Внеземной разум. Мифы и реальность

Вот как описывает это в своей замечательной книге Федор Иванович Честнов:

Представьте себе толпу, в которой каждый человек торопится в нужном ему направлении. Люди будут сталкиваться друг с другом почти на каждом шагу. Но вот толпа поредела, стало свободнее; теперь уже столкновение - редкий случай. Примерно то же мы будем наблюдать и в мире молекул.

Вот мы спускаемся ниже и попадаем в более плотные слои. Частицы воздуха здесь гуще, значит, столкновения происходят чаще и рекомбинация идет быстрее. Поднимаемся выше, в разреженные слои: столкновения частиц становятся реже, а воссоединение ионов и электронов в нейтральные молекулы идет очень медленно.

Что же произойдет, если действие ионизирующего излучения в верхней атмосфере прекратится?

Очевидно, электроны снова «вернутся на свои места», ионизированные частицы в конце концов станут нейтральными, свободные заряды постепенно исчезнут, и воздух потеряет электрическую проводимость. Если же ионизирующее излучение будет действовать постоянно и с неизменной силой, то появление новых свободных электронов уравновесит их убыль - насыщенность воздуха свободными зарядами меняться не будет.

Именно так возникают замечательные по своей красоте полярные сияния (auroras borealis по-латыни). Если наблюдать их с поверхности Земли, то лучше это делать ночью и в ясную погоду, когда не мешают Солнце и облака.

Этих трудностей легко избежать, если следить за полярными сияниями из космоса, где к тому же нет искажающего влияния нижних плотных слоев атмосферы. Наблюдения с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций дали богатый материал о пространственном расположении сияний, их изменении во времени и о многих особенностях этого явления. Более того, космические аппараты позволили выполнять измерения внутри полярного сияния. Одинаково удобно исследовать сияния как в Северном, так и в Южном полушарии и даже на дневной стороне Земли.

Интересно, что энергичные протоны, вторгаясь в верхнюю атмосферу и вызывая протонные сияния, часть своего пути движутся как нейтральные атомы водорода. В этом случае на них не действует магнитное поле Земли. Такие протоны, имея большие (протонные) скорости, могут проникать в области, недоступные заряженным частицам. Вспышки северного сияния обычно наблюдаются через день-два после вспышек на Солнце - эти два явления тесно связаны друг с другом.

Полярные сияния являются не только «собственностью» Земли. Напротив, они четко наблюдаются в плазмосферах и других планет - газовых гигантов Юпитера и Сатурна, а также на некоторых их спутниках, окруженных собственными атмосферами.

Юпитерианское полярное сияние имеет ту же природу, что и земное: быстрые электроны, дрейфующие в магнитосфере планеты вдоль силовых линий между полюсами, высыпаются у полюсов в верхние слои атмосферы и вызывают свечение газа. Полярное сияние на Юпитере интенсивнее всего в ультрафиолете, поскольку основные спектральные линии водорода, который доминируют в атмосфере Юпитера, лежат именно в данной части спектра.

Комплексные наблюдения юпитерианских полярных сияний с борта межпланетной автоматической станции «Кассини», пролетающей мимо Юпитера на пути к Сатурну, позволили ученым разработать численные модели полярных сияний, включая эффекты взаимодействия с солнечным ветром.

Исследования последних десятилетий, особенно проведенные с помощью искусственных спутников Земли и ракет, существенно обогатили наши знания о полярных сияниях. Раскрыты некоторые их тайны, а кроме того, накоплен большой фактический материал об окружающем нашу планету пространстве, состоянии межпланетной среды и солнечном излучении, включая потоки заряженных частиц. И тем не менее не все с полярными сияниями ясно.

Сегодня мы еще не можем не только описать это явление количественно, но даже предсказать заранее многие его свойства. Проблема полярных сияний оказалась слишком сложной и многоплановой. Например, до сих пор не ясна связь полярных сияний с погодой. Северяне хорошо знают, что полярные сияния чаще наблюдаются в морозные ночи. Объяснения этому пока нет.

Однако сегодня у исследователей полярных сполохов появились могущественные помощники - геофизические ракеты, искусственные спутники Земли, снабженные самой современной аппаратурой. Приборы, установленные на спутниках, уже дали немало ценнейших сведений о самых высоких слоях земной атмосферы - их химическом составе, строении, плотности и о многом другом. Все это позволило кое-что уточнить в представлениях о природе полярных сияний, что-то пересмотреть, от чего-то полностью отказаться.

Так, новейшие данные, полученные с помощью современных средств исследования, приводят некоторых ученых к предположению о том, что полярные сияния есть следствие взаимодействия ультрафиолетового излучения Солнца с очень разреженным воздухом, который на больших высотах находится в атомарном состоянии. Происходит ионизация воздуха - превращение нейтральных атомов в заряженные ионы. Существование в верхних слоях атмосферы ионосферы, области, хорошо проводящей электричество, уже прочно доказано.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы понимаем какое-нибудь физическое явление, является его воссоздание в лабораторных условиях. Это удалось сделать и для полярного сияния - эксперимент, получивший название «Араке», был проведен в свое время совместно российскими и французскими исследователями.

В качестве лабораторий были выбраны две магнитосопряженные точки на поверхности Земли (то есть две точки на одной и той же силовой линии магнитного поля). Ими были -для Южного полушария - французский остров Кергелен в Индийском океане, а для Северного - поселок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определенной высоте создал поток электронов. При движении вдоль магнитной силовой линии от Земли эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой. К сожалению, облака не позволили увидеть его с поверхности Земли, зато радарные установки четко его зарегистрировали.

Эксперименты описанного типа не просто позволяют понять причины и механизм возникновения полярного сияния. Они дают уникальную возможность изучать структуру магнитного поля Земли, процессы в ее ионосфере и влияние этих процессов на погоду вблизи земной поверхности. Особенно удобно выполнять такие эксперименты не с электронами, а с ионами бария. Оказавшись в ионосфере, они возбуждаются солнечным светом и начинают испускать излучение малинового цвета.

В то же время возникают неожиданные корреляции, ждущие своих будущих исследователей, в достаточно необычных процессах. В прошлом появление полярных сияний связывалось с трагическими явлениями в природе и обществе, с предсказанием различных несчастий. Только ли страх перед непонятными явлениями природы лежал в основе этих суеверий? Сейчас хорошо известно, что солнечные ритмы с различными периодами (27 суток, 11 лет и т. д.) влияют на самые разные стороны жизни на Земле. Солнечные и магнитные бури (и связанные с ними полярные сияния) могут вызывать рост различных заболеваний, в том числе заболеваний сердечно-сосудистой системы человека. С солнечными циклами связаны изменения климата на Земле, появление засух и наводнений, землетрясения и т. д. Все это заставляет еще раз серьезно задуматься над старыми суевериями - а может, в них есть рациональное зерно?

Полярные сияния сигнализируют о месте и времени воздействия космоса на земные процессы. Вторжение заряженных частиц, которое их вызывает, влияет на многие стороны нашей жизни. Изменяется содержание озона и электрический потенциал ионосферы, нагрев ионосферной плазмы возбуждает волны в атмосфере. Все это сказывается на погоде. Из-за дополнительной ионизации в ионосфере начинают течь значительные электрические токи, магнитные поля которых искажают магнитное поле Земли, что прямо влияет на здоровье многих людей. Таким образом, через полярные сияния и связанные с ними процессы космос воздействует на окружающую нас природу и ее обитателей.

В эссе «Небесные объекты» А. Кларк писал:

Не приходится сомневаться, что Природа способна создавать «космические корабли», удовлетворяющие самым строгим требованиям - когда она действительно этого желает.

В доказательство этого я процитирую номер «Обсерватории» - журнала, издаваемого ведущей астрономической организацией мира, Королевским астрономическим обществом, - вышедший в мае1916 года. Дата— 1916 год - важна для понимания нюансов написанного, но событие, о котором пойдет речь, произошло более чем на три десятка лет ранее, ночью17 ноября1882 года.