Владимир Гетман - Внуки Солнца
Следующие шаги в этом направлении будут, по-видимому, связаны с запусками рыхлых и хрупких частиц, имеющих сложный химический состав, но такие эксперименты требуют привлечения еще более сложного оборудования и разработки тонкой методики.
Дуют ли ветры на больших высотах?
Еще в середине 30-х годов советские исследователи В. В. Федынский и К. П. Станюкович предприняли попытку получить данные о плотности, давлении и температуре верхних слоев атмосферы на основании фотографических наблюдений метеоров. Затем такого рода работы были развернуты в США Ф. Уиплом и Л. Яккия, причем наряду с определением указанных параметров изучались их изменения в зависимости от времени года. Много полезных сведений было получено с помощью различных методов и наблюдений в периоды широких научных исследований по программам Международного геофизического года, Международного года Солнца, Международного года спокойного Солнца, в которых активное участие приняли коллективы советских ученых, возглавляемые И. С. Астаповичем, П. Б. Бабаджановым, О. И. Бельковичем, Л. А. Катасевым, Б. Л. Кащеевым, Н. П. Коноплевой, К. В. Костылевым, Е. Н. Крамером, В. Н. Лебединцом, В. В. Сидоровым, В. В. Федынским, Е. И. Фиалко, В. П. Цесевичем.
Последние 20 лет в связи с задачей исследования скорости и направления ветра в верхней атмосфере наибольшее распространение получили методы зондирования атмосферы с помощью геофизических ракет и регистрации смещения (дрейфа) метеорных следов радиолокационными средствами. Если области атмосферы, расположенные на высотах, значительно превышающих 110 км, достаточно активно исследуются с помощью спутников, то метеорная зона оказывается для подобных исследований малодоступной: спутники на орбитах высотой 60—110 км не летают.
В области ниже 80 км хорошо зарекомендовал себя ракетный метод. Например, только одной глобальной сетью станций метеорологического ракетного зондирования США осуществлены десятки тысяч ракетных «визитов» в атмосферу. Что касается интервала высот 80—110 км, то необходимое количество данных можно получить только по радионаблюдениям метеорных следов. Эта область атмосферы представляет огромный интерес, поскольку вследствие поглощения солнечного излучения там наблюдается резкое увеличение температуры с высотой, приводящее к внезапным «порывам» ветра, достигающим иногда сотен метров в секунду.
Уже к 1970 году действующая радиометеорная геофизическая сеть насчитывала двадцать три станции, расположенные в различных странах в полосе от 80° с. ш. до 60° ю. ш. В числе восьми станций Советского Союза активно работала в Восточной Африке советская экваториальная метеорная экспедиция (1968–1970 гг.), организованная В. В. Федынским, П. Б. Бабаджановым и Б. Л. Кащвевым.
Необходимость экспедиции диктовалась отсутствием метеорных радиолокационных станций в экваториальном поясе от 38° с. ш. до 35° ю. ш. и, следовательно, существенным пробелом в знаниях об атмосферных процессах в экваториальной зоне. За два года регулярной деятельности экспедиции удалось получить данные о скорости и направлениях преобладающих движений в верхней атмосфере, выявить особенности поведения верхнеатмосферного ветра в зависимости от сезона и от времени суток.
Сделать это было непросто. Неприятным сюрпризом явилось очень частое возникновение в ионосфере областей с повышенной пространственной плотностью электронов. Такие псевдометеоры запутывали истинную картину, внося в работу участников экспедиции дополнительные трудности. Тем не менее полученные результаты явились значительным вкладом в создание наблюдательной основы для построения модели общей циркуляции верхней атмосферы.
Неоценимую помощь участникам экспедиции оказал Семен Петрович Дюкарев, страстный поклонник и тонкий ценитель астрономической науки, в то время работавший послом Советского Союза в Республике Сомали. Не ограничиваясь общедоступной популярной информацией о предмете своего замечательного хобби, он уже много лет посвящает свой досуг любительским наблюдениям, устремляя миниатюрный телескоп то в небо Восточной Азии, то Африки, то Южной Америки, то родного Подмосковья.
В настоящее время на большинстве этих станций ведутся исследования в соответствии с Международной программой «Глобмет» (глобальные метеорные исследования), включающей в себя организацию широкой сети метеорных радиолокационных станции по всему земному шару.
Популярности радиометодов способствует то обстоятельство, что в их основе лежат простые физические представления, а также обилие дешевых источников информации — метеорных следов. Кроме того, эти методы сравнительно легко поддаются автоматизации при сочетании радиолокатора с электронной вычислительной машиной, что способствует получению многочисленных и надежных данных.
Рис. 16. Радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико)
Так, в Харьковском институте радиоэлектроники разработана и успешно эксплуатируется оригинальная многофункциональная автоматизированная радиолокационная система. За 10 лет регулярных радионаблюдений метеоров получены более 200 тысяч орбит мелких метеорных тел. Это исключительно ценный материал для решения многих астрономических и геофизических задач.
В марте — апреле 1989 года автор этих строк по приглашению Корнеллского университета штата Нью-Йорк участвовал в оптических наблюдениях метеоров и болидов на знаменитой обсерватории Аресибо (остров Пуэрто-Рико) (рис. 16) в рамках международного проекта АИДА (Аресибо Инициатива в исследовании Динамики Атмосферы).
Совместная работа с такими признанными авторитетами в исследовании средней и верхней атмосферы как Роберт Роупер (Технологический институт в Атланте, штат Джорджия), Джон Метьюз (Пенсильванский университет в Филадельфии, штат Пенсильвания), Колин Хайнс (обсерватория Аресибо Корнеллского университета), Алан Питерсон (Уайтворз колледж, штат Вашингтон) и другими учеными из разных стран прошла успешно.
Решению организационных проблем немало способствовали директор обсерватории Аресибо М. Девис, заместитель председателя Междуведомственного геофизического комитета АН СССР В. А. Нечитайленко и директор института астрофизики АН ТаджССР М. Н. Максумов.
В лесистых горах острова Пуэрто-Рико родился замечательный пример международного научного сотрудничества, пример атмосферы искренности и единомыслия, высокого профессионализма и доверительной этики, взаимодействия и большой дружбы. Этот международный «подряд» действовал настолько слаженно и творчески вдохновенно, что само небо, вначале хмурое и «неулыбчивое», задрапированное в серые печальные облачные доспехи, не выдержало и подарило те самые ясные ночи, которые так необходимы при любых оптических наблюдениях.
Сейчас результаты «перевариваются» в машинном «котле» проекта АИДА и скоро станут достоянием специалистов, а может быть, в популярном изложении и вашим достоянием, дорогие юные читатели.
А что «говорят» космические аппараты?
С появлением автоматических и пилотируемых космических аппаратов изучение метеороидов приобрело практическое значение. Хотя число метеороидов быстро убывает с ростом их массы, вероятность повреждения аппарата в случае метеороидного удара не равна нулю. Несколько раньше мы уже касались вопроса о разрушительной силе подобных «снарядов». Правда, по имеющимся оценкам столкновение корабля с метеороидом, обладающим, например, энергией, эквивалентной энергии взрыва 100 г тринитротолуола, может произойти приблизительно раз в 300 лет. Встреча с более мелкой частицей, способной пробить отверстие в незащищенной специальным экраном оболочке корабля, может происходить каждые 1,5 года (подобные экраны защищают основные узлы и отсеки орбитальных космических станций).
Однако мельчайшие частицы и пыль будут непрерывно бомбардировать корабль. Их воздействие не приводит к заметному износу металлических поверхностей, но подвергает эрозии оптику и различную «нежную» оснастку корабля. Такая непрерывная атака создает и благоприятные возможности для исследования метеорного вещества прямыми методами: с помощью специальных датчиков, установленных на космических аппаратах, можно регистрировать удары метеороидов. Важность таких экспериментов обусловлена двумя причинами. Во-первых, можно получить информацию о пылевой составляющей метеорного комплекса, недоступную другим методам; во-вторых, получить сведения о метеорных роях и ассоциациях, пути которых в пространстве не пересекают орбиту Земли.
Специальные устройства для регистрации соударений с метеорными частицами неоднократно устанавливались на различных космических аппаратах. Производились и целевые запуски искусственных спутников Земли, предназначенные для оценки степени метеорной опасности и исследования метеорного вещества вблизи Земли. Так, например, на борту ИСЗ «Эксплорер-16» было установлено несколько стальных экранов толщиной от 25 до 150 мкм. Регистрация пробоя метеороидом осуществлялась с помощью тонких золотых сеток, размещенных на внутренних стенках экранов, так что каждая сетка составляла единую электрическую цепь. При пробое экрана метеороидом и разрушения сетки цепь разрывалась, что по телеметрии и регистрировалось наземной приемной станцией.
