Научные исследования космоса. Часть вторая.

Спутник

Астрономические исследования со спутников в первую очередь связаны с наблюдениями, в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах (иногда говорят даже об ультрафиолетовой и рентгеновской астрономии). «Обычная» астрономия «сосредоточена» в видимых лучах, которые хорошо пропускаются земной атмосферой. В результате почти все исследования в течение многих веков, по существу проводились только в узком видимом оптическом канале. В то же время исследования в других каналах, в других диапазонах волн — это не только повторение и уточнение наблюдений, проводимых в области видимого излучения. Напротив, путем наблюдения в новых каналах получаются и новые, очень ценные данные.

Чтобы это было ясно, сделаем одно небольшое замечание. Солнце, как известно, окружено так называемой солнечной короной. Если смотреть на Солнце во время полного солнечного затмения, то корона представляется в виде жемчужного сияния вокруг светила. Корона простирается на несколько солнечных радиусов от поверхности Солнца. Но глазом во время затмений видна только внутренняя часть этой области, так называемая внутренняя корона, которая значительно меньше.

Солнечную корону можно без особого труда наблюдать только во время полных солнечных затмений потому, что она излучает в миллион раз меньше света, чем само Солнце. Но, оказывается, радиоизлучение Солнца на волнах длиннее, скажем, одного метра уже полностью исходит из солнечной короны. Поэтому, изучая радиоизлучение Солнца в метровом диапазоне, мы непосредственно изучаем именно корону, которую оптическими методами вне затмений можно увидеть только ценой больших усилий с помощью сложных приборов — коронографов.

Рентгеновское и коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца тоже в значительной мере исходит из короны. Это связано с тем, что корона сильно нагрета. Ее температура достигает миллиона градусов, в то время как температура солнечной поверхности, так называемой фотосферы, составляет только около 6 тысяч градусов. Известно, что чем тело горячее, тем более коротковолновое излучение оно дает. Поэтому-то корона и является относительно мощным источником коротковолнового (рентгеновского и ультрафиолетового) излучения.

Приведенный пример показывает, какое большое значение имеют исследования в разных диапазонах длин волн. Перед рентгеновской и ультрафиолетовой астрономией стоит задача изучения не только Солнца, но и планет, звезд и туманностей. Помимо рентгеновской астрономии, можно говорить и о гамма-астрономии. Гамма-астрономия — это использование в астрономии гамма-лучей, представляющих собой очень жесткое (коротковолновое) рентгеновское излучение. Гамма-излучение, несомненно, должно приходить к Земле из космического пространства. Его изучение, уже начатое на спутниках, может дать ценные сведения об удаленных областях Вселенной, находящихся даже за пределами нашей Галактики.

С помощью спутников-обсерваторий будут решаться и многие другие астрономические задачи, такие, как изучение межпланетного пространства, метеорного вещества, солнечных корпускулярных потоков и комет. Природа комет (состав, параметры, происхождение) до сих пор остается во многом неясной. Эта древняя астрономическая загадка (ведь еще наши отдаленные предки наблюдали появление комет) может быть в принципе решена при использовании спутников. Скажем, обнаружена какая-то комета. Посылается космическая ракета, которая пролетает близко от этой кометы и получает ценную информацию, которая передается на Землю по радио или же поступает к нам, когда сама ракета возвращается на Землю. Ясно, какие широкие перспективы открываются тем самым для изучения не только комет, но и всей солнечной системы.

ИЗУЧЕНИЕ КОСМОСА МЕТОДАМИ ФИЗИКИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

Если в астрономии (оптической, ультрафиолетовой, рентгеновской) изучаются электромагнитные волны различной длины, то методы физики космических лучей имеют своей целью исследование быстрых заряженных частиц космического происхождения. Космические лучи, наблюдаемые у Земли, образуются главным образом в нашей звездной системе — Галактике. При этом Солнце испускает сравнительно небольшое количество космических лучей. Излучение галактических и солнечных космических лучей как раз и составляет цель одного из важнейших разделов программы научных исследований с помощью спутников.

В области физики космических лучей так много вопросов и результатов, что о них лучше писать особо. Сейчас же кратко остановимся на обнаруженных (с помощью американских спутников) методами физики космических лучей радиационных поясах Земли. Открытие этих поясов является, пожалуй, крупнейшим научным результатом, полученным до настоящего времени с помощью спутников.

Радиационные пояса Земли представляют собой как бы рои, или, лучше, ореолы, из быстрых заряженных частиц, окружающих Землю. Пояса находятся в области магнитосферы Земли, и это не случайно, так как именно земное магнитное поле удерживает частицы в поясах у нашей планеты. Обычно отличают внутренний радиационный пояс от внешнего. Это деление условно, однако свойства обоих поясов все же различны. Так, во внутреннем поясе большую роль играют протоны, а во внешнем поясе доминируют электроны. Даже протоны внутреннего пояса, не говоря уже об электронах, имеют энергию, не превосходящую сотен миллионов электрон-вольт и, таким образом, значительно «мягче» первичных космических лучей.

В отдельных районах число частиц в нижних частях поясов резко возрастает по сравнению со средним значением по всему земному шару для данной широты. Так, над южной частью Атлантического океана (в районе между Южной Америкой и южной оконечностью Африки) число отсчетов в приборе возросло в 70 раз. В этой области, названной Южно-Атлантической аномалией, радиационный пояс имеет как бы «отрог», спускающийся к Земле на сотни километров. Аналогичная ситуация имеет место и у берегов Антарктиды, где обнаружена вторая аномалия — Южная.

На первый взгляд появление таких «отрогов» у радиационных поясов кажется крайне удивительным. Загадка в значительной мере проясняется, если учесть, что радиационные пояса контролируются земным магнитным полем. В то же время известно, что в ряде районов земное магнитное поле ведет себя аномальным образом, например, в связи с залеганием железной руды (такова, например, природа известной Курской магнитной аномалии). Оказывается, и Южно-Атлантическая радиационная аномалия расположена над большой магнитной аномалией. Южная радиационная аномалия, в свою очередь, расположена в области, где для данной широты магнитное поле минимально. Таким образом, нижние «отроги» радиационных поясов тесно связаны с магнитными аномалиями. Изучение нижней части радиационных поясов Земли представляет поэтому большой геофизический интерес, не говоря уже о том, что это необходимо для построения теории образования самих радиационных поясов.

Продолжение следует.

Автор: В. Л. Гинзбург.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *