Наукові дослідження космосу. Частина друга.
Астрономічні дослідження з супутників в першу чергу пов’язані зі спостереженнями, в ультрафіолетових і рентгенівських променях (іноді говорять навіть про ультрафіолетову і рентгенівську астрономії). «Звичайна» астрономія «зосереджена» у видимих променях, які добре пропускаються земною атмосферою. В результаті майже всі дослідження протягом багатьох століть, по суті проводилися тільки у вузькому видимому оптичному каналі. У той же час дослідження в інших каналах, в інших діапазонах хвиль – це не тільки повторення та уточнення спостережень, проведених в області видимого випромінювання. Навпаки, шляхом спостереження в нових каналах виходять і нові, дуже цінні дані.
Щоб це було ясно, зробимо одне невелике зауваження. Сонце, як відомо, оточене так званою сонячною короною. Якщо дивитися на Сонце під час повного сонячного затемнення, то корона представляється у вигляді перлового сяйва навколо світила. Корона простягається на кілька сонячних радіусів від поверхні Сонця. Але оком під час затемнень видно тільки внутрішню частину цієї області, це так звана внутрішня корона, яка значно менше.
Сонячну корону можна без особливих зусиль спостерігати тільки під час повного сонячного затемнення тому, що вона випромінює в мільйон разів менше світла, ніж саме Сонце. Але, виявляється, радіовипромінювання Сонця на хвилях довше, скажімо, одного метра вже повністю виходить з сонячної корони. Тому, вивчаючи радіовипромінювання Сонця в метровому діапазоні, ми безпосередньо вивчаємо саме корону, яку оптичними методами поза затемнень можна побачити тільки ціною великих зусиль за допомогою складних приладів – коронографів.
Рентгенівське і короткохвильове ультрафіолетове випромінювання Сонця теж значною мірою виходить з корони. Це пов’язано з тим, що корона сильно нагріта. Її температура досягає мільйона градусів, у той час як температура сонячної поверхні, так званої фотосфери, становить лише близько 6 тисяч градусів. Відомо, що чим тіло гаряче, тим більш короткохвильове випромінювання воно дає. Тому-то корона і є відносно потужним джерелом короткохвильового (рентгенівського та ультрафіолетового) випромінювання.
Наведений приклад показує, яке велике значення мають дослідження в різних діапазонах довжин хвиль. Перед рентгенівською та ультрафіолетовою астрономією стоїть завдання вивчення не тільки Сонця, а й планет, зірок і туманностей. Крім рентгенівської астрономії, можна говорити і про гамма-астрономію. Гамма-астрономія – це використання в астрономії гамма-променів, що представляють собою дуже жорстке (короткохвильове) рентгенівське випромінювання. Гамма-випромінювання, безсумнівно, повинно приходити до Землі з космічного простору. Його вивчення, вже розпочате на супутниках, може дати цінні відомості про віддалені області Всесвіту, що знаходяться навіть за межами нашої Галактики.
За допомогою супутників-обсерваторій будуть вирішуватися і багато інших астрономічних завдань, такі, як вивчення міжпланетного простору, метеорної речовини, сонячних корпускулярних потоків і комет. Природа комет (склад, параметри, походження) досі залишається багато в чому неясною. Ця стародавня астрономічна загадка (адже ще наші віддалені предки спостерігали появу комет) може бути в принципі вирішена при використанні супутників. Скажімо, виявлена якась комета. Надсилається космічна ракета, яка пролітає близько від цієї комети і отримує цінну інформацію, яка передається на Землю по радіо або ж надходить до нас, коли сама ракета повертається на Землю. Ясно, які широкі перспективи відкриваються тим самим для вивчення не тільки комет, але і всієї сонячної системи.
ВИВЧЕННЯ КОСМОСУ МЕТОДАМИ ФІЗИКИ КОСМІЧНИХ
Якщо в астрономії (оптичній, ультрафіолетовій, рентгенівській) вивчаються електромагнітні хвилі різної довжини, то методи фізики космічних променів мають на меті дослідження швидких заряджених частинок космічного походження. Космічні промені, які спостерігаються у Землі, утворюються головним чином в нашій зоряній системі – Галактиці. При цьому Сонце випускає порівняно невелику кількість космічних променів. Випромінювання галактичних і сонячних космічних променів якраз і становить мету одного з найважливіших розділів програми наукових досліджень за допомогою супутників.
В області фізики космічних променів так багато питань і результатів, що про них краще писати особливо. Зараз же коротко зупинимося на виявлених (за допомогою американських супутників) методів фізики космічних променів радіаційних поясів Землі. Відкриття цих поясів є, мабуть, найбільшим науковим результатом, отриманим до теперішнього часу за допомогою супутників.
Радіаційні пояси Землі являють собою як би рої, або, краще, ореоли, з швидких заряджених частинок, що оточують Землю. Пояси знаходяться в області магнітосфери Землі, і це не випадково, оскільки саме земне магнітне поле утримує частинки в поясах у нашої планети. Зазвичай відрізняють внутрішній радіаційний пояс від зовнішнього. Цей поділ умовний, проте властивості обох поясів все ж різні. Так, у внутрішньому поясі велику роль відіграють протони, а в зовнішньому поясі домінують електрони. Навіть протони внутрішнього поясу, не кажучи вже про електрони, мають енергію, яка не перевищує сотень мільйонів електрон-вольт і, таким чином, значно «м’якше» первинних космічних променів.
В окремих районах число часток в нижніх частинах поясів різко зростає в порівнянні із середнім значенням по всій земній кулі для даної широти. Так, над південною частиною Атлантичного океану (в районі між Південною Америкою і південним краєм Африки) число відліків в приладі зростає в 70 разів. У цій області, названій Південно-Атлантичною аномалією, радіаційний пояс має як би «відріг», що спускається до Землі на сотні кілометрів. Аналогічна ситуація має місце і біля берегів Антарктиди, де виявлена друга аномалія – Південна.
На перший погляд поява таких «відрогів» у радіаційних поясів здається вкрай дивною. Загадка значною мірою прояснюється, якщо врахувати, що радіаційні пояси контролюються земним магнітним полем. У той же час відомо, що в ряді районів земне магнітне поле поводиться аномальним чином, наприклад, у зв’язку з заляганням залізної руди (така, наприклад, природа відомої Курської магнітної аномалії). Виявляється, і Південно-Атлантична радіаційна аномалія розташована над великою магнітною аномалією. Південна радіаційна аномалія, в свою чергу, розташована в області, де для даної широти магнітне поле мінімально. Таким чином, нижні «відроги» радіаційних поясів тісно пов’язані з магнітними аномаліями. Вивчення нижньої частини радіаційних поясів Землі являє тому великий геофізичний інтерес, не кажучи вже про те, що це необхідно для побудови теорії утворення самих радіаційних поясів.
Далі буде.
Автор: В. Л. Гінзбург.