Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №01 за 1989 год

Все знают, что если солнечный луч разложить, то мы увидим полосу света с постепенным переходом цветов от темно-красного к фиолетовому. Но ежели приглядеться к спектру повнимательней, цветная полоса его окажется вовсе не сплошной, а со множеством пересекающих ее поперек темных линий, которые находятся всегда в строго определенных местах. Фраунгоферовыми они названы по имени открывшего их ученого, а С. И. Вавилов определил так: «темные пропасти на ярком фоне солнечного спектра». Почему они возникают, не знали до 1859 года, когда немецкие ученые Г. Кирхгоф и Р. Бунзен открыли спектральный анализ и доказали, что фраунгоферовые линии (ФЛ) по своему положению в точности соответствуют тем ярким линиям, которые образуют спектры паров чистых металлов, полученных в лаборатории. Поэтому пары элементов в солнечной атмосфере, пропуская на Землю сплошной спектр солнечного ядра, оставляют на нем свои следы в виде ФЛ. Впоследствии эти «темные пропасти» в спектре Солнца и «рассказали» о том, что почти все элементы, имеющиеся на Солнце, есть и на Земле. Кстати, для астрономов ФЛ давно служат уникальным источником информации о процессах, происходящих как на нашем светиле, так и на звездах.

— Вот тогда мы и предположили,— продолжает Петр Петрович,— что ФЛ солнечного спектра и их форма имеют какое-то отношение и к живым организмам на Земле...

Как известно, в фотосфере Солнца содержится магний, железо, натрий, алюминий, кальций...— десятки металлов, но почему-то только три из них — магний, железо и кальций — образуют в биологически значимой области солнечного спектра наиболее глубокие темные линии. Именно те металлы, атомы которых находятся в клетках живых организмов, в молекулах так называемых металлоферментов, и выполняют важнейшие функции. Более того, магний, кальций и железо определяют и форму молекулы. Были бы другие металлы, организовались бы и другие формы жизни на Земле. Иначе говоря, металлы в клетках живых организмов настроены строго на волну соответствующих фраунгоферовых линий в солнечном спектре.

Но, как оказывается, мощность солнечного излучения на Землю в четыре раза превосходит ту, которая необходима для фотосинтеза. Это отмечал ещ? К. А. Тимирязев. Поэтому в процессе эволюции растениям пришлось выработать защитный механизм от губительного воздействия на них Солнца. То есть приспособиться к свету, который поступает на Землю в виде уникальной «оптической матрицы» с темными щелями фраунгоферовых линий. Кстати, размеры их ничтожно малы — 2—3 ангстрема (100 ангстрем составляют микрон). Вот почему растения и животные включили в свои клетки атомы тех металлов, спектральные линии которых совпадали с ФЛ биологически активной части спектра Солнца — излишняя радиация им теперь была уже не страшна.

Ну а если бы, скажем, ФЛ магния в спектре отсутствовали, молекулы оставались бы такими же устойчивыми? Или, проще, имеет ли существенное значение для земной жизни состав солнечного спектра?

Не вдаваясь в специфические подробности экспериментов, проведенных П. Федченко и В. Коневским при содействии профессора Института ботаники Е. Судьиной и научного сотрудника Института физиологии АН УССР О. Рожмановой, могу лишь сказать, что результаты их подтвердили предположения исследователей: ФЛ биологически значимой области спектра имеют непосредственное отношение к растительным и животным клеткам. Изменяя солнечный спектр, то есть оптическим методом, разработанным П. Федченко и В. Коневским, вполне можно влиять на развитие растений и животных — ускорять или замедлять его. А это уже имеет практическое значение. Главный же вывод — жизнь на Земле образовалась лишь благодаря определенному и неизменному составу спектра Солнца.

Что предскажут дрозофилы?

— Теперь, думаю, понятно, чем отличается человек от «волчьей» ягоды? — спрашивает Федченко.— Вроде бы незначительным: в крови человека содержится железо, в растениях — магний. Всего лишь два различных металла, а дали они несоизмеримо разные формы жизни. Теперь представьте, что может случиться, если спектр вдруг изменится?

Известно, что первые растения зародились в воде. Они поглощали солнечный свет, размножались, все больше выделяя кислорода в воду и атмосферу. Потом в воздухе появились озон, углекислый газ, окись азота. Но вместе с изменением состава атмосферы постепенно менялся и спектр Солнца. Когда озоновая оболочка закрыла Землю от губительного ультрафиолетового излучения, появились и другие условия для роста растений. Правда, потребовалось время, чтобы им приспособиться к новому спектру Солнца. И снова измениться он может лишь в том случае, если станет другим химический состав воздушной оболочки Земли. Вот с этой стороны опасность существует вполне реальная. Только одного углекислого газа благодаря человеческой деятельности ежегодно выбрасывается в атмосферу 22 миллиарда тонн. Не так давно выяснилось, что и хлоросодержащие газы, считавшиеся нетоксичными, в стратосфере под воздействием мощной коротковолновой радиации разлагаются и выделяют свободный хлор. Но один его атом способен разрушить 100 тысяч молекул озона, и так же ведут себя фтор, йод и многие другие элементы. Ученые считают их основными виновниками появления «озоновых дыр». А человечество выбрасывает в атмосферу ежегодно 0,5 миллиона тонн хлорсодержащих веществ и около 30 миллионов тонн других «пожирателей» озона.

В загрязнении атмосферы «помогают» и вулканы. Один только взрыв Эль-Чичона в Мексике в 1982 году выбросил громадное облако пепла и газов с большим содержанием хлора, которое расползлось по всему земному шару. Такие события меняют состав атмосферы почти на 5 лет. Ученые уже предсказывают климатические катастрофы либо от глобального потепления на планете, либо от жесткого солнечного излучения вследствие нарушения озонового слоя. Но, оказывается, и это еще не все — можно ожидать крупных неприятностей и от изменения оптических параметров атмосферы. Экспериментальные исследования П. Федченко и В. Коневского показали, что именно это последнее время и происходит. В спектре Солнца уже появились дополнительные «черные пропасти», связанные с выбросом в атмосферу больших количеств соединений металлов. Значит, возможно и искажение «оптической матрицы» солнечного света, к которой приспособилось все живое на Земле за длительный период эволюции. А это может вызвать тяжелые последствия. Особенно для водных обитателей. Они привыкли к спектру Солнца, прошедшего через атмосферу и воду, которая в реках, озерах и морях уже достигла высокого уровня загрязнения. Меняется состав спектра, рыба болеет и уходит из привычных мест обитания в более чистые районы, а их остается все меньше. Сегодня, по мнению Петра Федченко, загрязнение биосферы должно рассматриваться и исследоваться значительно шире. Ведь сейчас принимаются во внимание лишь вредные, токсичные вещества, отравляющие почву, воздух и воду, что несет опасность для здоровья людей и природы. Но атмосфера постоянно насыщается и другими, как бы нейтральными газами и веществами, которые никто никогда не учитывал, но которые тоже влияют на химический состав атмосферы, а значит, и солнечного спектра.