Земля – космос – Луна - Самарий Наумович Минчин
Некоторые спутники Земли (в том числе «Космос-210», оснащенный восьмью телескопами, спутники серии «Интеркосмос») представляют собой астрономические обсерватории, которые исследуют окружающий мир аппаратурой, поднятой в высшие слои атмосферы, и получают информацию, недоступную наземным приборам.
Однако и спутниковая аппаратура не может дать высококачественного спектра или изображения, так как сказывается влияние атмосферы Земли и ее радиационных поясов, невозможна точная стабилизация инструмента относительно наблюдаемого объекта, который к тому же заслоняется Землей на части орбиты. Кроме того, меняется температура спутника (и его аппаратуры), он требует расходования вещества для его стабилизации, особенно нерационального при длительном функционировании приборов.
Перенесение оптических и регистрационных приборов на Луну позволит преодолеть последние серьезные препятствия и получить научную базу, удовлетворяющую самым строгим требованиям и условиям исследования внеземных объектов.
Следует отметить, что условия лунной ночи на обратной стороне Луны особенно благоприятны для изучения изображений и спектров (кроме Земли и Солнца), а также для постановки физических экспериментов, так как там полностью отсутствует не только прямое, но и рассеянное электромагнитное и корпускулярное излучения (вследствие того, что Луна не имеет атмосферы и заметного магнитного поля).
Кроме того, на Луне повышается качество наблюдений и упрощается их техническая сторона благодаря медленному вращению нашего спутника вокруг своей оси; соответственно движение светил по небосводу имеет скорость, почти в 30 раз меньшую, чем для Земли (сама же Земля практически совсем не уходит из поля зрения оптических приборов, расположенных на видимой стороне Луны).
Телескоп с диаметром зеркала всего лишь в один метр, установленный на Луне/, даст такую высокую четкость изображений, которая недоступна лучшим наземным инструментам: ведь там нет принципиальных затруднений в использовании телескопов диаметром до 30 метров, так как на Луне сила тяжести в 6 раз меньше земной, отсутствуют ветровые нагрузки, нет пыли и газовой оболочки (в поле зрения телескопа).
Однако оптические наблюдения на Луне потребуют и преодоления некоторых специфических трудностей, связанных с существенным изменением температуры в течение лунного дня, ускоренным износом внешних поверхностей приборов из-за воздействия метеоритных и ядерных частиц и т. д.
Изучение Земли и планет с лунной поверхности принесет новую обильную информацию.
Избавившись от помех земной атмосферы, можно будет, наконец, вполне надежно определить состав атмосфер планет; выяснить, что представляет собой радиоизлучение Юпитера; убедиться (или разувериться) в наличии твердой поверхности у Сатурна и Юпитера. Будут подробно исследованы поверхности планет, уточнена их температура, проведено их картографирование, изучены облачные образования в атмосферах. Появится возможность детального обследования астероидов и спутников планет, уточнения их формы, размеров, масс.
Очень интересен вопрос о динамических процессах на Юпитере – не он ли является отцом комет? Можно надеяться получить много новых сведений о Меркурии, – ведь его наблюдения наземными средствами особенно затруднены из-за близости к Солнцу на небосводе. С лунной поверхности удастся определить наличие пылевых облаков у планет, в том числе и у Земли; будет получена картина распределения мелких тел в мировом пространстве. Наконец, лунные телескопы дадут возможность обнаружить крупные планеты у ряда ближайших звезд.
Весь этот богатейший материал – вместе с дополнительными сведениями о Луне и новыми измерениями и снимками, полученными с помощью автоматических межпланетных станций – позволит лучше понять процесс образования Солнечной системы и дальнейшую эволюцию небесных тел, ее составляющих.
В первую очередь нас, конечно, интересует будущее Земли: возможны ли в ней бурные процессы, приводящие к важным для человека изменениям? Как быстро может измениться относительно спокойная и размеренная жизнь Солнца?
Рис. 8. Вид короны Солнца во время солнечного затмения 19 июня 1936 года (телескопический снимок одного из авторов настоящей книги)
Исследование Солнца играет особую роль в астрофизике – ибо это единственная близко расположенная к нам звезда, – его существование решающим образом определяет почти все процессы на Земле и даже саму возможность наличия жизни в его окрестностях.
С выходом за пределы земной атмосферы (точнее – используя преимущества лунных обсерваторий) можно будет успешно изучать на всех длинах волн тонкую структуру солнечных оболочек. Подбирая соответствующие излучения, для которых «прозрачны» внешние слои Солнца, можно будет все глубже проникать в его недра, определяя их состав и степень участия в бурных солнечных явлениях.
Особенно благоприятным будет исследование высших слоев солнечной атмосферы: хромосферы (расположенной над яркой видимой поверхностью – фотосферой) и солнечной короны (наблюдаемой непосредственно лишь во время полных солнечных затмений, когда яркость неба над земной поверхностью уменьшается в миллионы раз). Вследствие отсутствия на Луне эффекта рассеяния света газовой оболочкой – солнечная корона будет всегда отлично видна во всей своей красе (рис. 8).
Именно в солнечной короне формируются те потоки электронов, ядер атомов и электромагнитных излучений, воздействие которых на земную атмосферу определяет основные геофизические эффекты (магнитные бури, ионизацию и т. п.).
Современное понимание взаимосвязи и обусловленности явлений, происходящих в солнечной короне, нуждается еще в очень серьезном совершенствовании, что связано с отсутствием достаточного экспериментального материала.
Солнечные вспышки, возникающие в хромосфере, характеризующие один из самых бурных процессов на Солнце и обладающие сильным воздействием на экипажи космических кораблей и земную биосферу, представляют собой важнейшее явление, подлежащее глубокому изучению.
Появление солнечных вспышек отражает, возможно, сущность глубинной деятельности Солнца и, по-видимому, вообще всех звезд. Так, академик В. А. Амбарцумян предполагает, что солнечные вспышки есть результат перехода сверхплотного «дозвездного» вещества (поступающего к поверхности из центральных частей) в обычное нагретое состояние газа; на отдельных звездах эти вспышки приобретают характер взрывов, приводящих к космическим катастрофам. Некоторые астрономы и физики считают, что к солнечным вспышкам может привести сжатие движущегося ионизированного газа в магнитном поле или быстрая смена структуры магнитного поля над активной областью.
Изучение звезд и галактических образований посредством рентгеновского и гамма-излучений, а также в ультрафиолетовом и радиодиапазонах существенно приблизит нас к решению фундаментальных проблем, связанных с природой тяготения, антиматерии, с новыми формами энергии – не известными пока нам, – с распространением и эволюцией вещества в космических масштабах и т. д.
С помощью заатмосферных измерений обнаружено уже более 50 источников рентгеновского излучения и радиоволн (пульсаров); эти источники являются нейтронными звездами, предсказанными теоретически, их плотность достигает величины 1018 килограммов на кубический метр.
Если удастся решить задачу получения изображения в рентгеновских лучах (еще не преодолены некоторые технические трудности их фокусировки), то выигрыш в разрешающей способности по сравнению с оптическими приборами будет примерно в 1000 раз – пропорционально отношению длин волн.
Применение гамма-астрономии дает новое мощное орудие в руки ученых, так как в отличие от заряженных частиц, входящих в состав космических лучей (атомных ядер, электронов
