Текст книги "Технопарк юрского периода. Загадки эволюции"
Автор книги: Александр Гангус
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 31 страниц)
7 А-851 невероятно удаленную Галактику, которая удирает от нас с такой скоростью, что получается, что ее возраст всего 5 % от возраста Вселенной, где-то совсем «на краю». Она излучает в пространство невероятно ярко, но в основном в невидимом ультрафиолетовом диапазоне; из-за красного смещения ее свечение съезжает к длинноволновому концу спектра и становится видимым. Дальше – все темней, приближается «горизонт» видимой Вселенной, он – в 12 миллиардах световых лет от нас, там – самые быстрые объекты, летящие прочь со световой скоростью, и свет от них до нас просто не мог дойти. Этим, кстати, объясняется то, что над нами – утешительная чернота Вселенной, если бы не этот «горизонт», свет бесконечного количества звезд превратил бы небо в сплошное сияние, при котором вряд ли могла появиться и развиться какая бы то ни было жизнь.
Вся окружающая нас Вселенная «разбегается» после Большого Баца. Примерно так (а не Большой Взрыв)– эмоциональней, но и точнее – переводится английское выражение «Big Bang». И всегда будет разбегаться? Споры об этом очень' похожи на споры о расширяющейся Земле.
Ответ зависит от того, какова истинная плотность материи в космосе. В Галактиках (в нашей тоже) количество материи на вид процентов 15 от той ее массы, которая устанавливается по скоростям бегущих вокруг таинственных малопроницаемых , для инструментальных наблюдений галактических центров звезд. Если подобное соотношение видимого и невидимого вещества действительно для всей Вселенной, то плотность вещества в ней как раз такова, что разбегание должно остановиться рано или поздно, то есть по сей день не исключена модель пульсирующей Вселенной. В какой-то момент сила взаимного притяжения всего бесчисленного множества разлетающихся галактик, звезд, квазаров победит и начнется сбегание галактик к единому центру. И тогда повторится то, что было и будет много раз. Собравшись воедино, вся масса материи, сжатая чудовищным давлением гравитационного притяжения, набравшая огромную кинетическую энергию своего падения, будет крайне неустойчива. В ее недрах начнутся ядерные процессы, которые трудно себе представить даже на современном уровне науки, но, тем не менее, бесстрашно моделируются учеными в их теориях хода Большого Баца.
Всеобщий взрыв – и снова летят во все стороны обрывки материи, формирующиеся в квазары, галактики, звезды, вокруг которых начинают обращаться планеты. На мириадах миров проходят самостоятельные пути развития разнообразнейшие биологические эволюции, рождаются и гибнут цивилизации – и так до следующей пульсации. Один из американских ученых даже назвал длину этого самого долгого, основного ритма Вселенной – 50 миллиардов лет. Длинней этого теоретического, но вполне уже просчитанного ритма автор этой книги уже не в силах пока предложить читателю ничего...
Некоторые ученые считают пульсирующей не всю Вселенную, а отдельные участки бесконечной Вселенной – метагалактики. Все метагалактики, подобно нашей, пульсируют. Но в то время как одни расширяются, другие, наоборот, уже начинают «схлопываться», несметное число бьющихся вразнобой метагалактик наполняют «всю» Вселенную.
Но даже и эта огромная по масштабам картина может оказаться бедной рядом с истинным, бесконечным разнообразием Вселенной, с бесчисленным набором ее ритмов. Некоторые ученые на рубеже тысячелетий считают (и это не просто фантазия, а выстраданный и вычисленный выход из многочисленных противоречий) нашу ускоренно разлетающуюся Вселенную не более чем Браной, то есть как бы куском 4-мерной поверхности многомерного сверхмира, который может вовсе и не разлетаться и быть, как думали физики еще в начале XX века, и бесконечным и вечным, если к истинной многомерности можно отнести наши самые изощренные представления о протяженности и течении времени.
В сущности, в основе представлений ученых о ритмах всех рангов лежат старые натурфилософские идеи о симметрии и гармонии мира. Само устройство мира являет собой ритмичную картину. Были открыты ядерные истицы – – и предсказаны античастицы. Предсказание оправдалось.
Мы знаем наш мир, нашу метагалактику. Брану. И где-то рядом некоторые ученые мысленно поселили уже антимиры. Мы знаем гравитацию, а физики и техники мечтают об антигравитации.
Объем многомерной Вселенной, возможно, заполнен сопряженными разными хитрыми способами бранами, мирами и антимирами, в каждом из которых могут быть свои собственные физические законы и даже свое собственное течение времени. Все это – встроенное в единые и самые общие правила. Даже и в нашей видимой Вселенной ученые подозревают некоторые недавно открытые структуры в скоплениях галактик в нарушениях, с точки зрения нашего обыденного здравого смысла, обычного причинно-следственного хода вещей. Даже шуточный мысленный эксперимент приводится, но вовсе не в шутку: в одном из тех космических волокон мы сначала бы выпили свой утренний кофе и лишь потом увидели бы, как нам его готовят, и ощутили бы его запах.
В нашем мире владычествует второй закон термодинамики. Более нагретое тело обязательно передаст свое тепло менее нагретому, а оно в свою очередь – еще менее нагретому, если такое найдется. Это называется энтропией. В результате энтропийных процессов тепло должно распределиться равномерно между всеми телами Вселенной. Если такое случится, наступит «тепловая смерть Вселенной». Энергия в такой Вселенной есть, она никуда не девалась, но она может проявить себя, только если ей есть куда переливаться. Так, в горном озере есть потенциальная энергия, но «работать» она начинает, только если вода найдет себе путь вниз, в долину. А тепловая смерть – это всеобщее равенство энергетических уровней, а такое равенство означает полное отсутствие любых энергетических возможностей и процессов. Неподвижность.
Идея тепловой смерти не нравится философам не потому, что она неприятна. А потому, что она выпадает из «ритмичной» философской картины мира. Раз есть энтропия, где-то в мире должна действовать антиэнтропия, негэнтропия.
И вот картина Вселенной, состоящей из пульсирующих миров, обогащается новыми понятиями. Вселенная (или Метагалактики) пульсируют не чисто механически. Не просто расширение сменяется сжатием, а меняется знак энтропии! Эстонский академик Г. Наан доказывал мне в советском еще Таллине, что в тех из сопряженных миров, где энтропия заменена антиэнтропией, меняет свое направление само время, четвертое измерение Вселенной! В этом случае второй закон термодинамики действителен и для «антимира», но поскольку там время течет вспять, то в целом Вселенная, совокупность пульсирующих миров, уравновешена. По отношению ко всей Вселенной собирание и разбазаривание энергии – процессы равноправные. В этом случае тепловая смерть Вселенной не грозит.
Так даже Время, великий Хронос, на котором основано само понятие ритма, попадает в подчинение к самому себе, вовлекается во всеобщую систему пульсаций и ритмов.
ВМЕСТО ЭПИЛОГА. ПУТЬ НА «КОСМОС»
Мне объяснял седой профессор
Необъяснимые процессы...
Неон сиял в его очках,
Все было очень, очень мило,
Я видел силу микромира,
в дейтронных сжатую пучках.
В куске увесистом баббита
Дыра за пять секунд пробита,
А физик говорил о том,
Что слаб искусственный дейтрон...
Биенье ядерного пульса
и зов космической среды
В прозрачной глубине эмульсий
застыли странные следы.
В них – неоткрытые законы,
разбитых старых истин звон.
В них все – начало, все – исконно,
и все расплывчато, как сон4.
Это было давно, в 1966 году. Был июль, а на космостанции шел снег. Он таял, касаясь земли. Сплошная серая пелена закрыла все вокруг – ни гор, ни неба не видно, только смутно проглядывали домики станции, а рядом с ними – черные неподвижные силуэты старых прожекторов противовоздушной обороны. В их раскрытые кверху чаши падали сырые хлопья, тонкие струйки воды стекали по блестящей параболической поверхности.
Эти прожекторы давно уже не светят, даже во время праздничных салютов. Их зеркала не отражают яростного сияния вольтовой дуги. Они «работают наоборот»: улавливают по ночам и концентрируют на фотоэлементах слабое свечение Вавилова – Черенкова в атмосфере. Светящийся след в ночном небе оставляют сверхэнергичные частицы космических лучей, скорость которых превышает скорость света в воздушной среде. Те, которые не превышают скорости света в воздухе, таких следов не оставляют, но, возможно, именно они отвечают за удивительные световые призраки в стратосфере и нижней ионосфере планеты – за эльфы и кобольды над земными грозами. Впрочем, с кобольдами и эльфами я забежал вперед примерно на четверть века. Тогда, в 1966 году, про них знали только некоторые летчики реактивных истребителей, а наука не знала. Следовательно, не знал и я. Об этом чуть дальше.
Ливни от таких частиц – посланцев космоса – пробивают одиннадцатиметровую толщу каменистой горной вечной мерзлоты и попадают в ионизационные калориметры (советское изобретение для измерения энергии потоков частиц). Эти длинные медные параллелепипеды– уложены штабелями вперемежку со стальными брусками в подземном бетонном бункере станции, где царит тишина и где всегда прохладно, несмотря на раскаленные калориферы: из-за упомянутой вечной мерзлоты.
Мигают кокетливыми розовыми сигнальными лампочками-неонками, тикают многочисленные счетные устройства: каждый пришелец с неба регистрируется, измеряется его энергия, рассчитывается траектория его полета.
До всей этой сложной и громоздкой аппаратуры первичные сверхэнергичные частицы не доходят непосредственно. Но мы знаем о них по их «творчеству» – каскадам и ливням вторичных космических лучей, частиц, выбитых первичными лучами из атомов атмосферы.
Измеряя энергию и направление ливня, космики могут судить о том, что за «гений микромира» погиб на высоте сотен километров от поверхности Земли, бескорыстно разделив между другими свою энергию.
Этим занимаются космики-ядерщики, которым и принадлежит космостанция, расположенная в горах около Алма-Аты. О ядерном аспекте науки о космических лучах, разделе, связанном с поисками новых элементарных частиц и проникновением в глубь материи, писано много.
Но, оказывается, поток космических лучей, днем и ночью захлестывающий нашу Землю, тоже подчиняется своим ритмам, вариациям, как говорят космики. Эти вариации находятся в непростой связи и взаимодействии с магнитными бурями и полярными сияниями (недаром на станции Тикси рядом с домиком наблюдателей полярных сияний строилось новое здание для нейтронного монитора космиков).
Есть у потока космических лучей и свои собственные ритмы. Мне рассказывали тогда о них в Москве Лев Дорман, доктор наук, ведущий специалист в области вариаций космических лучей, а в Алма-Ате – его друг и ученик Евгений Коломеец, заведующий лабораторией космических лучей Казахского государственного университета.
Полезная ошибка
История изучения вариаций началась перед войной. В те времена космические лучи носили свое гордое имя как бы «подпольно». Никто еще не доказал, что они космические. Встречались скептики, утверждавшие, что таинственное излучение приходит не с неба, а снизу, из земных глубин.
Тогда-то и была открыта первая вариация. Однажды ленинградские ученые Мысовский и Тувим, тщательно сопоставив данные наблюдений со сводками Ленинградского метеоцентра, ясно увидели закономерность: поток космических лучей уменьшался на треть процента всякий раз, когда повышалось на миллиметр ртутного столба атмосферное давление. Стало окончательно ясно, что таинственная радиация приходит из космоса, преодолевая толщу земной атмосферы.
Так первая же открытая вариация космических лучей сослужила добрую службу космофизике, обосновала предположения о внеземной природе таинственного вездесущего излучения, обнаруженного за 10 лет до этого.
Но нельзя сказать, что с этого момента началось триумфальное шествие науки о вариациях. Воодушевленные успехом, Мысовский и Тувим сразу же попытались выяснить, из чего состоят первичные космические лучи, те, что не доходили до их приборов, а только присылали своих потомков второго, третьего поколений.
Вычисления показали, что воздух задерживает космические лучи почти так же, как уже известные в то время гамма-лучи, коротковолновое электромагнитное излучение, родственное рентгеновским лучам. Вывод был такой: космические лучи – это гамма-кванты. Как потом оказалось, ученые ошиблись. Но в истории науки и ошибки бывают полезными, если они побуждают продолжать исследования.
Ученые рассуждали так. Раз космические лучи – это разновидность электромагнитных волн, такая же, как свет или радиоволны, значит, и распространяться они должны подобно свету, по прямой. Выходит, можно в принципе установить: откуда космические лучи пришли и что за источник их излучает. Начались эксперименты.
Сказка о W-Ориона
Еще немного астрономии. Земля вращается вокруг своей оси и в том же направлении вокруг Солнца. В небе Земли это выглядит так, будто Солнце движется среди созвездий Зодиака. И за год совершает полный оборот по небесной сфере. Выходит, если отсчитывать один земной оборот, сутки, то от какой-нибудь звезды, то от Солнца, сутки получатся разными. Ученые так и называют их – солнечные сутки (те, что подлиннее) и звездные. Есть еще лунные сутки – они самые длинные. Их отсчитывают от Луны, которая делает вокруг Земли один оборот в месяц.
Так вот, допустим, рассуждали космики, что источник космических лучей – Солнце. Тогда в потоке лучей была бы вариация, всплеск с регулярностью один раз в солнечные сутки. Если же источник – звезда, период вариации был бы короче, он был бы равен звездным суткам.
И вот в 1954 году счетчиковые телескопы японских ученых Секидо, Иосида и Камия отметили явный всплеск интенсивности космических лучей примерно в 5 часов 30 минут по звездному времени.
Есть звездный источник космических лучей! Тщательные наблюдения даже показали направление, с которого как будто приходит поток гамма-квантов. Это было созвездие Ориона.
Источник космического излучения с первого дня проявил себя непостоянным и капризным. Его интенсивность быстро падала весь 1954 год. Потом она колебалась, постепенно снижаясь два года, пока не сошла на нет. Это случилось в конце 1956 года.
Но ученые не теряли надежды. Они ждали. Они искали среди звезд Ориона ту, которая могла посылать мощный поток гамма-квантов. И удача как будто улыбнулась им. Космофизик Мураяма на Международной конференции по космическим лучам сообщил, что подозреваемая – звезда W-Ориона. Звезда оказалась слабопеременной. Японцы изучили по старым фотоснимкам колебания яркости этой звезды, составили их график за несколько лет и «положили» рядом кривую изменений таинственного потока. Кривые почти совпали! То же падение интенсивности в 1954 году, колебания до 1956 года. Даже в 1957– 1958 годах слабые, близкие к ошибке измерений всплески космического излучения в точности повторяли все колебания блеска W-Ориона. Но наступил 1959 год. Яркость звезды стала расти, а поток космических лучей с периодом в одни звездные сутки так и не появился.
Что это было?
Оказывается, подобных несостоявшихся открытий источников космических лучей было немало, особенно в 30-х годах. Самое интересное, что эти открытия часто вопиюще противоречили друг другу и не подтверждались при проверочных наблюдениях.
Помните, мы говорили об айсберг-эффекте, опасности, поджидающей ученых в тот момент, когда они переходят от сбора фактов к обобщениям? Может быть, и тут ошибка состояла в том, что за достоверную вариацию принималось случайное отклонение числа частиц от «среднего».
Тут вступают в действие законы статистики. Это знакомо социологам: чтобы вернее судить, скажем, о том, сколько семей предпочитает готовить обеды из Полуфабрикатов, а сколько вообще получают готовые обеды, нужно опрашивать возможно большее число хозяек. Чем меньше группа опрошенных, тем случайнее результаты опроса, тем меньше оснований выводить из них какую-то закономерность.
Именно так и получилось с многократно открытыми суточными вариациями космических лучей в 30-е годы. Площади приборов были малы, и они могли «опросить» только небольшое число небесных гостей. А вот с опытами японцев дело обстоит сложнее. Может быть, действительно, один точечный источник гамма-квантов, настолько мощный, что он вызывал суточную вариацию в тогдашних слабых наземных приборах, ненадолго появился в 50-х годах в созвездии Ориона. Ведь почти через сорок лет с помощью новейшей техники ученые все же нашли в молекулярных облаках этого созвездия слабый, но постоянно действующий источник гамма-квантов. Причем сумели определить, при каких именно ядерных реакциях они произведены. Похоже – при столкновениях ядер кислородных и углеродных атомов с атомами водорода. Еще одним результатом этой реакции является один из изотопов алюминия. А присутствие именно этого изотопа в метеоритах, свидетелях и участниках процесса рождения нашей Солнечной системы, давно уже было загадкой для астрономов. Облака в созвездии Ориона сегодня считаются наилучшей моделью нашего прошлого и ближайшей к нам фабрикой звезд.
Гамма-квантовая теория космических лучей в целом все же не подтвердилась. Это был важный научный результат. Но тогда, полвека назад, из него были сделаны ошибочные выводы. Было решено, что солнечно– и звездно-суточных ритмов в потоке космических лучей вообще нет. Получалось, что этот поток равномерно, как говорят ученые – изотропно, обдувает планету со всех сторон. Как мы теперь знаем, во-первых, в каких-то очень важных случаях и гамма-кванты делают все-таки свой вклад. А во-вторых, и остальные ритмы со временем обнаружились, и из этого проистекло целое направление в науке.
Так кто же они?
Что-то тщательно перемешивает, рассеивает первичные космические лучи во Вселенной. Что же? Тут долгих гаданий не было. Довольно скоро восторжествовала точка зрения, что это «что-то» – магнитные поля космоса, Солнца, а сами первичные космические лучи – это заряженные частицы.
Но в науке даже очевидные выводы нуждаются в проверке. Как это сделать? До дна атмосферного океана первичные лучи не доходят, а вторичные вроде бы ни о чем не говорят: ведь они одинаково выбиваются из атомов атмосферы и частицами; и гамма-квантами. А межпланетных станций, спутников тогда еще не было.
И тут снова на помощь пришла вариация космических лучей, на этот раз пространственная. Космические лучи не одинаково интенсивно бомбардируют разные широты Земли.
Еще в начале XX века норвежец Штермер предсказал так называемый широтный эффект.
Земля – большой двухполюсный магнит. Его магнитное поле отклоняет заряженные частицы. Ближе к экватору частицам с трудом удается пробиться к поверхности Земли: здесь им трудно преодолеть сопротивление мощного пучка силовых линий земного магнита, барьером вставших на их пути. Ближе к полюсам магнитные силовые линии как бы «втыкаются» в Землю. И по ним, как по рельсам, частицы довольно легко приближаются к планете. Отсюда и закономерность, предсказанная Штермером: в район экватора могут пробиться «потомки» только редких, энергичных частицы. Уже в районе Москвы отбор в 7 раз менее строг. А около Мурманска частица с энергией в 150 раз меньшей, чем у экваториальной» частицы, может долететь до атмосферы и вызвать в ней ливень вторичных космических лучей.
Научные суда, десятки станций северного и южного полушарий, приборы на самолетах «ловили» этот эффект. И обнаружили его. Значит, действительно частицы. Но какие? Оказывается, и это можно было определить во времена, предшествовавшие космической эре. Заряженные частицы заворачиваются магнитным полем, причем так: положительные должны влетать в атмосферу в основном с запада, а отрицательные с востока.
Снова тщательные измерения на десятках станций. Результат: «ветер» космических лучей с запада явно, как говаривал великий кормчий, довлеет над «ветром» с востока (только, кажется, там было наоборот). Итак, первичные космические лучи имеют положительный заряд. Это ядра разных атомов; водорода (протоны), гелия, лития, кальция и т.д.
Уже в эру спутников выяснилось, что есть в космических лучах и отрицательные электроны, и (все-таки!) гамма-кванты. Но немного: один-два процента того и другого.
Каждые сутки, в 18 часов
Итак, еще в 30-е годы стало ясно, что в пространстве, окружающем земной глобус, движение частиц космических лучей скорее похоже на хаотичное броуновское движение молекул воздуха в запертой комнате, чем на мощный сквозняк из открытой балконной двери.
И все же слабые «сквозняки» – не более процента от общего фона космического излучения – ученые надеялись зарегистрировать. Чувствительность приборов довольно медленно, но упорно подбиралась к этой величине. Вот-вот счетчики должны были поймать, наконец, долгожданные суточные вариации – бесспорные и многое говорящие о структуре окружающего Землю пространства.
Почему же ученые, невзирая на поражение гамма-квантовой теории космических лучей, ждали все-таки этих вариаций?
Снова представим себе Землю-глобус в наглухо запертой, без сквозняков, комнате. Порассуждаем.
Наш глобус не стоит на месте. Он мчится по кругу, по гаревой дорожке своей орбиты вокруг Солнца. И, как спортсмен, рассекающий воздух, он должен получать «ветер в лицо». Ветер космических лучей. Можно ли ощутить этот ветер?
У Земли нет лица. Она вертится вокруг собственной оси, и «лицом» ее служат все новые и новые меридианы. Каждая точка земной поверхности оказывается «впереди» в момент, когда она выныривает из ночи на линию восхода. Это 6 часов по местному времени.
Итак, остается искать эту шестичасовую вариацию космических лучей. Ее искали. И не нашли. Наоборот, оказалось, Земля получает не встречный «ветер» космических лучей, а
Так создается подхлестывающий поток космических лучей, догоняющих на орбите Землю. Частицы дрейфуют в электрическом поле (Е). Космические лучи во время ослабления солнечной активности движутся по спиралям разорванных силовых линий магнитного поля Солнца. При этом поток космических лучей раскладывается на две составляющие. Первая, направленная по радиусу к Солнцу, полностью гасится встречным солнечным ветром, вторая, перпендикулярная к первой, тоже добавляет свою толику в вечерний всплеск космического излучения. Кроме того, вся магнитная сверхкорона Солнца (Н) обгоняет Землю в ее орбитальном беге и тоже как бы подстегивает ее сзади. Когда-то в момент создания солнечной Системы это «подстегивание» сзади раскручивало планеты
Итак, остается искать эту шестичасовую вариацию космических лучей. Ее искали. И не нашли. Наоборот, оказалось, Земля получает не встречный «ветер» космических лучей, а нагоняющий ее по орбите, подхлестывающий. И проявляет он себя в любой обсерватории Земли в момент, когда она, обсерватория, попадает на линию захода примерно в 18 часов по местному времени.
Чем объяснить столь странное поведение сквозняка в нашей комнате – околосолнечном пространстве?
Все дело опять-таки в том, что частицы космических лучей не нейтральны, как молекулы, а электрически заряжены.
Причем положительно заряжены. И когда потоки солнечной плазмы с огромной скоростью летят прочь от светила, вдоль магнитных силовых линий Солнца, в межпланетном пространстве возникает электрическое поле, перпендикулярное магнитному полю. Положительные частицы космических лучей, летящие с запада, с вечерней стороны, в этом поле ускоряются, а те, что летят с востока, с шестичасового направления, замедляются.
Возможен еще один механизм восемнадцатичасовой вариации. Представим себе все ту же комнату без сквозняков, где летит по кругу вокруг Солнца глобус-Земля. Солнцем пусть служит шар, укрепленный на вращающемся диске старого проигрывателя. Ведь Солнце тоже вертится вокруг своей оси.
Пусть к вертящемуся шару – Солнцу прикреплены длинные нити. Это – силовые линии магнитного поля Солнца. Они вращаются вслед за вращением светила и на орбите Земли движутся быстрее, чем наша планета. Ведь Солнце делает оборот за месяц, а Земля обегает свою «гаревую дорожку» за год.
Нити догоняют, подхлестывают земной шарик, обгоняют его. А ведь в космосе к силовым линиям «привязаны» заряженные частицы космических лучей.
По спиралям
Это еще не все о восемнадцатичасовой вариации космических лучей. Но позволим себе небольшой перерыв. Вспомним, что помимо суточных ритмов жизнью околосолнечного космоса управляет главный ритм, одиннадцатилетний цикл солнечной активности. Как к нему относятся космические лучи? А это, смотря какие.
Главная часть космических лучей приходит к нам из нашего звездного острова, Галактики. Некоторые редкие частицы, самые энергичные, возможно, и внегалактического происхождения.
А иногда, в максимумы своего одиннадцатилетнего цикла, Солнце после мощных коронарных выбросов и хромосферных вспышек наводняет всю планетную систему своими собственными, малоэнергичными, но изобильными космическими лучами. Околосолнечный космос становится опасно радиоактивным для космонавтов. Солнечная «непогода» – это серьезная угроза межпланетному сообщению.
Но все ли бури на Солнце одинаково опасны? Если бы это было так, то в годы максимума одиннадцатилетнего ритма солнечной деятельности космос был бы просто закрыт для всяких полетов.
Годы тщательных наблюдений на десятках космостанций планеты. Таблицы, длинные колонки цифр. И уверенный вывод: особо опасные потоки солнечных космических лучей приходят в окрестности нашей планеты только в одном случае: если выбросы и вспышки произошли в западной части солнечного диска.
Наш вращающийся шар с привязанными нитями лишь очень приблизительно напоминает Солнце с силовыми линиями его магнитного поля. Эти линии действительно уходят далеко в пространство, они следуют за вращением светила. Но при этом они изгибаются в спираль, слегка отставая все же на концах от этого вращения. Примерно так изогнется струя воды, если – представьте себе такой случай,– поливая из шланга газон, вы начнете быстро вертеться вокруг своей оси.
Частицы несутся по изогнутым в спираль силовым линиям. А силовая линия Солнце – Земля всегда начинается на западном краю светила и подходит к планете, изогнувшись в пространстве плавной дугой. И сейчас, зная все это, ученые могут предсказать, насколько опасно то или иное событие на Солнце для космонавта.
А вот теперь можно снова вернуться к восемнадцатичасовой вариации космических лучей.
Сравнения имеют обыкновение хромать. И шар с нитями, и шланг с водой – все это похоже на Солнце весьма относительно. И стройная картина магнитной солнечной короны со спиралями силовых линий соответствует реальному околосолнечному пространству лишь приблизительно.
Солнечный ветер – поток заряженных частиц от Солнца вместе с «пузырьками» – дефектами, нарушениями регулярного, однородного магнитного поля – дует то ровно, то порывами от Солнца, стремясь при этом двигаться «незаконно», не по спирали, а напрямик, по радиусу.
Солнечный ветер – он сам в большой мере состоит из «солнечных космических лучей», например, альфа-частиц, ядер гелия – выдувает галактические космические лучи, оттесняя их на задворки планетной системы – тем дальше, чем он сильнее.
Но вот его напор ослабевает, и упругая граница между ослабевшим солнечным ветром и напирающим галактическим фоном космического излучения начинает возвращаться к Солнцу. Возникает сравнительно медленный поток космических лучей. Он-то, медлительный и неуверенный, уже обязательно течет по магнитным рельсам силовых линий солнечного магнита. А поскольку рельсы спиральные, галактические космические лучи идут к Солнцу уже не прямо, а под углом. Можно разложить этот поток на две составляющие (помните параллелограмм сил из школьного учебника?). Одну составляющую, направленную к Солнцу, почти полностью уравновешивает ослабевший, но все же дующий навстречу солнечный ветер. А вторая составляющая, направленная по окружности с запада на восток, вслед за вращением Земли, ничем не гасится. И тоже образует суточный ритм космических лучей – вариацию с максимумом в 18 часов по местному времени.
В ритме Луны
В 1957– 1959 годах, в максимум активности нашего Солнца, ученые всех стран проводили Международный геофизический год. Очень важно было знать, как ведут себя все детали земного механизма «в жестком режиме», когда Солнце непрерывно обстреливает Землю мощными сгустками заряженных частиц, переплетенных обрывками своего магнитного поля.
Тогда-то космики уточнили многие свои представления о солнечносуточных вариациях космических лучей. И однажды среди солнечносуточных всплесков немецкие ученые обнаружили вариацию с лунносуточным периодом, более длинным, чем солнечные сутки. Движение Луны по небу оказывало влияние на поток космических лучей – слабое, но несомненное.
Открытие лунносуточной вариации удивляло. Очень уж трудно было подобрать механизм, который бы объяснял ее. Первая мысль была: Луна заслоняет какой-то, пусть небольшой, участок неба/ Ну а поскольку в среднем источник космических лучей – все небо, то от Луны должна падать на Землю «тень».
Но простой подсчет показал, что теневой эффект от Луны, хотя он и может существовать, не должен превышать примерно одной сотой от реальной лунносуточной вариации.
А что, если у Луны есть магнитное поле? И оно, как магнитная линза на нашем небе, рассеивает космические лучи, идущие к Земле? И опять подсчеты показали, что поля Луны было бы недостаточно, чтобы объяснить даже малую часть лунносуточной вариации. А вскоре мимо Луны пролетел очередной спутник (советский) и доложил: нет у Луны магнитного поля!
И тогда вспомнили о приливах. Грузинский космофизик Л.Х. Шаташвили, тоже ученик Л.И. Дормана, предположил, что приливная сила Луны не только приподнимает воду в океанах, не только вызывает в твердой толще Земли волну, незаметно прокатывающуюся каждый день под нашими ногами, не только волнует воздушный океан нашей планеты, но и поднимает на значительную высоту электрическое небо нашей планеты – ионосферу. Размах приливной волны, прокатывающейся по слою ионосферы (его высота над Землей – 280 километров), достигает, например, над Индией 15 километров!
И если магнитные силовые линии поля Земли проходят через нижние слои воздушного океана, безразличные к окружающей среде, то в ионосфере – другое дело. Между заряженными частицами и силовыми линиями – тесная взаимосвязь. Частицы «привязаны» к магнитным силовым линиям, а линии в свою очередь – к частицам ионосферы. И когда проходит приливная волна по ионосфере, она проходит тем самым и по силовым линиям, пронизывающим ионосферу. Они приподнимаются, меняется фигура магнитного поля планеты. Космические же лучи «чувствуют» это, реагируют изменением своей интенсивности.
