Карл Саган - Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Мы были ограничены электромагнитным излучением, отраженным и испускаемым астрономическими объектами. Мы не могли изучать обломки звезд или планет [155] Единственное исключение – метеориты (см. главу 15). в наших лабораториях или полететь на такие объекты, чтобы исследовать их in situ [156] In situ (лат.) – на месте. – Прим. ред. . Пассивные наблюдения с поверхности Земли снабдили нас незначительным количеством вразумительных данных по астрономическим объектам. Наше положение было гораздо хуже, чем у шести слепых людей из притчи, исследующих природу слона. Это было больше похоже на одинокого слепого в зоопарке. Мы стояли там столетиями, оглаживая заднюю левую ногу. Неудивительно, что мы не обнаружили бивни и не заметили, что нога принадлежала вовсе не слону. Если по чистой случайности оказывалось, что линия прямой видимости двойной звезды лежит в ее орбитальной плоскости, мы видели ее затмения, иначе – нет. Мы не могли переместиться в то положение в космосе, с которого можно было наблюдать затмения. Если бы мы наблюдали за галактикой, когда взрывалась сверхновая, мы могли бы изучить ее спектр, иначе – нет. Мы не имеем возможности выполнять эксперименты по взрывам сверхновой – и слава богу. Мы не могли изучать в лаборатории электрические, тепловые, минералогические и химические свойства лунной поверхности. Мы могли делать выводы, основываясь только на отраженном видимом свете, инфракрасных и радиоволнах, испускаемых Луной, а также на редких естественных экспериментах, таких как солнечные и лунные затмения.

Но все это постепенно меняется. У астрономов, проводящих исследования с Земли, теперь есть, по крайней мере для ближних объектов, экспериментальный инструмент: радиолокационная астрономия. Для нашего удобства мы можем выбрать частоту, поляризацию, полосу пропускания и длительность импульса, послать к ближайшему спутнику или планете коротковолновый радиоимпульс и изучить вернувшийся сигнал. Мы можем подождать, пока объект будет вращаться под лучом, и облучить какое-то другое место на его поверхности. Радиолокационная астрономия позволила сделать массу новых выводов о периодах вращения Венеры и Меркурия и связанных с ними проблемах приливной эволюции Солнечной системы, о кратерах Венеры, раздробленной поверхности Луны, возвышенностях Марса и размере и составе частиц в кольцах Сатурна. И радиолокационная астрономия только начинает развиваться. Мы все еще ограничены малыми высотами, а для изучения внешней Солнечной системы – полушариями, повернутыми к Солнцу. Но с новым покрытием радиотелескопа Аресибо Национального центра астрономии и ионосферы в Пуэрто-Рико мы сможем составить карту поверхности Венеры с разрешением 1 км – лучше, чем самое высокое разрешение фотографий лунной поверхности, отснятых с Земли, – и получить много новой информации об астероидах, Галилеевых спутниках Юпитера и кольцах Сатурна. Впервые мы ощупываем космические объекты, электромагнитно осязаем Солнечную систему.

Гораздо более мощный метод экспериментальной (в противоположность наблюдательной) астрономии – космические исследования. Сейчас мы можем путешествовать в магнитосферы [157] Магнитосфера – область пространства около небесного тела, физические свойства, размеры и форма которой определяются магнитным полем этого тела и его взаимодействием с потоками заряженных частиц от Солнца. – Прим. ред. и атмосферы планет. Мы можем приземляться и странствовать по их поверхности. Мы можем брать образцы прямо из межпланетной среды. Наши первые предварительные шаги в космос показали нам широкий ряд явлений, о существовании которых мы никогда и не знали: радиационный пояс Ван Аллена [158] Радиационный пояс Земли (РПЗ), или пояс Ван Аллена – это область ближайшего космического пространства около планеты, имеющая вид кольца, в которой находятся гигантские потоки электронов и протонов. – Прим. ред. , удерживающий проникшие в магнитосферу Земли заряженные частицы, области концентрации массы под круглыми морями Луны, извилистые каналы и большие вулканы Марса, испещренная кратерами поверхность Фобоса и Деймоса. Но что меня поражает больше всего – что еще до появления космических кораблей астрономы справлялись очень хорошо, хотя они были связаны по рукам и ногам. Интерпретации доступных им наблюдений были замечательными. Космические аппараты – это способ проверки выводов, сделанных астрономами путем умозаключений, метод выяснения, стоит ли верить астрономическим заключениям о самых дальних объектах – настолько далеких, что они абсолютно недоступны для космических аппаратов в ближайшем будущем.

Одним из самых ранних главных спорных вопросов в астрономии был вопрос, что находится в центре Солнечной системы – Земля или Солнце. Взгляды Птолемея и Коперника объясняют видимое движение Луны и планет сравнительно точно. В случае практической задачи прогнозирования положения Луны и планет при взгляде с поверхности Земли не имело значения, какую принять гипотезу. Но философские выводы из геоцентрической и гелиоцентрической гипотезы были совершенно разными. И существовали способы проверки, какая из них верна. По мнению Коперника, Венера и Меркурий должны проходить фазы, как и Луна. По мнению Птолемея, не должны. Когда Галилей, используя один из первых астрономических телескопов, увидел Венеру в фазе полумесяца, он понял, что доказал гипотезу Коперника.

Но космические аппараты обеспечивают непосредственную проверку. Согласно Птолемею, планеты прикреплены к огромным хрустальным сферам. Но, когда «Маринер-2» или «Пионер-10» достигли местоположения предполагаемых хрустальных сфер Птолемея, их движению ничего не препятствовало, более того, акустические и другие микрометеоритные детекторы не зафиксировали даже слабого звона, тем более звука разбитого хрусталя. Такое тестирование сразу же вызывает чувство удовлетворения. В нашей среде вряд ли есть последователи Птолемея. Но могут быть те, кто еще сомневается в том, что у Венеры есть фазы, следуя какой-нибудь видоизмененной геоцентрической гипотезе. Теперь они могут успокоиться.

До изобретения космических аппаратов немецкий астрофизик Людвиг Бирман был заинтригован тем, что в хорошо развитых хвостах комет, проходящих через внутренние части Солнечной системы, явно наблюдалось ускорение отдельных ярких узлов. Бирман показал, что давления солнечного света недостаточно для объяснения наблюдаемого ускорения, и сделал оригинальное предположение, что от Солнца устремляются заряженные частицы, которые при взаимодействии с кометой создают это ускорение. Ну что ж, возможно. Но не может ли это быть вызвано, скажем, химическими взрывами в ядре кометы? Или чем-то другим? Но в ходе первого успешного запуска межпланетного космического зонда «Маринер-2», который проходил мимо Венеры, обнаружилось существование солнечного ветра со скоростями и плотностями электронов как раз того диапазона, который бы потребовался, по подсчетам Бирмана, чтобы ускорить вещество хвоста кометы.