По солнечным ступенькам

Будущее атмосферы не может нас не беспокоить. Слишком, быстро растут масштабы и размах человеческой деятельности, «перекраивающей» лик нашей планеты. Мы, люди, вмешиваемся в окружающий мир активно и властно. Что же сегодня происходит в окружающей нас среде, в частности в атмосфере, как «отвечает» она на это вторжение?

Прежде всего вспомним о кислороде. Его могучий источник - фотосинтез в земных растениях. Атмосфера содержит около 1 500 000 000 миллионов тонн кислорода. Через каждые две-три тысячи лет этот «живительный газ» полностью обновляется. Но ведь теперь мы сжигаем угля, нефти, горючего газа гораздо больше, чем раньше! За последние 15-20 лет нефти добыто больше, чем за всю предшествующую историю человечества. Эта нефть сгорает в топках электростанций, в двигателях автомобилей, тепловозов и кораблей. Сгорает, поглощая кислород воздуха. Образно говоря, нефть «поедает» кислород со всевозрастающим аппетитом. Не уменьшилось ли его количество в нашем столетии?

Оказывается, нет, не уменьшилось. По крайней мере, по сравнению с 1910 годом, когда начались систематические наблюдения за количеством кислорода. «Зеленые фабрики» - растения - работают, видимо, продуктивнее, чем раньше. Подсчитано, что если даже возрастут темпы добычи топлива, кислорода хватит на сотни тысяч лет. «Кислородный голод» планете не грозит. Зато с углекислым газом дело обстоит несколько иначе.

Углекислый газ в атмосфере Земли играет роль, сходную с той, что выполняют стекла в оранжерее. Он пропускает солнечный свет к поверхности Земли, на задерживает тепловое излучение планеты. Создается так называемый «тепличный», или «парниковый», эффект. За столетие количество углекислого газа в атмосфере возросло на несколько процентов. Его источники, - напомню, - дыхание животных и растений, сжигание ископаемого топлива, вулканические газы и т. д. Накопление углекислого газа идет довольно быстро. По не которым данным к 2000 году его будет уже на 20 процентов больше, чем сейчас. В масштабах планеты, как показывают расчеты, это приведет к общему повышении температуры в среднем на два градуса. Увы, пока уче ные не знают, как отнесутся к такому повышению кон центрации углекислого газа «зеленые фабрики» плащ ты. Если они «догадаются» увеличить свою производительность и станут интенсивнее поглощать углекислый газ, то все останется по-прежнему, А если таких резервов не окажется?

Большое влияние на климат Земли оказывает пыль в атмосфере. Ее рождают пустыни, площадь которых растет из-за уничтожения лесов, вулканические извержения, а кроме того, выбросы из фабричных и заводских труб, распыление удобрений и т. д. Между тем пыль - это преграда для солнечной радиации. Недаром некоторые ученые уверяют, что похолодание, отмечавшееся в последние десятилетия, произошло в результате увеличения количества пыли в атмосфере. Не все соглашаются с таким выводом, однако ни у кого не вызывает сомнений, что запыленность атмосферы - это главный фактор, способный изменить климат Земли, и притом очень резко. Загрязнение атмосферы - процесс опасный, и потому за ним надо тщательно следить. Тем более что пока неизвестно, каков тот предел запыленности атмосферы, за которым наступают пагубные «неприятности» с климатом.

«Не нужно драматизировать создавшееся положение, - считал академик А. Виноградов, - но усиление загрязнения атмосферы в ближайшие десятилетия угрожает прежде всего здоровью человека. Поэтому для оценки критических изменений в атмосфере совершенно необходимо организовать систематические наблюдения за состоянием атмосферы на всей планете. Те эксперименты, которые проводятся на орбитальных станциях «Салют» по определению оптических свойств атмосферы, чрезвычайно важны. Они позволяют с высокой точностью выявлять запыленность атмосферы, контролировать процессы, которые идут в ней».

Какие же эксперименты имел в виду академик А. Виноградов? Между прочим, не в последнюю очередь те из них, что связаны с наблюдениями космических зорь. Когда Солнце всходит или заходит, его лучи пронизывают максимально возможную воздушную толщу вдоль земной поверхности. С помощью особых приборов - спектрометров в таком случае удается с высокой степенью точности определять содержание в атмосфере даже ничтожно малых примесей газов или аэрозолей. К тому же, по мере того как Солнце поднимается или опускается, оно просвечивает последовательно разные по высоте слои атмосферы - от нижних до самых высоких а наоборот. Значит, можно оценивать содержание тех или иных примесей в атмосфере в зависимости от высоты, то есть получать как бы высотный ее разрез.

По солнечным ступенькам

Осуществить подобные эксперименты было делом далеко не простым. Космические восходы и закаты скоротечны. Успеть за считанные минуты точно навести приборы на Солнце нелегко: необходимо выполнить сложный маневр, правильно сориентировать станцию, привести в действие хитроумный оптический прибор КСС-2 - комплекс солнечных спектрометров. Впервые все это довелось проделать космонавтам А. Губареву и Г. Гречко на борту орбитальной станции «Салют-4». Второго февраля 1975 года на четырех витках космонавты восемь раз включали КСС-2. Каждые полторы секунды фиксировали они новый спектр. Записанные на магнитную ленту данные о 1200 спектрах были достав, лены на Землю.

Подобные исследования продолжили другие космонавты. Например, А. Леонов и В. Кубасов проводили съемку Солнца с борта космического корабля «Союз-19» во время совместного советско-американского эксперимента «Союз» - «Аполлон». Фотообъектив их камеры смотрел при этом на наше светило через земную атмосферу. Она как гигантская линза исказила облик Солнца, но зато на фотографиях довольно точно удалось зафиксировать плотность различных участков атмосферы. Следующий важный шаг сделал экипаж орбитальной станции «Салют-6» В. Романенко и Г. Гречка Они в процессе очередных съемок обратили внимание на едва заметное изменение формы солнечного диска. То, что Солнце во время восхода и захода меняет свою форму а цвет, известно каждому. Причем, чем плотнее среда, сквозь которую проходят лучи, тем больше она их искривляет. Именно поэтому округлый диск, каким выглядит светило, находясь в зените, по мере приближения к линии горизонта начинает сплющиваться. И вот тут-то Г. Гречко обнаружил необычное явление. Во время первой экспедиции бортинженер, вооружившись биноклем, каждую свободную минуту проводил у иллюминатора. И однажды заметил иа опускающемся за горизонт солнечном овале какие-то полосы. Они как бы опоясывали овал по краям. Г. Гречко назвал их «ступеньками».

Несомненно, это было еще одно свидетельство слоистого строения атмосферы Земли. Оказалось, что несмотря на бурное перемешивание воздушных масс из-за восходящих и нисходящих потоков и ветров, атмосфера ухитряется сохранять вполне различимую «этажность» слоев. Космонавты обычно насчитывают шесть-семь таких «ступенек» разной высоты. Но как использовать это явление для изучения атмосферы?

Ответить на этот вопрос взялись ученые из Института физики атмосферы АН СССР под руководством академика А. Обухова. Они расшифровали природу запечатленного космонавтами на пленке явления. И вот что при этом выяснилось: в том самом месте, где обозначалась «ступенька», на высоте пять-шесть километров над уровнем моря в толще атмосферы было установлено резкое изменение температурь! - «фронт», как говорят метеорологи. А этот самый «фронт», между прочим, очень часто предвещает изменение погоды. Теперь можете себе представить, какую неоценимую услугу метеорологам оказал не совсем обычный фотоснимок, доставленный с борта «Салюта». Ведь ни одним из известных до настоящего времени способом не удавалось зафиксировать подобные явления.

Закономерности, выявленные в результате плодотворного сотрудничества космонавтов и ученых, позволили по-новому взглянуть на перспективу развития космической метеорологии. В будущем любое отклонение от эталонных параметров атмосферы, «привязанных» к определенному району воздушного океана нашей планеты, не останется незамеченным. Информация о возникших отклонениях сразу поступит на пульты метеорологических центров, будет оперативно использована при составлении прогнозов погоды, сделает их более точными и достоверными.

Конечно, чтобы применить на практике новые методы зондирования атмосферы из космоса, предстоит еще выполнить огромный объем исследований. Эта работа идет полным ходом, и в ней активно участвуют космонавты. Вот почему разговор о Солнце часто заходил в сеансах связи Центра управления полетом с экипажами «Салюта-б».

- Над Средней Азией антициклон, - говорит Л.Попов, - вот где жарко...

- А мы тут тоже используем солнышко максимально, - добавляет В. Рюмин, - просвечиваем им атмосферу. Кстати, на диске ступеньки сняли, должно неплохо получиться...

В течение нескольких дней проводили космонавты эксперимент «Рефракция». Они снимали восходы и заходы Солнца, зарисовывали цветовую зарю, проводили визуальные наблюдения. Продолжалась работа, начатая их товарищами за несколько лет до этого. Преемственность в научной программе полета орбитального комплекса «Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» позволяет постоянно углублять и расширять наши познания о Земле и космическом пространстве.

Такого рода информация, получаемая регулярно, имеет не только научно-теоретическое значение, но и сугубо практическое. Перво-наперво это позволяет уточнить модель атмосферы, уяснить сущность протекающих здесь фотохимических процессов. Возможно, станут понятнее пути образования удивительного слоя озона - этого тончайшего покрывала нашей планеты, спасающего все живое от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Не исключено, например, что уточнение концентрации водяных паров в верхней атмосфере даст ключ к разгадке тайны серебристых облаков, вот уже почти столетие волнующей ученых.