посеяли сотрудники академика А. Северного, которые в результате многолетних исследований пришли к заключению: Солнце сжимается и расширяется с периодом 160 минут и скоростью около двух метров в секунду, и поэтому у него скорее всего нет плотного ядра. Было обнаружено, что с такой же периодичностью меняется яркость нашего светила и напряженность его магнитного поля.

Как видите, вовсе не исключено, что в конце концов астрофизики с нынешней термоядерной моделью Солнца окажутся, так сказать, у разбитого корыта. И вновь перед ними встанет во весь рост извечная и главная загадка - откуда берется неисчерпаемая энергия излучения Солнца и других звезд? Пока наука взамен «термояда» ничего предложить не может. Вот почему ученые настойчиво ищут способ, как бы заглянуть в недра звезд.

Ближайшая к нам звезда - это Солнце. Но даже о нем ученые знают далеко не все. Вплоть до XIX века определенно известно было лишь одно: солнечные лучи несут тепло и свет, без которых на Земле жизнь невозможна. В прошлом веке обнаружили, что, кроме, так сказать, видимых световых лучей, Солнце испускает и невидимые - ультрафиолетовые. И уже в то время возникло «подозрение», что оно может излучать и более короткие, чем ультрафиолет, волны, которые просто не удается «поймать» на Земле. А не удается по той причине, что они полностью поглощаются атмосферой.

Через столетие в этом убедились окончательно.

Изучая солнечную корону, ученые обнаружили в ее спектре линии, которые нельзя было объяснить присутствием ни одного из известных на Земле химических элементов. Назревала сенсация, ведь получалось, что на Солнце открыт новый элемент. Иные восторженные представители науки так и решили, даже название ему придумали - короний. Увы, надежды открыть новый элемент развеялись как дым. Было доказано, что необычные линии в солнечном спектре принадлежат атомам... железа. Правда, не совсем обычным атомам, а потерявшим большую часть своих электронов. Как оказались они в таком состоянии? Какая сила сумела так «раздеть» атомы?

Ответы на эти вопросы были получены гораздо позже. Но уже тогда ученым стало ясно: «раздетые» атомы обязаны давать рентгеновское излучение. Однако удостовериться в этом можно лишь одним способом: вынести приборы за пределы атмосферы. Никакие другие, самые совершенные средства наземной астрономии здесь не в состоянии помочь.

И вот 3 ноября 1957 года второй советский искусственный спутник Земли взял с собой на орбиту приборы, регистрирующие рентгеновское излучение. Кстати, лишь три года спустя начались подобные эксперименты в США. Приборы не замедлили подтвердить: да, от Солнца исходят рентгеновы лучи. И сразу же обнаружилась удивительная вещь: излучение не было постоянным - оно пульсировало. Относительно спокойные периоды сменялись бурными, когда поток лучей возрастал в десятки раз. Столь буйный характер рентгеновского излучения Солнца предвещал, что потребуются исследования долгие и кропотливые. Так и произошло. Целых двадцать лет понадобилось, чтобы постепенно, по черточке, по штриху нарисовать рентгеновский «портрет» нашего.светила.

Прежде всего выяснили, где именно на Солнце рождается рентгеновское излучение. Приборы, раз за разом «ощупывая» светило, обнаружили, что источники излучения располагаются не на его поверхности, а над ней - в короне. И даже не во всей короне, а в отдельных ее небольших областях, которые называли конденсациями. Они-то и оказались тесно связанными с солнечными вспышками - одновременно с ними возникают и исчезают. Теперь осталось ответить на вопрос: почему рентгеновское излучение появляется именно в конденсациях?

Это загадочное Солнце
Это загадочное Солнце

Тщательное изучение многих сотен спектрограмм принесло разгадку. Дело в том, что для конденсаций характерна очень высокая температура. Если на поверхности Солнца «всего лишь» 6 тысяч градусов, в короне уже «пожарче» - до одного миллиона, то в конденсациях температура достигает 3-5 миллионов градусов. Вот почему атомы, словно не выдержав чудовищной жары, «раздеваются», теряя свои электроны. Так установили природу солнечного рентгена: его порождает местный разогрев отдельных участков короны.

Ну и какое нам, казалось бы, дело до этого? Рентгеновское излучение до земной поверхности все равно не доходит. Может ли оно существенно повлиять на свойства окружающего нас мира?

Оказывается, может, и самым непосредственным образом. Наряду с ультрафиолетом рентгеновское излучение обеспечивает нам дальнюю радиосвязь. Обрушиваясь на атмосферу, оно разбивает ее атомы, срывая с них электроны и превращая в ионы. Так образуется ионосфера - «зеркало», отражающее радиоволны наземных радиостанций. Но это еще не все.

Рентгеновские лучи пагубно действуют на покрытие космических аппаратов, и с этим приходится считаться конструкторам. Белая краска, например, с течением времени темнеет. А это может нарушить температурный режим внутри спутника. Поэтому сейчас все покрытия для космических аппаратов проходят обязательную проверку на рентгеноустойчивость.

Вот вам конкретная польза от исследований, которые еще далеко не закончены.

Давно было замечено, что вспышка на Солнце неизменно сопровождается нарушением радиосвязи на всей освещенной части планеты. Долгое время было непонятно, как работает механизм этого явления. Все встало на свои места, когда удалось установить, что в том месте, где происходит вспышка, резко, в тысячу раз, увеличивается рентгеновское излучение. Оно-то и вызывает ионосферные возмущения, из-за которых нарушается радиосвязь на Земле.

Однако связать рентгеновское излучение со вспышками - это полдела. Надо было определить, где и отчего возникают вспышки, как они протекают? Для этих исследований в Физическом институте АН СССР имени П. Н. Лебедева придумали и построили специальную аппаратуру. С ее помощью ученые выяснили, что солнечное вещество при вспышке нагревается до 30- 50 миллионов градусов. Эта чудовищная температура порождает резкий всплеск мощного, или, как говорят специалисты, жесткого, рентгеновского излучения. Энергия такого своеобразного взрыва, происходящего в солнечной атмосфере, эквивалентна миллиарду водородных бомб! Откуда же она берется на Солнце?

И снова спутники и ракеты понесли в космос фотокамеры, спектрографы, поляриметры... В конце концов ученые убедились, что вспышка черпает энергию из магнитного поля Солнца. Когда оно перестраивается, то в плазме солнечной короны образуются мощные электрические токи, подобно тому как они возбуждаются в динамо-машине. Эти токи при определенных условиях нагревают солнечное вещество до немыслимо огромной температуры. Вот вам и вспышка. Иногда вспышку вызывает своего рода «разрыв» токовой цепи. Тогда в этом месте частицы плазмы разгоняются до колоссальных скоростей и вырываются в пространство. Между прочим, некоторые из них - протоны - могут быть опасными для космонавтов.

Исследования рентгеновского излучения позволили лучше понять природу вспышек на Солнце. И все же при этом завеса, скрывающая тайны нашего светила, лишь чуть-чуть приоткрылась. И надо планировать новые эксперименты, разрабатывать новые приборы, создавать новые теории.

Вот и получается, что свои самые смелые надежды на будущие фундаментальные открытия, на дальнейший прогресс астрономии и астрофизики ученые связывают с космонавтикой. Здесь уместно вспомнить одну истину: крупнейшие открытия в астрономии были сделаны не в результате поисков, предпринятых на основе предсказаний или догадок, а просто благодаря тому, что наблюдения стали вестись методами и средствами, резко отличавшимися от имевшихся до этого. Эта истина справедлива для всех этапов развития астрономии от телескопчика Галилея до советского шестиметрового телескопа-гиганта БТА и от него - до выхода в необъятные просторы космической дали.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'