Хочу все знать 1970

Осенённый неожиданной идеей, американский физик спешно создаёт в лаборатории поток излучения, в тысячу раз сильнее того, какой показывали приборы до высоты тысячи километров, и ставит на пути потока счётчик. И что же — счётчик замолкает! Он точно захлёбывается ливнем космических частиц и перестаёт их регистрировать… Великолепная догадка! Значит, вокруг нашей планеты должен быть пояс радиации высокой интенсивности. Такое предположение высказал Ван-Аллен в своём докладе правительственной комиссии.

Хорошо бы проверить это предположение… И вот 15 мая, уже с советского космодрома, устремилась в чёрное небо новая ракета. «…Русские отправили на орбиту 1327 килограммов оборудования — целую лабораторию! — писали зарубежные газеты. — В следующий раз они запустят в ракете слона!..»

Уже через несколько витков советская космическая лаборатория подтвердила правильность ван-алленовских предположений. А ещё через несколько витков открыла новый — внешний — радиационный пояс Земли. Картина радиационной обстановки в околопланетном пространстве прояснилась. Обе зоны — вы их легко увидите на нашем рисунке — представляли серьёзную опасность для будущих космонавтов. Ракетчики должны рассчитывать траектории взлёта и посадки так, чтобы они проходили через околополярные области, где пространство чисто.

Но почему околоземное пространство представляет собой ловушку для космических частиц?.. Причина этого — магнитное поле. Оно ловит заряженные частицы, тормозит их, заставляет огибать Землю. Не будь магнитного поля, поверхность нашей планеты давно превратилась бы в угрюмую коричнево-серую безжизненную пустыню. Космические лучи, частицы высоких энергий, выжгли бы всё живое.

Одним из мощных источников космического излучения является наше Солнце. Из его недр, особенно в областях, занятых так называемыми тёмными пятнами, бьют исполинские фонтаны космических частиц. Вот почему, когда пятен особенно много, астрономы называют такой период годом активного Солнца. Всё пространство буквально пронизано космическими ливнями. Немало приходится их и на нашу долю. Врываясь в околоземное пространство, массы электрически заряженных частиц резко меняют картину магнитного поля планеты. На полюсах вспыхивают разноцветные полярные сияния. Нарушается радиосвязь. Растёт на Земле число аварий.

Научиться предсказывать космические бури, а в дальнейшем и предупреждать их — вот задача, в решении которой помогают нам спутники и космические корабли.

Выходит, что самая главная цель, цель номер один, при исследовании космоса та же, что и для всей нашей науки — служение человеку! На одной из пресс-конференций президент Академии наук СССР сказал, что исследования при помощи спутников очень много дали учёным для лучшего понимания «положения Земли в космическом пространстве». А это, как мы видели, жизненно важно, потому что «солнечные и космические факторы определяют условия жизни на нашей планете».

Что же нового узнали мы о Земле при помощи спутников?

Материал здесь очень обширный. Большая его часть ещё обрабатывается, ещё не сделаны окончательные выводы. Но даже то немногое, о чём можно сейчас говорить уверенно, представляет исключительный интерес. 

ЗЕМЛЯ ИМЕЕТ ФОРМУ… ЗЕМЛИ

Мы с детских лет привыкли к тому, что наша планета — шар! Заметьте, именно привыкли, потому что убедиться в этом собственными глазами вовсе не так просто. Представьте себе крошечного жука, который ползёт по поверхности большого шара. Представили? А теперь спросите его по-жучиному: «Что за местность, по которой ты бредёшь?» Бедное запыхавшееся насекомое наверняка ответит: «Какая-то плоская бесконечная равнина, чёрт бы её побрал!» И он прав. Где ему, жуку, додуматься, что ползает он по шару?.. Для этого нужно взлететь! Правда, древнегреческий философ Аристотель никогда не поднимался ни в космос, ни даже просто в воздух на обыкновенном самолёте. Но у него была крылатая мысль! Наблюдая за круглой тенью, наползающей на лунный диск во время затмений, Аристотель пришёл к выводу, что Земля — шар. И всё-таки понадобилось ещё почти полтора тысячелетия, чтобы люди согласились с этим. Лишь после кругосветных путешествий Колумба и Магеллана деваться стало некуда. И люди принялись определять размеры своего «шарика». Сначала измерили по экватору. У шара, как известно, как ни крути, экватор в любом направлении один и тот же. Так нет, догадался же кто-то померить Землю через полюса. Измерили, посчитали — и получился скандал! От полюса до полюса расстояние оказалось меньше, чем от Африки до Нового Света по экватору. Выходило, что шарик-то сплюснут с полюсов… Так и считали до 1958 года, что Земля наша — сплюснутый шар, или, точнее, эллипсоид. Однако пришлось вносить коррективы и в это представление.

17 марта 1958 года с американского космодрома, расположенного на мысе Канаверал (ныне — мыс Кеннеди), стартовала ракета «Атлас» с крошечным искусственным спутником «Авангард-1» на борту. В нашей стране к этому времени уже готовился к запуску третий спутник весом в 1327 килограммов. Мировая печать назвала «Авангард» теннисным мячом, такой он был маленький. Американский «мячик» полетел вокруг планеты. За ним внимательно наблюдали. Сначала всё шло благополучно. Спутник двигался по рассчитанной заранее орбите. Но скоро стали обнаруживаться странности. Высота в перигее над Северным полушарием уменьшилась, тогда как над Южным осталась прежней. Это противоречило законам небесной механики.

Орбитальное движение спутника могло зависеть только от действия сил притяжения Земли. И если орбита оказывалась неправильной, это означало, что гравитационное поле нашей планеты неравномерно. А это могло случиться только по причине несимметричности фигуры Земли… Так на повестку дня снова стал вопрос о форме.

Виток за витком изменения орбиты «Авангарда» тщательно фиксировались и передавались на обработку электронным машинам. И вот к 1961 году выводы были готовы и опубликованы: на противоположных сторонах земного шара оказались две огромные гравитационные ямы. Одна — рядом с Индией, другая — неподалёку от западного побережья Северной Америки. Кроме того, орбиты спутника настойчиво утверждали, что земной шар снабжён ещё и нашлёпкой сверху — со стороны Северного полюса… После долгих вычислений фигура нашей многострадальной планеты стала напоминать грушу… Но назвать планету, да ещё собственную Землю грушей… Неудобно. И придумали специальное название — ГЕОИД. То есть — ЗЕМЛЕПОДОБНЫЙ. Земля стала походить на… Землю. На слух это, пожалуй, звучит странновато. Зато какие бы уточнения в будущем ни возникали, менять название для земной фигуры больше не придётся. Спасибо спутнику!..

Но не только эту вековую загадку и вековой спор помог разрешить космический летательный аппарат. Немало сделал он и для того, чтобы все убедились в вечном и бесконечном движении нашей планеты, как по орбите, так и вокруг собственной оси.

Астрономы рассчитали и скорость полёта Земли по орбите (примерно тридцать километров в секунду) и скорость вращения [1] . Но это всё были тоже, так сказать, теоретические расчёты. А вот как найти неопровержимые доказательства того, что Земля находится в движении? А доказать это было чрезвычайно важно. Во-первых, тогда можно было бы уточнить астрономические таблицы и снабдить штурманов надёжными справочниками. Корабли могли бы смелее пускаться в дальний путь, не опасаясь заблудиться. А во-вторых, доказательство движения Земли явилось бы прямым подкопом под гипотезу о господе боге. Я не стану рассказывать вам о первых сомнениях, которые заронил Коперник в головы своих современников. Перейдём сразу к практическим методам доказательств. Первое из них целиком обязано воинственному характеру человечества. Люди задумались: почему артиллерийский снаряд в северном полушарии испытывает в полёте одно отклонение, а в южном другое?

1

Скорость вращения вы можете рассчитать сами, потому что радиус Земли и период обращения — хорошо знакомые каждому читателю цифры.

Решением этой проблемы занялся французский физик Жан Бернар Леон Фуко. В 1850 году он подвесил к потолку в своей лаборатории, находившейся в подвале, маятник. Прибор — проще не придумаешь: латунный шар на двухметровой проволоке — и всё. Толкнув маятник в направлении меридиана, Фуко уже через полчаса обнаружил отклонение. Маятник не желал всё время колебаться в одной плоскости. Ему нравилось смещаться. «Может быть, причиной отклонения является трение в подвеске? — думает осторожный француз. — А может быть…» Впрочем, что может быть ещё, он предпочитает не договаривать. А то спугнёшь результат… Но влияние трения можно свести на нет, если увеличить вес шара и длину подвеса… Фуко добивается разрешения провести опыт в меридианном зале Парижской обсерватории.

Эффект тот же!

Что ж, пожалуй, сомнений больше оставаться не может. Отклонение маятника от плоскости меридиана вызывается… вращением самой Земли… Доказательство такое простое и настолько очевидное, что возражать нет смысла. Многие исследователи кусали губы в досаде на то, что им самим не пришёл в голову столь простой, надо сказать прямо, примитивный эксперимент. Но «всё гениальное — просто»! И Фуко демонстрирует свой опыт в Пантеоне, где длина проволоки достигает 60 метров, а вес шара 28 килограммов… Чудесное доказательство. Стремясь проверить утверждения французского физика, экспериментаторы всего мира подвешивают шары в церквах и соборах… Во-первых, для того, чтобы получить наибольшую длину подвеса и тем самым уменьшить влияние трения. Во-вторых, поражение бога во храме было особенно эффектно.

Год спустя после опубликования статьи Фуко католический патер Секки подвесил маятник в церкви святого Игнатия в Риме. Тяжёлая гиря закачалась, вовсе не задумываясь над тем, что подрывает авторитет святого писания. Папская академия вынуждена была признать справедливость утверждения о вращении Земли. Автоматически становилась понятной и причина отклонения снарядов. Вспомните закон сложения скоростей. Предположим, мы стреляем или запускаем ракету в направлении с Северного полюса к экватору. Скорость летящего тела сложится из двух составляющих: собственной скорости ракеты, сообщенной ей при запуске, и скорости вращения Земли. Зная их, каждый легко рассчитает отклонение и внесёт нужную поправку в первоначальное направление. По тем же самым причинам распределяются и направления ветров, дующих на нашей планете. Посмотрите на чертёж: горячий воздух с экватора поднимается, освобождая место потокам более холодного воздуха с более высоких широт. Эти потоки и отклоняются по закону «летящей ракеты», образуя северо-восточные пассаты. Впрочем, в наших широтах преобладают надоевшие западные ветры. Несут они, как правило, одни неприятности: дождь, снег, непогоду. Механизм их возникновения читатель теперь, конечно, разгадает сам…