Ирина Радунская - Безумные идеи
Так ученые убедились, что в составе космических лучей встречаются ядра атомов тех же элементов, которые имеются и на Земле, и на Солнце, и в звездах. Они удостоверились, что химический состав вселенной един.
Изучая космические лучи, физики не раз задавали себе такой вопрос: сколько времени прошло с тех пор, как космические частицы отправились в свое путешествие?
На первый взгляд этот вопрос кажется праздным. Посудите сами, как может ответить на него человек, оставаясь на Земле или даже побывав в ближайших окрестностях Земли? И, тем не менее, этот вопрос возникал снова и снова.
Дело в том, что ответ должен был прояснить совершенно неожиданную проблему. Он бросил бы свет на возраст вселенной! Ведь в зависимости от того, как долго космические частицы блуждают в мировом пространстве, меняется и их состав. Частицы сталкиваются между собой; более тяжелые ядра преобразуются в более легкие. А так как состав космических лучей отражает обычное соотношение различных веществ в природе, то по изменению состава космических лучей, дошедших до Земли, по обилию в них легких элементов ученые могли бы судить и о времени блуждания частиц в мировом пространстве. А следовательно могли бы попытаться ответить на древний вопрос о возрасте вселенной. Астрономические наблюдения на вопрос о возрасте звезд и галактик дают еще очень неопределенный ответ, порядка нескольких десятков миллиардов лет. Это, конечно, слишком приблизительно. Будем ждать более точного ответа.
Корона земли
Исследования, проведенные на искусственных спутниках и космических ракетах, помогли узнать и географию мира космических частиц, помогли установить, где и в каком количестве находятся эти частицы вокруг Земли.
Советские ученые С.Н. Вернов и А.Е. Чудаков и американский ученый Ван Аллен сделали открытие, которое во многом изменило прежние взгляды на закономерности изменения состава космических лучей с высотой. Прежде всего выяснилось, что магнитное поле Земли образовало вокруг нашей планеты гигантскую двухъярусную ловушку для космических частиц, которая спутала все карты исследователей. Оказалось, что большое количество электронов и протонов колеблется внутри этих ловушек вдоль силовых линий земного магнитного поля, не имея возможности ни достичь поверхности Земли, ни удалиться в межзвездное пространство.
Как же они попали в эту ловушку? Ведь в отличие от мышеловки эта ловушка не только не выпускает своих пленников, но и не дает им возможности проникнуть внутрь. Ученые дали неожиданное решение этой загадки: частицы, обнаруженные приборами, установленными на спутниках и ракетах, не могли войти внутрь нижнего пояса ловушки и не входили в нее – они родились в ее пределах! Под действием первичных космических лучей атмосфера Земли становится источником нейтронов, а им магнитное поле не помеха. Не имея электрического заряда, нейтроны свободно проникают внутрь магнитной ловушки. Часть из них распадается внутри этой ловушки, причем из нейтронов возникают протоны и электроны, которые почти не имеют шансов вырваться наружу.
Во внутреннем поясе преобладают протоны. Во внешнем поясе ловушки находятся главным образом электроны. Предполагается, что они проникают в нее во время периодов повышенной активности Солнца, когда магнитное поле Земли изменяется под влиянием потоков заряженных частиц, летящих от Солнца. При этом вход в ловушку как бы приоткрывается и частицы могут проникать сквозь ослабевший заслон магнитных сил. После уменьшения активности Солнца магнитное поле Земли возвращается к обычному состоянию и частицы, проникшие в ловушку, оказываются запертыми в ней.
А совсем недавно советскому ученому К.И. Грингаузу удалось обнаружить и третий пояс радиации, еще более удаленный от Земли.
Советская космическая техника все более расширяет возможности физиков. Их приборы стоят на сверхтяжелых спутниках типа «Протон», на близнецах типа «Электрон». Для исследования космического пространства потрудилось более сотни спутников серии «Космос». В просторы солнечной системы ушли станции типа «Зонд».
Космические лаборатории «Венера» и «Марс» и летающая по окололунной орбите «Луна-10» значительно расширили наши знания о космических частицах и их распределении в пространстве.
Теперь ученые располагают исчерпывающими данными и о расположении и о мощности этих поясов космических частиц, окружающих Землю. Оказалось, что наибольшая интенсивность внешнего поля проявляется на высоте в 20 тысяч километров от поверхности Земли. Причем мощность слоев достигает наибольшей величины в области земного экватора и оказывается наименьшей в полярных областях. Ракета или спутник, которые пересекают внутренний пояс радиации, подвергаются бомбардировке этих частиц, создающих внутри космического корабля опасное для жизни излучение. Теперь конструкторы звездолетов знают, что им надо позаботиться о защите космонавтов от этого излучения и выбрать траекторию так чтобы она проходила по наименее опасному пути.
...Ученые продолжают рисовать карту мира космических лучей. Каждый новый запуск искусственного спутника Земли, еще более тяжелого, несущего на своем борту еще более совершенную аппаратуру, каждая бороздящая просторы космоса ракета вписывают новую страницу в историю космических частиц. Ученые уже обладают ключом ко многим тайнам космических частиц. Они знают об этих космических странницах все то, что можно узнать о них, оставаясь на равнине, поднимаясь в горы или посылая приборы на искусственных спутниках Земли или ракетах.
Но есть вопросы, на которые, казалось, нельзя ответить не только в наше время, но даже в ближайшее столетие.
Где рождаются космические лучи? Откуда несутся они стремительным потоком к Земле?
Рожденные смертью
...В четвертый год, во вторую луну,
была видна необыкновенная звезда
возле западной стены Синего дворца.
В седьмую луну она исчезла.
Из древней летописи
По следам катастрофы
Девятьсот тринадцать лет назад в созвездии Тельца вспыхнула новая звезда. Ее яркость была столь велика, что звезду видели даже днем. Старинные китайские и японские летописи подробно описывают это необыкновенное явление. Они отмечают, что «звезда-гостья» была в три раза ярче Венеры. Примерно через полгода звезда начала гаснуть и исчезла.
Замечательное явление должно было быть видно во всем мире. Любопытно, что уже в наши дни на стене одного из пещерных жилищ древних обитателей Америки нашли примитивный, но знаменательный рисунок. На нем изображена звезда вблизи Луны так, как была видна эта сверхновая в момент вспышки.
Все это происходило в 1054 году. В этом же году в Киеве умер Ярослав Мудрый. Собранное им государство стало ареной междоусобной войны. Летописцы подробно зафиксировали бурные события того времени, но ни в одной русской летописи не упоминается о небесном знамении – новой звезде. Занятые земными делами, наши предки не смотрели на небо. 4 октября 1957 года советские люди открыли космическую эру, запустив в небо первый искусственный спутник Земли. Началось планомерное наступление на тайны космоса. Стали падать последние покровы таинственности с давней загадки, которую занесла на Землю невидимая частичка, случайно залетевшая в прибор Дмитрия Владимировича Скобельцына.
Эта частичка и ей подобные принесли людям важнейшие сведения о еще нехоженых дорогах космических просторов, об истории рождения и гибели других миров, об исполинских силах, скрытых в ядре атомов материи. Они поведали и печальную повесть древней звезды, которая, внезапно вспыхнув, исчезла, не оставив, казалось, и следа...
Ключ к тайне
Мы подходим к самому фантастическому этапу исследований космических частиц. Сегодня история изучения нового мира космических лучей делает ошеломляющий, удивительный, прекрасный скачок в мир абстракций, в мир чистой догадки, фантазии, блестяще предвосхищающих действительность... Подготовили его два советских ученых: физик-теоретик В.Л. Гинзбург и астрофизик И.С. Шкловский, создавшие признанную во всем мире теорию происхождения космических частиц.
Как ни кропотливы, как ни ювелирны были исследования ливней космических частиц, но это были явления, происходившие если и не рядом с людьми, то, во всяком случае, недалеко. Ученые при помощи приборов видели, чувствовали предмет своих исследований. И пока физики изучали космические лучи в пределах их досягаемости, они стояли на реальной почве эксперимента. Если они и не могли тотчас проверить свою теорию опытом, то, во всяком случае, надеялись сделать это рано или поздно.