Анатолий Томилин - Занимательно об астрономии
3. И наконец, вокруг…
«Внимание, говорит Москва! Работают все радиостанции Советского Союза! Сегодня, 3 ноября 1957 года, в Советском Союзе успешно осуществлен запуск второго искусственного спутника…»
Безостановочным потоком идет на приемные пункты информация. Сообщения, зашифрованные короткими радиосигналами, обрабатываются электронными вычислительными машинами. Но машины только переводчики. Объяснить они ничего не могут. Вот, например, приборы спутников упорно утверждают, что в безвоздушном пространстве обнаружено сильное рентгеновское излучение. Откуда оно взялось? Обычно оно возникает при столкновении космических лучей с атомами и молекулами воздуха. Но орбита спутника проходит вне атмосферы.
И ломают головы ученые, пытаясь представить себе запутанное строение электромагнитных полей, окружающих Землю. Второй советский спутник просуществовал до 15 апреля 1958 года. В назначенный час, верный законам небесной механики, он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел во славу науки со всем своим 508,3-килограммовым оборудованием.
А 26 марта того же года с полигона мыса Канаверал — Флорида (ныне мыс Кеннеди, названный в честь горячо любимого и застреленного из снайперской винтовки президента) стартовала межконтинентальная ракета «Юпитер-С». (Пока писалась эта книжка, в «свободной» стране Америке какой-то сукин сын застрелил и брата бывшего президента — сенатора Роберта Кеннеди. У него были самые высокие шансы на победу на предстоящих президентских выборах. И хотя имя убитого сенатора к астрономии непосредственного отношения не имеет, автор не может удержаться, чтобы не воскликнуть: «Фу, Америка, ну ты и даешь!») Ракета «Юпитер» приспособлена для вывода на околоземную орбиту искусственных спутников. С орбиты: перигей — 195, апогей — 2810 километров — затрещал «Эксплорер-III» — третий спутник Соединенных Штатов Америки.
Профессора Ван-Аллена интересовала проблема: откуда появляются над полярными областями планеты медленные «некосмические» электроны? И он добился разрешения поставить на спутник свои приборы. Еще не прошло и десяти дней, как в океан свалился такой же «Юпитер-С» с «Эксплорером-II» на борту. А тут как будто все в порядке. 14,2 килограмма оборудования на орбите. Счетчики Ван-Аллена, по примеру советских приборов, тоже начали исправно считать частицы там, где в общем-то им быть и не положено. Орбита «Эксплорера» была более вытянутой, и, как только спутник удалился от Земли на тысячу километров, счетчик замолк. «Что это? — встревожился Джемс Ван-Аллен. — Отказ аппаратуры?» Но вот, описав дугу, спутник начинает снова приближаться к Земле. Еще раз перейден тысячекилометровый рубеж, и как ни в чем не бывало прибор начинает опять отщелкивать пойманные космические частицы. Чудеса! Но в XX веке чудеса остались только в научно-фантастических романах, написанных бывшими физиками. Ван-Аллен романов пока не писал. Он стал думать. Может ли быть, чтобы в тысяче километров от Земли вдруг пропадало космическое излучение? Вряд ли. Уж если оно есть, так почему бы ему исчезнуть? И американский физик пошел, как говорят, «от обратного». Он поместил такой же точно счетчик, какой трудился на борту «Эксплорера», в поток радиоактивного излучения, в тысячу раз сильнее того, какой могут вызвать космические лучи. И счетчик умолк! Замолчал!!! Ура!..
Еще несколько экспериментов — и гипотеза готова. Надо отдать должное оперативности американцев. 26 марта спутник вышел на орбиту, а уже 1 мая Ван-Аллен представил доклад по результатам исследований. В докладе физик высказал предположение о существовании вокруг Земли зоны радиации высокой интенсивности.
15 мая того же года в космос ушла новая советская ракета. Мир ахнул! «Русские умудрились отправить на орбиту 1327 килограммов оборудования — целую лабораторию!!!» На такую «бандуру» можно было поставить не один ван-алленовский счетчик. И вот результат: на пятой ассамблее МГГ советские ученые не только подтвердили существование внутреннего радиационного пояса, открытого Ван-Алленом, но и сообщили об открытии второго — внешнего — пояса радиации. Обе зоны отличаются друг от друга, хотя провести между ними резкую границу трудно. Внутренняя зона состоит в основном из частиц небольших энергий, а во внешней преобладают частицы с энергиями в несколько сотен тысяч электрон-вольт. Обе зоны радиации, безусловно, представляют большую опасность для космонавтов, заставляют проектировать орбиты взлета и возвращения через околополярные области, где радиационных зон нет.
Но почему именно вокруг Земли обнаружены эти зоны? Ведь, судя по данным автоматических межпланетных станций, их не нашли ни возле Луны, ни у Марса, ни у Венеры… Существует точка зрения, что причиной тому магнитное поле нашей планеты. Заряженные частицы, летящие в космическом пространстве, попадают в сферу влияния магнитного поля Земли, искривляют свои траектории и начинают двигаться вдоль магнитных силовых линий, словно накручиваясь на них. С приближением к магнитному полюсу скорость их движения падает, а направление поступательного движения меняется на противоположное. Частицы начинают разгоняться вдоль магнитной силовой линии в обратном направлении, достигая максимальной скорости на экваторе. Дальше процесс повторяется. Частицы как бы попадают в «магнитную ловушку».
Возле Луны зоны радиации не обнаружено, — следовательно, можно было предположить, что нет у нее и магнитного поля. Это предположение нашло свое подтверждение при последующих запусках автоматических советских станций «Луна». Но значит ли это, что магнитное поле есть особенность только нашей планеты, особенность Земли? Ни в коем случае. По последним астрономическим данным, магнитным полем обладает и быстро вращающийся вокруг своей оси Юпитер. Заметное магнитное поле есть у Солнца. А движение межзвездных волокнообразных туманностей, по мнению академика Г. А. Шайна, никак нельзя объяснить без привлечения магнитных сил. Не исключено, что даже спиралеобразная форма галактик — результат взаимодействия магнитных полей.
Но вернемся на Землю. О причинах возникновения земного магнетизма до сих пор спорят. Часть ученых считает, что, поскольку внутренняя зона Земли ведет себя как жидкое тело, в нем появляются мощные электрические токи, которые и порождают магнитное поле Земли. Их противники убеждены, что главная причина в магнетизме горных пород и коры планеты. Впрочем, существует мнение, будто Земля намагнитилась от внешних космических магнитных полей.
Гипотез много. Но одну из них хотелось бы рассмотреть поподробнее.
Вы, наверное, заметили, что когда мы говорим о магнитном поле, то непременно, хотя бы скрытно, упоминаем о движении? Смотрите: быстро вращающийся Юпитер — магнитное поле. Солнце (а кто не знает, что наше светило, как и большинство звезд, весьма резво кружится вокруг своей оси) — и снова магнитное поле. Движущиеся струи межзвездного газа — поле. Электроны и ионы — поле. Выходит, стоит поставить такой вопрос: нельзя ли считать магнитное поле вообще одним из неизбежных проявлений движущейся материи?
Эта интересная мысль принадлежит англичанину Шустеру. Наш ученый и блестящий экспериментатор Петр Николаевич Лебедев попытался проверить ее на опыте. Он заставил кольцо диаметром в 6 сантиметров делать 35 тысяч оборотов в минуту. Увы, ни один, даже самый чувствительный по тем временам, магнитометр не обнаружил появления магнитного поля. И тогда гипотезу, что всякое вращающееся тело — магнит, забыли! Вспомнил о ней через полвека английский физик, член Лондонского Королевского общества и лауреат Нобелевской премии Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт (естественно, все четыре имени принадлежат одному и тому же лицу). В своей статье, опубликованной в 1947 году, ученый высказывает сенсационное предположение, будто появление вокруг вращающегося тела магнитного поля — просто новый закон природы. С одной стороны, это отказ от объяснений, с другой… Гм, если бы гипотеза Блэкетта оправдалась, это заложило бы первый серьезный камень в фундамент здания единой теории поля.
Сначала все шло хорошо. Ученый вывел удивительно изящное уравнение зависимости величины магнитного поля от скорости вращения тела. В его формулу вошли такие солидные компоненты, как гравитационная постоянная и скорость света. Можно было надеяться, что нащупана действительно точка соприкосновения теорий гравитационного и электромагнитного полей.
Но ослепительный горизонт перспектив стал покрываться тучами реальности, когда дело подошло к эксперименту. Блэкетт сам решил проверить выведенное уравнение. И вот лаборатория готова. Большой деревянный сарай собран без единого гвоздя. Испытательный полигон удален от промышленных объектов и вообще от любого жилья. Говорят, к опытам не были допущены даже сотрудники, имевшие стальные зубы. А брючные пуговицы весь персонал самолично перешил на пластмассовые. Сам объект выбран из строго немагнитного материала. Это был 20-килограммовый цилиндр из чистого золота. Деталь тоже весьма немаловажная. На родине похитителей «Золотой богини» и налетчиков на «золотой экспресс» перенести подобный опыт в укромный уголок страны — предосторожность вовсе не лишняя.
