Наши космические пути

Согласно советским радиолокационным наблюдениям величина астрономической единицы равна149 457 000 километрам, с возможной ошибкой меньше 5000 километров.

Конечно, при определении расстояния до звезд ошибка в значении астрономической единицы, даваемая старыми астрономическими наблюдениями, совершенно несущественна. Другие ошибки несравненно более важны, и неточность в принятом значении астрономической единицы в них как бы «тонет». Но совершенно другая обстановка возникает при расчетах траекторий межпланетных ракет. В этом случае неуверенность в знании астрономической единицы может привести к тому, что нельзя будет гарантировать попадание ракеты на планету. Неуверенность в знании астрономической единицы приводила к тому, что отклонение рассчитанной траектории от центра планеты могло достигать многих десятков тысяч километров, что, конечно, совершенно недопустимо.

Новое, весьма точное значение астрономической единицы, полученное радиолокационным методом, значительно улучшает надежность расчетов траекторий межпланетных ракет.

Радиолокация Венеры, которая привела к существенному уточнению значения астрономической единицы и впервые с надежностью определила основные характеристики вращения Венеры, является выдающимся достижением советской науки.

♦ МЫ СЛУШАЕМ ГОЛОС ВСЕЛЕННОЙ

В. ГИНЗБУРГ, член-корреспондент Академии наук СССР

Неспециалисты вспоминают о космических лучах тогда, когда заходит речь об опасностях, поджидающих отважных астронавтов. Часто в популярных книжках пишут, что ими, этими «злыми духами» Вселенной, пронизаны «черные, холодные и мрачные» межзвездные пространства. Безусловно, космические лучи могут оказаться опасными для будущего космического путешественника. Но не потому с таким захватывающим интересом изучают их ученые всех стран мира. Космические лучи — это один из самых мощных способов познания Вселенной и ее законов. И кто знает, может быть, между космическими лучами и развитием звездных систем, а также развитием жизни на нашей планете существует гораздо более тесная связь, чем это принято считать.

Космические лучи, открытые еще в начале XX века, долгое время оставались научной загадкой. Вначале они служили, главным образом, первоклассной «природной лабораторией», где можно было наблюдать взаимодействие частиц при огромных энергиях. Именно в космических лучах были впервые обнаружены мезоны и целый ряд других неустойчивых частиц.

Сейчас, когда построены мощные ускорители, интерес к космическим лучам как к естественной лаборатории атомной физики несколько уменьшился. Запуск спутников Земли и серьезные успехи радиоастрономии делают вопрос о космических лучах одной из передовых научных проблем, но теперь уже — в астрофизическом аспекте.

Необходимо заметить, что те лучи, которые попадают на поверхность Земли, к нашим приборам, — это только «хвосты» космических лучей, их вторичные продукты, образовавшиеся при прохождении через толстый слой атмосферы. «Чистые», так называемые первичные лучи — это поток заряженных частиц большой энергии, приходящих на границу земной атмосферы из межзвездного пространства. До сравнительно недавнего времени сведения о первичных лучах даже у границ земной поверхности, не говоря уже о солнечной системе и межзвездной среде, полностью отсутствовали. Изучение первичного потока началось с помощью шаров-зондов. В последние же годы спутники и космические корабли в буквальном смысле слова открыли новые горизонты в исследовании первичных лучей.

Что ж такое космические лучи? Из чего они состоят?

Научные открытия последнего десятилетия позволяют уже с достаточной уверенностью говорить о химическом составе первичных космических лучей. Большую их часть составляют протоны ядра атомов водорода. Кроме них, в первичном потоке присутствуют также и более тяжелые частицы — ядра гелия, углерода, кислорода, кремния, железа и др. Важно, что космические лучи относительно богаты ядрами тяжелых элементов. Чрезвычайно редко встречаются в природе литий, бериллий и бор. В космических же лучах их сравнительно много. Очевидно, в межзвездном пространстве тяжелые ядра, летящие с большой скоростью, сталкиваются с атомами межзвездного газа, и литий, бериллий и бор — это осколки, результаты ядерных расщеплений.

Таким образом, уже химический состав космических лучей свидетельствует о том, что источники их излучения расположены где-то очень далеко: ведь космические лучи должны промчаться через огромные пространства, прежде чем в их составе образуются ядра упомянутых легких элементов. Ясно также, что в источниках космические лучи состоят в основном из тяжелых ядер.

Установлено, что число частиц в первичном космическом потоке резко уменьшается с ростом их энергии. Так, на квадратный метр частиц с энергией, превышающей миллиард электроновольт, падает около 5000 штук в секунду. А на один квадратный метр атмосферы частица с кинетической энергией в миллиард миллиардов электроновольт попадает примерно только раз в тридцать тысяч лет. На первый взгляд кажете я, что такое редкое событие наблюдать невозможно. Но дело в том, что даже одна частица огромной энергии, попадая в атмосферу, создает в ней целый «ливень» из заряженных частиц. Такие «широкие атмосферные ливни» достигают Земли, охватывая большие пространства. Если на площади в 10 квадратных километров расставить счетчики для регистрации «ливня», то их можно будет наблюдать каждый день. Как видите, даже чрезвычайная редкость появления частиц не мешает их изучению. А изучать их необходимо, так как неизвестно, когда физики научатся получать у себя в лаборатории частицы с такими гигантскими энергиями.

Какого же мнения придерживаются сейчас ученые в вопросе о происхождении космических лучей? До самого недавнего времени это был наиболее сложный вопрос. Представьте себе, что палеонтолог нашел косточку доисторического животного, и только по ней он должен восстановить его облик, определить, в какой период истории Земли оно появилось и когда вымерло. Приблизительно такая же задача стояла перед физиками: по ничтожному «хвостику» космических излучений, попавших к нам на Землю, определить их происхождение, историю движения, найти проделанный ими путь. Вопрос осложнялся тем, что космические лучи льются на нашу планету равномерно со всех сторон. Когда астроном наблюдает Сириус, он определенно знает, что видит свет от Сириуса, и только от него. А как нам, изучающим космические лучи, определить, откуда они приходят? Попадая в слабые магнитные поля, существующие в межзвездном пространстве, потоки частиц многократно отклоняются ими от своего первоначального направления. В результате потоки частиц из разных источников излучения полностью перемешиваются. Именно поэтому попытки разобраться в происхождении лучей многие годы оставались безуспешными, а подчас остроумные и оригинальные теории напоминали скорее гадание на кофейной гуще, чем серьезные научные гипотезы...

Это положение резко изменилось, когда около 10 лет назад выяснилась связь между космическими лучами и радиоволнами, приходящими к нам из Вселенной. До самого последнего времени происхождение этих радиоволн было неизвестно. И только совсем недавно получил всеобщее признание поразительный вывод советских ученых: мы слышим «голос» космических лучей! Вопрос о происхождении космических лучей перестал быть областью догадок и превратился в равноправную астрофизическую проблему, основанную на наблюдениях. Современные мощные радиотелескопы дали ученым возможность услышать «голос» Вселенной. Оказалось, что космос «говорит» на радиоволнах с длиной от нескольких миллиметров до сотен метров.

Чтобы понять это явление, возьмем такой пример. Если заставить-колебаться какой-либо предмет, он начинает излучать звуковые волны — вспомните камертон. Подобно этому, всякое колебание или просто ускоренное движение электрического заряда сопровождается излучением электромагнитных волн. Следует еще добавить, что в магнитных полях электрические заряды движутся по винтовой линии, испытывая ускорение. Теперь уже, быть может, легче себе представить, что электроны, входящие в состав космических лучей, проходя межзвездные магнитные поля, начинают излучать электромагнитные волны. Магнитные поля в галактиках таковы, что электроны с энергией в сотни миллионов электроновольт излучают в основном в диапазоне метровых радиоволн. Эти волны и принимаются радиотелескопами. Так удалось узнать, где во Вселенной много космических лучей, каково их количество, энергетический спектр.