Знание-сила, 2005 № 02 (932)

В то время многие физики, занимавшиеся исследованием электромагнитных явлений, стали жаловаться на загадочную радиацию, которая то и дело выводила из строя их ставшие более чувствительными приборы. Виктор Гесс решил заняться этим вопросом и установить наконец, откуда берется эта радиация. Почти все его современники полагали, что ее излучают минералы, находящиеся в толще Земли. Но Гесс решил проверить, не приходит ли сна извне. В 1912 году он провел серию запусков высотных воздушных шаров с приборами на борту, постепенно достигнув рекордной для того времени высоты в 7 километров. Его приборы показали, что загадочная радиация увеличивается с высотой и не исчезает ни ночью, ни во время солнечного затмения. На этом основании Гесс заключил, что она приходит из космоса, и дал ей название "космические лучи". Нечего и говорить, что он тоже получил Нобелевскую премию и даже раньше Черенкова — уже в 1936 году. Позднее, подобно Николаю Вавилову, он тоже не понравился власти, только нацистской, но, в отличие от Вавилова, сумел убежать и с 1938 года до самой смерти жил в Соединенных Штатах.

Гесс прожил долгую жизнь (Черенков тоже), и ему удалось увидеть, как другие ученые проникают в тайны открытых им космических лучей. Эти другие ученые установили, что космические лучи состоят из потока частиц, главным образом — ядер космического водорода, или протонов, которые мчатся сквозь космос со скоростью, близкой к скорости света. Их происхождение загадочно, потому что ни одна обычная звезда не может разогнать вещество до таких непредставимых даже в воображении скоростей. Ученые подозревают, что образование космических лучей связано со взрывающимися звездами, так называемыми сверхновыми. Энергия их взрыва так чудовищна, что может вырвать электроны из атомов межзвездного водорода, а оставшиеся сиротами ядра, то есть протоны, разогнать до субсветовых скоростей. Однако надежных доказательство такого предположения нет, а сами космические лучи не рассказывают, откуда они приходят. Будучи заряженными, частицы, составляющие эти лучи, подвергаются воздействию межзвездных магнитных полей, которые до неузнаваемости изменяют их траектории. Поди потом догадайся, где их источник.

Ученые, однако, не сдаются и настойчиво изучают загадочное космическое излучение, надеясь, что результаты этих исследований со временем позволят им разгадать тайну его происхождения. Важнейшим орудием таких исследований как раз и являются черепковские телескопы. Когда космическая частица вторгается в земную атмосферу, она сталкивается с тамошними атомами и разрушает их. Осколки разрушенных атомов сталкиваются с другими атомами и разрушают их тоже. Так рождается настоящий "дождь частиц", содержащий миллионы осколков. Все они поначалу движутся со скоростью, которая больше, чем скорость света в атмосфере, и образуют вспышки черенковского излучения. Специальные телескопы, приспособленные улавливать эти вспышки, все время следят за небом и таким — обходным — образом регистрируют космические лучи. Это и есть "телескопы Черенкова". Самый последний "крик научной моды" в этой истории - создание связанной системы таких телескопов, которая позволит ученым регистрировать частицы с энергией, характерной для другого приходящего из космоса излучения — так называемых гамма-лучей. Ученые подозревают, что гамма-лучи и космические лучи испускаются одними и теми же источниками, и надеются, что система черенковских телескопов позволит им это проверить. Первая такая система уже введена в строй в Намибии. Она состоит из четырех телескопов Черенкова и называется — по-английски — High Enehgy Spectroscopic System (высокоэнергетическая спектроскопическая система). Если прочитать первые буквы этого названия, то можно увидеть слово HESS. Именно так выглядит по-английски фамилия Виктора Гесса.

Теперь самое время перейти к обещанной гипотезе, но для этого сначала нужно рассказать о третьем нобелевском лауреате, тоже причастном к этой запутанной истории. У него было красивое имя Сванте Аррениус, и сегодня он известен в истории науки как создатель теории электролитической диссоциации (то есть распада растворенных молекул на ионы и переноса этими ионами электрического тока). Кроме того, он заложил основы современной химической кинетики и оставил много работ по астрономии и астрофизике, в том числе широко обсуждаемую ныне идею, что "семена жизни" занесены на Землю из космоса Не удивительно, что он получил Нобелевскую премию (аж в 1903 году), хотя эта его идея никакого отношения к премии не имела.

За семь лет до премии, то есть в 1896 году, Аррениус произвел любопытное и, как оказалось впоследствии, крайне важное вычисление. Он рассчитав, как влияет наличие углекислого газа в земной атмосфере на среднюю температуру Земли. Его расчет показал, что удвоение концентрации этого газа должно увеличить среднюю температура года на 5-6 градусов Цельсия. Вскоре другой ученый, Пой Стюарт Каллендер, выдвинул предположение, что рост концентрации углекислого газа в атмосфере вызывается сжиганием растительного топлива (в первую очередь, угля и нефти). Так была заложена современная теория глобального потепления. Она стала особенно бурно развиваться после Международного геофизического года, отмеченного в 1957 году. Стали появляться первые точные измерения концентрации углекислого газа и ее постепенного роста. Были выявлены и другие факторы, способствующие появлению так называемого парникового эффекта, то есть образованию в атмосфере таких условий, когда солнечное тепло входит сквозь атмосферу, но не выходит из нее. Были разработаны первые компьютерные модели, позволяющие предсказывать изменения климата в будущем, и сегодня эта научная климатология, подпитываемая напряженным и тревожным общественным вниманием, развивается семимильными шагами. Недавно ее угрожающие прогнозы заставили правительства многих стран мира подписать "Киотский протокол" по ограничению выброса в атмосферу "парниковых газов" (прежде всего, углекислого газа).

Не все доверяют этим прогнозам. Недоверие это особенно распространено среди политиков, потому что политикам многих стран невыгодно или трудно ограничить потребление топлива и выброс парниковых газов в своей стране (такова, например, позиция нынешних американских руководителей, до сих пор не подписавших "Киотский протокол"). В этом своем недоверии к выводам климатологии политики с радостью опираются на заключения некоторых ученых, утверждающих, что хотя глобальное потепление реально, но оно не вызвано деятельностью людей. Кое-кто говорит, что мы просто живем "на хвосте" последнего послеледникового потепления. Другие считают нынешнее потепление временной флуктуацией. Но хуже всего, что до недавнего времени среди самих ученых, признающих человеческую техногенную деятельность важнейшей причиной глобального потепления, не было единства по вопросу о том, насколько это потепление опасно, каким именно повышением температуры оно угрожает человечеству.