Владимир Губарев - Космические мосты
- Драматизировать, конечно, не надо, но академия нарисовал не очень радостную картину. Пора начинать великий поход за сохранность природы...
- И вновь без космонавтики не обойтись.
- А кто подскажет, как именно нам действовать?
- Человечество живет в одиночестве, оно учится только на своих ошибках.
- Приходится сожалеть, что у нас нет «братьев по разуму».
- Да. Они могли бы быть полезными, если, конечно, они старше.
- А не могли бы «Салюты» помочь нам связаться с иными цивилизациями?
- Нет. Но кое-какие исследования полезны. Я имею в виду изучение космических лучей.
В глубокой древности человек, всматриваясь в звезды, видел только крошечные огоньки, раскиданные по небосводу. Появившиеся позднее оптические приборы приблизили к нему эти загадочные мерцающие точки, тогда-то он осмелился предположить, что там, в беспредельном мраке вселенной, есть другие миры, иные существа, способные творить, мыслить, дерзать. Долгом время эти предположения оставались лишь догадками, смелыми гипотезами. Расстояния, которые трудно даже представить себе, бережно скрывали от людей Галактику, процессы рождения и смерти космических систем. И только с появлением новой науки - радиоастрономии - мы почувствовали дыхание вселенной и стали пристально всматриваться в ее жизнь. Этому много помогли космические лучи, которые неутомимо скитаются по Галактике и, пока пусть схематично, но беспристрастно рассказывают о других мирах.
Академик В. Гинзбург принадлежит к плеяде советских ученых, жизнь которых неразрывно связана с изучением космических лучей.
«Миф о том, что межпланетное пространство - пустота, - говорит он, - развеян давно. Теперь ни у кого не вызывает сомнения, что все космические тела движутся в межпланетной или межзвездной плазме, свойства которой и пытаются познать сегодня ученые. Задача ответственная и трудная, но актуальная, так как человек наконец разорвал оковы земного тяготения и стал обживать солнечную систему.
Космическому кораблю, летящему на Марс или Венеру придется выдержать атаку обладающих громадной энергией частиц, которые пронизывают космическое пространство. Опасно ли это для космического корабля?
Искры «Салюта»-18
Скорость космических лучей близка к скорости света. Даже у самых медленных и тяжёлых частиц она превышает 100-200 тысяч километров в секунду. Все остальные космические тела (например, наша планета) - «тихоходы» в сравнении со стремительными лучами.
Земля защищена от космических лучей мощной броней магнитных полей, которые отбрасывают поток частиц в сторону. Частицы, прорвавшиеся сквозь магнитные поля, на большой высоте сталкиваются с молекулами воздуха и погибают. Однако космические лучи все же прорываются к поверхности Земли в виде потоков так называемых вторичных частиц, образующихся при столкновении космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов.
Но ученых интересуют первичные частицы, и поэтому в небо поднимаются шары-зонды, а к вершинам горных хребтов ежегодно отправляются экспедиции физиков.
Надо ли говорить, что с появлением искусственных спутников возможности детального изучения космических лучей безгранично расширились? Теперь ученые могут исследовать совершенно «чистые» космические лучи.
Каковы цели таких исследований? Не хочу подробно останавливаться на том, что изучение космического излучения - одна из первостепеннейших задач современной астронавтики. Это ясно.
Исследования космических лучей связаны с элементарными частицами и их взаимовоздействием при высоких энергиях. Природа услужливо предоставила в наше распоряжение совершенную лабораторию, создание которой в земных условиях немыслимо. В естественных условиях космические лучи разгоняются да 10 000 000 000 миллиардов электрон-вольт!
Какие направления предпочитают космические лучи, странствуя по просторам Галактики? Научные данные, полученные в последние годы с помощью шаров-зондов, стратостатов и искусственных спутников Земли, подтвердили предположение, что наша планета атакуется космическими лучами со всех сторон равномерно, что потом излучения почти одинаков в разных направлениях. Значит, космическое излучение в Галактике изотропно. Од сюда можно сделать вывод, что в нашей Галактике множество источников космических лучей. Большинство сея временных исследователей считают, что космические лучи образуются в основном в пределах нашей Галактики, а не попадают в нее извне.
Для того чтобы поддерживать в Галактике постоянный уровень космического излучения, космические лучи, энергия которых огромна, должны непрерывно генерироваться. А где? Энергия их так велика, что трудно считать их генераторами звезды. Так, если бы все 200 миллиардов звезд нашей Галактики генерировали космический лучи так же, как Солнце, то суммарная мощность для такого «генератора» все же была бы в 10 миллионов раз меньше, чем есть на самом деле. Правда, в Галактика существуют еще магнитные звезды, которые могут «организовать производство» космических лучей в миллион раз лучше, чем Солнце, но и в этом случае общая мощность будет равна лишь 1 проценту наблюдаемой.
Во II веке до нашей эры древнегреческий ученый Гиппарх заметил в созвездии Скорпиона яркую звезду, которой раньше не видел. Новая звезда вскоре исчез, я Гиппарх, пораженный этим, решил переписать все звёзды чтобы потомки могли проследить, не появились ли новые светила и не исчезли ли прежние. Так был составлен первый звездный каталог.
Новые и сверхновые звезды наблюдали китайские, японские, византийские и другие астрономы. Появление их описано в древних рукописях. Сейчас установлено, что примерно каждые 50-100 лет вспыхивает сверхновая звезда - звезда особенно большой яркости. К сожалению, мы не можем наблюдать все вспышки, происходящие в нашей Галактике: большая часть их происходит за ее непрозрачным, межзвездным веществом диска. Образуются сверхновые звезды и в других галактиках.
Итак, вспыхнула сверхновая звезда. Свет ее настолько ярок, что астрономы без труда наблюдают это уникальнейшее явление природы. Однако такая звезда недолго радует астрономов - ее «оптическая жизнь» коротка. Свет ее постепенно слабеет, и уже через несколько месяцев она никак не выделяется на звездном небе. Теперь астрономы могут наблюдать только огромные массы газа, разлетающиеся от места взрыва в разные стороны. Газ можно обнаружить оптическими приборами.
Причины и механизм образования сверхновых звезд пока загадка для ученых. Мы можем только предполагать, что происходит в глубинах Галактики. Существует, например, гипотеза, утверждающая, что в сверхновой звезде в результате эволюции почти все протоны и электроны быстро образуют нейтроны. Звезда при этом с катастрофической скоростью уменьшается в размерах. Происходит взрыв, и вещество наружных оболочек разбрасывается в пространстве.
Грандиозен взрыв сверхновой звезды! Если сравнить энергию, выделившуюся, например, при взрыве сверхновой звезды в туманности Кассиопеи А, то она окажется в 100 миллиардов раз больше энергии, выделяемой Солнцем за целый год.
Какое отношение имеют вспышки сверхновых звезд к космическим лучам? Ответ на этот вопрос решит проблему происхождения источников космического излучения. Даже части энергии, выделяющейся при взрыве одной звезды, достаточно, чтобы компенсировать потери космических лучей в Галактике в течение десятков лет.
Радиоастрономические наблюдения указывают на существование огромного количества космических лучей в зовых оболочках образовавшихся в результате взрыва сверхновых звезд.
Космические лучи путешествуют с огромной скоростью. Что же представляет собой фантастический естественный ускоритель космических лучей, способный сообщать частицам такую огромную энергию?
Было предположение, что ускорение космических частиц происходит в газовой оболочке звезды под действием ударных волн. С такой гипотезой, однако, трудно согласиться: вероятно, таким образом частицы не смогу приобрести ту энергию, которая присуща космическим лучам, а в десятки и даже в сотни раз меньшую. Очевидно, ударные волны только выбрасывают в пространство из недр звезды огромные массы частиц и придают им сравнительно небольшие начальные скорости. Далее частицы разгоняются уже под действием переменных магнитных полей.
Иными словами, наша Галактика - это гигантский естественный ускоритель, мощность которого настолько велика, что даже трудно себе представить.
Чем объяснить, что в космических лучах процентной содержание ядер тяжелых элементов больше, чем во вселенной? Маловероятно, чтобы сверхновые звезды по составу столь сильно отличались от обычных. Некоторый соображения позволяют прийти к выводу, что здесь главная роль принадлежит механизму ускорения частиц, особенно в начальной его стадии.
