Космос — землянам - Георгий Береговой

Вот почему изучение солнечных вспышек, помимо теоретического, имеет большое практическое значение. Это обстоятельство привело к организации патрульной службы Солнца. Более сорока обсерваторий мира ежедневно и круглосуточно следят за поведением нашего строптивого светила. Ученые стремятся получить необходимые данные для уверенного прогноза солнечных вспышек и сопутствующих им геофизических эффектов. Как видите, в этой работе активно участвуют и космонавты.

Солнце — это энергия. Она настолько огромна, что невозможно охватить мысленно: каждый квадратный метр поверхности светила обладает мощностью примерно 100 тысяч киловатт. Целая электростанция на крошечном пятачке! Откуда же берется такая колоссальная энергия? В чем секрет ее неистощимости?

Ответа нет и по сей день. Какие только версии объяснений не перебрали ученые с той поры, как задались этим вопросом!

Вначале подумали, что Солнце и другие звезды просто горят, как дрова в печке. Быстро поняли — не может быть: слишком мал запас химической энергии, его не хватило бы и на миллион лет.

Потом обратились к обычным для механики способам восстановления энергии — таким, как разогрев за счет падения крупных метеоритов, астероидов или просто медленного сжатия небесных тел. Все равно концы с концами не сходились: в этих случаях Солнце не могло бы светить положенные миллиарды лет.

Наш атомный век выдвинул более правдоподобную версию: источник энергии нашего светила — термоядерные процессы. В недрах Солнца протекает реакция слияния двух ядер водорода в ядро гелия. При этом действительно выделяется огромная энергия. К тому же водорода на Солнце и звездах пока что предостаточно, его хватит очень надолго. В 30-х годах было подсчитано, что Солнце с неизменной интенсивностью может сиять по меньшей мере еще несколько миллиардов лет.

Давно уже осуществлены на земле взрывные термоядерные реакции. Ученые надеются, что в обозримом будущем удастся обуздать их и построить термоядерные электростанции. Между тем представление, что Солнце — это гигантский термоядерный «котел», по-прежнему остается всего-навсего гипотезой. Решающих доказательств, что это именно так, добыть не удалось. Больше того, и эта общепринятая, хотя и не доказанная, гипотеза пошатнулась с появлением новой «информации к размышлению». Что я имею в виду?

Во-первых, как известно, в ходе термоядерного синтеза обязаны возникать нейтрино — частицы, не обладающие ни зарядом, ни массой покоя. Однако эксперименты показали вполне определенно, что плотность потока солнечных нейтрино на самом деле много меньше, чем предсказывает теория.

Во-вторых, сейчас в космосе обнаружены объекты, излучающие столько энергии, что это не по силам и термоядерному синтезу. Таковы, например, невообразимо далекие от нас квазары.

И наконец, в-третьих. Если Солнце действительно питается «термоядом», оно должно быть неоднородным — состоять из плотного горячего ядра и сравнительно холодной рыхлой оболочки, которая, кстати, такой и предстает взору астрономов. Что же касается ядра, то недавно появились серьезные подозрения о существовании его у Солнца. И сомнения эти посеяли сотрудники академика А. Северного, которые в результате многолетних исследований пришли к заключению: Солнце сжимается и расширяется с периодом 160 минут и скоростью около двух метров в секунду, и поэтому у него скорее всего нет плотного ядра. Было обнаружено, что с такой же периодичностью меняется яркость нашего светила и напряженность его магнитного поля.

Как видите, вовсе не исключено, что в конце концов астрофизики с нынешней термоядерной моделью Солнца окажутся, так сказать, у разбитого корыта. И вновь перед ними встанет во весь рост извечная и главная загадка — откуда берется неисчерпаемая энергия излучения Солнца и других звезд? Пока наука взамен «термояда» ничего предложить не может. Вот почему ученые настойчиво ищут способ, как бы заглянуть в недра звезд.

Ближайшая к нам звезда — это Солнце. Но даже о нем ученые знают далеко не все. Вплоть до XIX века определенно известно было лишь одно: солнечные лучи несут тепло и свет, без которых на Земле жизнь невозможна. В прошлом веке обнаружили, что, кроме, так сказать, видимых световых лучей, Солнце испускает и невидимые — ультрафиолетовые. И уже в то время возникло «подозрение», что оно может излучать и более короткие, чем ультрафиолет, волны, которые просто не удается «поймать» на Земле. А не удается по той причине, что они полностью поглощаются атмосферой.

Через столетие в этом убедились окончательно.

Изучая солнечную корону, ученые обнаружили в ее спектре линии, которые нельзя было объяснить присутствием ни одного из известных на Земле химических элементов. Назревала сенсация, ведь получалось, что на Солнце открыт новый элемент. Иные восторженные представители науки так и решили, даже название ему придумали — короний. Увы, надежды открыть новый элемент развеялись как дым. Было доказано, что необычные линии в солнечном спектре принадлежат атомам… железа. Правда, не совсем обычным атомам, а потерявшим большую часть своих электронов. Как оказались они в таком состоянии? Какая сила сумела так «раздеть» атомы?

Ответы на эти вопросы были получены гораздо позже. Но уже тогда ученым стало ясно: «раздетые» атомы обязаны давать рентгеновское излучение. Однако удостовериться в этом можно лишь одним способом: вынести приборы за пределы атмосферы. Никакие другие, самые совершенные средства наземной астрономии здесь не в состоянии помочь.

И вот 3 ноября 1957 года второй советский искусственный спутник Земли взял с собой на орбиту приборы, регистрирующие рентгеновское излучение. Кстати, лишь три года спустя начались подобные эксперименты в США. Приборы не замедлили подтвердить: да, от Солнца исходят рентгеновы лучи. И сразу же обнаружилась удивительная вещь: излучение не было постоянным — оно пульсировало. Относительно спокойные периоды сменялись бурными, когда поток лучей возрастал в десятки раз. Столь буйный характер рентгеновского излучения Солнца предвещал, что потребуются исследования долгие и кропотливые. Так и произошло. Целых двадцать лет понадобилось, чтобы постепенно, по черточке, по штриху нарисовать рентгеновский «портрет» нашего светила.

Прежде всего выяснили, где именно на Солнце рождается рентгеновское излучение. Приборы, раз за разом «ощупывая» светило, обнаружили, что источники излучения располагаются не на его поверхности, а над ней — в короне. И даже не во всей короне, а в отдельных ее небольших областях, которые называли конденсациями. Они-то и оказались тесно связанными с солнечными вспышками — одновременно с ними возникают и исчезают. Теперь осталось ответить на вопрос: почему рентгеновское излучение появляется именно в конденсациях?

Тщательное изучение многих сотен спектрограмм принесло разгадку. Дело в том, что для конденсаций характерна очень высокая температура. Если на поверхности Солнца «всего лишь» 6 тысяч градусов, в короне уже «пожарче» — до одного миллиона, то в конденсациях температура достигает 3–5 миллионов градусов. Вот почему атомы, словно не выдержав чудовищной жары, «раздеваются», теряя свои электроны. Так установили природу солнечного рентгена: его порождает местный разогрев отдельных участков короны.

Ну и какое нам, казалось бы, дело до этого? Рентгеновское излучение до земной поверхности все равно не доходит. Может ли оно существенно повлиять на свойства окружающего нас мира?

Оказывается, может, и самым непосредственным образом. Наряду с ультрафиолетом рентгеновское излучение обеспечивает нам дальнюю радиосвязь. Обрушиваясь на атмосферу, оно разбивает ее атомы, срывая с них электроны и превращая в ионы. Так образуется ионосфера — «зеркало», отражающее радиоволны наземных радиостанций. Но это еще не все.

Рентгеновские лучи пагубно действуют на покрытие космических аппаратов, и с этим приходится считаться конструкторам. Белая краска, например, с течением времени темнеет. А это может нарушить температурный режим внутри спутника. Поэтому сейчас все покрытия для космических аппаратов проходят обязательную проверку на рентгеноустойчивость.

Вот вам конкретная польза от исследований, которые еще далеко не закончены.

Давно было замечено, что вспышка на Солнце неизменно сопровождается нарушением радиосвязи на всей освещенной части планеты. Долгое время было непонятно, как работает механизм этого явления. Все встало на свои места, когда удалось установить, что в том месте, где происходит вспышка, резко, в тысячу раз, увеличивается рентгеновское излучение. Оно-то и вызывает ионосферные возмущения, из-за которых нарушается радиосвязь на Земле.

Однако связать рентгеновское излучение со вспышками — это полдела. Надо было определить, где и отчего возникают вспышки, как они протекают? Для этих исследований в Физическом институте АН СССР имени П. Н. Лебедева придумали и построили специальную аппаратуру. С ее помощью ученые выяснили, что солнечное вещество при вспышке нагревается до 30–50 миллионов градусов. Эта чудовищная температура порождает резкий всплеск мощного, или, как говорят специалисты, жесткого, рентгеновского излучения. Энергия такого своеобразного взрыва, происходящего в солнечной атмосфере, эквивалентна миллиарду водородных бомб! Откуда же она берется на Солнце?