Отто Байндер - Загадки астрономии

Столь причудливая форма нашей планеты была выявлена за последние пять лет благодаря искусственным спутникам. Авангард 1 — шар диаметром 16 см и весом 1,5 кг , выведенный на орбиту 17 марта 1958 г., сначала двигался по эллиптической орбите с апогеем (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) 3968 км и с перигеем (ближайшая к Земле точка) до 659 км . Иногда, но только над Северным полушарием, расстояние в перигее составляло 650 км . Какова причина изменения высоты перигея? Ведь это противоречит законам тяготения, управляющим движением объекта вокруг сферически симметричного тела. Очевидно, Земля несимметрична. Возмущения орбиты Авангарда 1, обработанные на электронно-вычислительных машинах, показали, что Земля имеет слегка грушевидную форму.

В 1961 г. дальнейший анализ движения спутников позволил сделать еще одно открытие: диаметр Земли между Тихим и Атлантическим океанами приблизительно на 30 м меньше, чем между Северной Америкой и Австралией.

Так перед учеными встал новый вопрос, на который еще не найдено ответа.

Загадка 1. Почему Земля достаточно жестка, чтобы сохранить асимметричную форму, хотя она не твердая внутри?

Отклонения формы Земли от сферической слишком незначительны по сравнению с ее полным диаметром — 12 756 км . Космонавту, возвращающемуся с Марса, наша планета покажется круглой, как биллиардный шар. Но именно эти едва заметные отклонения от сферы и привели к краху прежней теории: считалось, что Земля — сфероид (слегка сплюснутый шар. — Ред. ) с твердым железо-никелевым ядром, окруженным толстой оболочкой полурасплавленной магмы, а сверху — тонкой, как фольга, корой. Но тогда она была бы «мягкой» до глубины 5000 км и все искажения сгладились бы под действием сил, вызываемых вращением.

Загадка 2. Есть ли у Земли длинный газовый хвост, как у кометы?

Космические станции и искусственные спутники Земли помогли открыть удивительное явление: оказалось, что на одной стороне Земли атомы водорода обнаруживаются далеко за границами атмосферы. Согласно Фридману (Морская исследовательская лаборатория, США), протяженность этого невидимого газового хвоста — 30 млн. км .

Если летящие на Марс люди, оглянувшись назад, увидят газовый хвост нашей планеты, сияющий отраженным солнечным светом, его существование будет окончательно доказано.

Спутники приблизили нас к раскрытию другой удивительной тайны.

Загадка 3. Окружает ли Землю пылевое кольцо метеорных частиц, которое теоретически не должно существовать?

В 1959 г. датчики спутников впервые передали на Землю загадочную информацию о микрометеоритах, число которых на одних высотах возрастало, на других — уменьшалось. Эти данные, проанализированные Уипплом (Гарвардский университет), привели к поразительному открытию, ранее предсказанному Зингером (Мерилендский университет) и состоящему в том, что облако космической пыли обращается вокруг Земли над экватором на средней высоте менее 150 км (возможно, около 100 км ).

На таких высотах частицы не могут находиться долго, так как растрачивают энергию на преодоление сопротивления воздуха и постепенно падают на Землю.

Следовательно, облако пополняется из неизвестного постоянного источника вне Земли. Это пылевое кольцо, недоступное наземному наблюдателю, вероятно, и есть та дымка, расположенная над основной массой атмосферы, о которой сообщали космонавты.

Но вокруг нашей планеты может обращаться нечто более значительное, чем крошечные метеорные тела.

Загадка 4. Есть ли у Земли естественные спутники, помимо Луны?

Профессор Томбо, открывший в 1930 г. планету Плутон, недавно посвятил два года наблюдениям ближайших окрестностей Земли при помощи специального широкоугольного телескопа. Он искал подтверждений любопытной теории, согласно которой Земля за время своего существования захватила силой притяжения астероиды или большие метеориты поперечником до 1,5 км . Он прекратил безуспешные поиски, но можно все же надеяться, что Земля имеет около десятка крошечных спутников, которые послужат готовыми «платформами» для будущих космических станций.

А теперь вернемся в земную атмосферу; здесь количество загадок еще более возрастает.

Загадка 5. Вызывают ли «прямоугольные» облака ураганы и торнадо?

В 60-х годах XX века при помощи спутников Тирос начала создаваться космическая система предсказания погоды. Жалоба Марка Твена, цитировавшего Дадли: «Все толкуют о погоде, но никто не может повлиять на нее», наконец потеряет свою злободневность. Наблюдения облаков телеобъективами Тироса показали, что океанские циклоны по своим размерам значительно больше, чем раньше предполагалось, — до 3000 км в диаметре. Эти циклоны оказывают влияние на движения земной атмосферы в целом и тем самым на погоду.

Тирос 4, специально спроектированный как «охотник за ураганами» (запущен 8 февраля 1962 г.), зарегистрировал облако почти правильной прямоугольной формы, которое, по-видимому, способно порождать смерчи. Хотя этот факт нуждается в подтверждении, он все же показывает, как открытие явления до сих пор неизвестного помогает объяснить на первый взгляд совершенно непонятное поведение погоды на Земле.

А теперь поднимемся выше облаков, туда, где расположен источник других загадок.

Загадка 6. Тянется ли экзосфера примерно до расстояния 100 000 км — внешних границ магнитного поля Земли?

Современные представления о различных слоях атмосферы — тропосфере (11 км ), стратосфере (80 км ), ионосфере (1000 км ) — были существенно дополнены новыми, полученными при помощи спутников данными. С высотой химический состав ионосферы резко меняется. Азот и кислород сменяются водородом — самым легким газом во Вселенной. Теперь известно, что между ними находится гелиосфера — зона гелия, простирающаяся от 1200 до 2000 км , а уже над ней расположена протоносфера — зона ионизованного водорода.

Но исследователи атмосферы не уверены, что экзосфера — последний чрезвычайно разреженный слой, состоящий из атомов, ионов и электронов, постепенно исчезает, переходя в «настоящее» космическое пространство уже на высотах от 10 000 до 30 000 км , как предполагалось прежде. Счетчики Гейгера, установленные на спутнике Эксплорер 12 с большим апогеем, обнаружили разреженную газовую плазму значительно дальше. Эти заряженные частицы, удерживаемые земным магнитным полем, проникают до расстояний пяти — восьми диаметров Земли в зависимости от меняющегося излучения Солнца. Но временами космонавты будут обнаруживать «языки» атмосферы, простирающиеся на 100 000 км — четверть расстояния до Луны.