Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Раритетные издания / Безумные идеи
Начало сайта / Раритетные издания / Безумные идеи

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Бермудский треугольник: мифы и реальность

Загадки простой воды

Культура. Техника. Образование

Популярная библиотека химических элементов

Сын человеческий

Химия вокруг нас

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Безумные идеи

Ирина Радунская

Двойник Луны

Работая в области космографии,
мы испытываем танталовы муки при мысли,
что мир может обладать скрытыми от нас свойствами.

X. ШЕПЛИ

Коктейль или головка сыра?

Четыреста лет назад французский писатель Рабле шутя говорил, что многие принимают Луну за головку зеленого сыра. Как это ни удивительно, но даже в наши дни о Луне возникают самые странные предположения. Пожалуй, ни об одном небесном теле не спорят так много, ни об одном не складывалось столько противоречивых мнений, сколько о нашем древнем остывшем спутнике.

Американский исследователь Гордон Макдональд, наблюдая за движением Луны и сделав вывод, что плотность ее наполовину меньше земной, недавно высказывал мысль о том, что она... полая.

А Томас Гоулд из Корнельского университета объяснил низкую плотность Луны тем, что ее недра содержат большое количество льда и воды. По его мнению, Луна – это «коктейль с замороженными фруктами»! Есть исследователи, которые всерьез утверждают, что Луна – гигантская «булка», начиненная, правда, не изюмом, а металлическими и каменными метеорами. В общем целый набор гастрономических сравнений. Доктор Уильям Пикеринг, пять лет – с 1919 по 1924 год, – наблюдавший Луну с Ямайки, уверял, что движущиеся пятна на дне кратеров – это полчища насекомых, питающихся лунной растительностью.

По сей день существует множество подобных «теорий». Впрочем, возникновение их в какой-то степени объяснимо. Ведь почти все, что ученые знают о Луне, рассказал им свет, а это отраженный солнечный свет, и лишь в последнее время кое-что добавили ее собственные инфракрасные лучи. Но и те и другие ничего сказать не могут о внутреннем строении Луны.

Даже рассмотреть Луну хорошенько астрономам пока не удается. Через самые сильные телескопы видны объекты размером не менее сотен метров. Вот почему лунный пейзаж знаком людям лишь в общих чертах. Подробности каждый представляет себе по-своему. Одни из исследователей доказывают, что Луна покрыта хрупким веществом, напоминающим застывшую пену. Они предупреждают, что если человек ступит на нее, то может глубоко провалиться. Доктор Дольфус из Парижской обсерватории уверяет, что Луна одета порошком, похожим на вулканический пепел.

Может быть, и вправду на Луне есть действующие вулканы? О такой возможности говорят наблюдения советского астронома Н. Козырева, который несколько раз видел свечение газов, выделявшихся в кратере Альфонс. Именно в этом кратере и ранее наблюдались странные изменения цвета. Некоторые астрономы пытались объяснить это развитием растительности в течение двухнедельного лунного дня.

Сравнивая степени яркости различных частей Луны, советский астроном академик В. Фесенков пришел к выводу, что Луна изрезана глубочайшими трещинами с вертикальными стенами и острыми краями. Но доктор Джон Ивэнс из Линкольнской лаборатории оспаривает это и уверяет, что Луна ровная и гладкая; лишь десятая часть ее поверхности покрыта валунами, но они остаются незамеченными просто потому, что слишком малы.

Живет и такое мнение: темные участки Луны, которые называются морями, действительно моря, но наполнены не водой, а пылью, в которой может навеки утонуть космический корабль.

Поистине трудно разобраться в этой разноголосице мнений.

Литератор может позволить себе выбрать лунный пейзаж по своему вкусу. Он может одеть Луну в гранит или пепел, зажечь в ней потухшие вулканы, окутать атмосферой и даже населить ее. Но ученым нужны факты. Только факты.

Казалось, споры может разрешить лишь сама Луна, когда на ней высадится первый человек. Но многие сомнения разрешились гораздо раньше. Новую лазейку на Луну открыли радиоволны.

Пыль

К началу исследования радиоизлучения Луны астрономы располагали одной вполне надежной характеристикой Луны – температурой ее поверхности. Она была измерена еще в тридцатых годах астрофизиками Петитом и Никольсоном методом простым, остроумным и настолько точным, что до сих пор никто не смог превысить эту точность. Основываясь на показаниях инфракрасных лучей, ученые установили поразительную вещь. Раскаленная в лунный полдень до плюс 120 градусов Цельсия поверхность нашего спутника лунной ночью скована морозом в минус 150 градусов Цельсия. Колебания температуры Луны неслыханны: 270 градусов! Ничего подобного на Земле никто никогда не наблюдал: не только ото дня к ночи, но и от зимы к лету, от тропиков к полюсу холода.

В 1939 году Петит повторил свои исследования, но уже во время лунного затмения, когда Земля полностью закрыла от Луны Солнце. Оказалось, что за один час температура Луны упала с плюс 120 градусов до минус 100 градусов Цельсия.

Поэтому, когда радиоастрономы Пиддингтон и Миннет в 1949 году впервые направили свои приборы на Луну, они ожидали обнаружить не меньшее изменение ее радиояркости. И что же показали приборы? При смене лунного дня лунной ночью радиоизлучение почти не изменилось...

Выходило, если верить радиоастрономам, температура Луны почти не меняется! Это изрядно взволновало ученых: как объяснить различие в показаниях инфракрасных и радиолучей, как увязать столь противоречивые данные?

Напрашивался единственно правильный вывод: радиоволны излучаются не самой поверхностью Луны, температура которой подвержена сильным колебаниям, а более глубоким слоем почвы, в котором сохраняется постоянная температура. Мысль эту подкрепляло и то всем знакомое обстоятельство, что на Земле зиму и лето фактически чувствует лишь поверхностный слой почвы, а на глубине в несколько метров температура меняется мало.

Но лишь был разрешен первый вопрос, как возник следующий. Из чего же состоит поверхностный слой Луны, который, как шубой, укрывает ее недра от резких колебаний температуры?

Академик Фесенков высчитал, что теплопроводность лунной почвы должна быть почти в тысячу раз меньше, чем у земных пород. Такой материал – давняя мечта строителей, теплотехников и специалистов холодильного дела. Но ничего подобного на Земле нет. И ученые справедливо усомнились в том, что такая идеальная теплоизоляция может существовать в природе даже на Луне, Вряд ли возможно такое огромное отличие между лунными и земными породами.

Но вскоре удалось нащупать возможную причину такой разницы. Сравнивая земные и лунные породы, скептики не учитывали того обстоятельства, что вещество на Луне находится фактически почти в полной пустоте, в вакууме. Атмосферы там нет. Очутись земные породы на Луне, их поры оказались бы пустыми, и они резко снизили бы свою теплопроводность, Правда, опыт показал, что теплопроводность земных пород и в безвоздушном пространстве остается в сотню раз большей, чем теплопроводность лунных. Какой же земной материал, гадали ученые, может соперничать с лунным? Пожалуй, только пыль. Соприкасаясь одна с другой в немногих точках, пылинки плохо передают друг другу тепло. Если же откачать из промежутков между пылинками воздух, то передача тепла через слой пыли станет ничтожной.

Пыль в качестве поверхностного слоя Луны устраивала почти всех. И сторонников метеорной гипотезы, которая утверждает, что лунный покров создан постоянной метеорной бомбардировкой. Ведь миллиарды крупных и мельчайших метеоров незримым дождем падают на Луну со скоростью в несколько десятков раз большей, чем скорость пули или снаряда. Сторонники этой гипотезы утверждают между прочим, что та же участь постигла бы и Землю, если бы она не была надежно укутана своей атмосферой. Пыль удовлетворяла и приверженцев вулканической точки зрения. По их мнению, прошлая бурная деятельность лунных вулканов могла породить достаточное количество пыли и похожего на нее пепла. На Луне нет воды, которая смыла бы эти наносы. Нет ветра, который бы их развеял. Со временем пыль и пепел могли покрыть всю поверхность Луны.

Черная Луна

Но это были лишь домыслы. Вполне научные, подкрепленные расчетами и земным опытом, но все же домыслы, претендующие на ранг гипотез. Убедить в их истинности могли лишь объективные измерения. Наши радиоастрономы решили прощупать Луну вглубь и точно измерить температурные режимы в различных слоях лунной почвы. В этом они видели ключ к опознанию лунного вещества.

Задача казалась не из сложных. Надо было измерить радиоизлучение от Луны на различных волнах – короткие волны испускаются верхним слоем почвы, более длинные идут из глубины. (Пиддингтон и Миннет ловили радиоволны лишь одной длины – 1,25 сантиметра.) Под Горьким, на обрывистом берегу Волги, в местечке Зименки под руководством В.С. Троицкого, одного из ведущих советских радиоастрономов, с 1953 года началось строительство радиотелескопов, рассчитанных на длину волны в 0,4, 1,6 и 3,2 сантиметра. В Москве, в Физическом институте имени Лебедева Академии наук СССР, под руководством А.Е. Саломоновича строился огромный радиотелескоп для приема радиоволн длиной 0,8 сантиметра. Один из миллиметровых радиотелескопов начал работать в 1959 году, одновременно с подобным, построенным в США.

Работы велись быстро и энергично. Но первые же полученные материалы своей разноречивостью поставили радиоастрономов в тупик. Одни наблюдения подтверждали, что у Луны есть «шуба», другие начисто отвергали это. Был разнобой и в определении температуры поверхностных слоев.

Исследователи снова и снова повторяли замеры, проверяли работу аппаратуры. И в конце концов пришли к единодушному мнению: причина недоразумений в слишком больших погрешностях измерений. Да и как им не быть? В зеркало радиотелескопов попадает радиоизлучение не только от Луны, но и так называемый космический фон – радиоволны, приходящие из глубины вселенной. В антенну попадают и радиоволны, излучаемые поверхностью Земли. На чашу радиотелескопа радиоволны от Луны ложились как бы в «упаковке» радиоволн от других небесных тел и Земли.

Если в магазине продавец взвешивает, скажем, сметану прямо в банке, покупатель, естественно, требует, чтобы банку он взвесил отдельно или по крайней мере поставил такую же на другую чашу весов. Ведь покупателя интересует только чистый вес, без тары.

А как отделить лунное радиоизлучение от его «упаковки», от паразитного излучения, если ни то, ни другое неизвестно?! Это паразитное радиоизлучение неизбежно добавлялось к слабым радиоволнам, приходящим от Луны, и отделить их казалось невозможным.

– Выделить излучение Луны на фоне внешних помех и внутренних шумов аппаратуры так же трудно, как расслышать шелест отдельного дерева сквозь шум леса при сильном ветре. – Так обрисовал трудность задачи В.С. Троицкий. – Поэтому ошибки измерений достигали 20 процентов. Мы же могли позволить себе ошибиться лишь на один-два процента. Не больше.

И вот после десяти лет трудной, хлопотной, кропотливой работы с Луной горьковские радиоастрономы отважились на отчаянное средство.

«Вот если бы существовала еще одна Луна...» – мелькнула у них однажды невероятная мысль. И если бы радиоизлучение от этой другой Луны было точно известно... Тогда можно было бы сравнить известное радиоизлучение от «новой» Луны с неизвестным от «старой», настоящей Луны («упаковка»-то у них одинаковая) и столь нехитрым путем определить его.

И горьковчане осуществили это дерзкое намерение: создали на Земле искусственную Луну. Она должна была корректировать измерения радиоизлучения, принимаемого от естественной Луны. Это была безумная идея, которая, однако, спасла проблему.

...Возле Судака в Крыму на высокой скале, стоящей на самом берегу моря, с давних времен сохранились причудливые развалины старинных укреплений. Стены, сложенные из больших каменных глыб, узкие проходы, крутые лесенки – это остатки Генуэзской крепости. Когда-то ее воздвигли генуэзцы, приплывшие к крымским берегам из Италии.

А в середине 1962 года на горе возле развалин остановилось несколько грузовиков. Группа людей выгрузила кучу громоздких ящиков и осторожно стала подниматься к самой высокой башне. Вскоре над башней показался черный пятиметровый диск. Это была искусственная Луна №1. Предназначалась она для измерения радиоизлучения на волнах в 1,6 сантиметра и 3,2 сантиметра. Ближе к морю на расстоянии 200 метров от радиотелескопа была установлена искусственная Луна №2, предназначенная для работы на волне 10 сантиметров.

Закончив установку аппаратуры, ученые приступили к наблюдениям. Сначала радиотелескоп поворачивался в сторону искусственной Луны. Когда в поле его зрения попадал черный диск, радиотелескоп впитывал идущее от него радиоизлучение и посылал сигнал в приемник. Перо самописца тотчас записывало этот сигнал. После этого зеркало радиотелескопа направлялось на настоящую Луну. Самописец записывал сигнал и от нее. Затем вся процедура повторялась. Много раз в день. Каждый день в течение месяца. Затем последовали второй и третий месяцы.

Уравнение со многими неизвестными

В чем смысл этой процедуры? А в том, что, сравнивая излучение от настоящей Луны и ее двойника, используя искусственную Луну в качестве гири на своеобразных весах, ученые надеялись узнать вес «сметаны» – энергию лунного радиоизлучения без тары. Или, переходя от бытовой аналогии к более научной, такой метод помогает решить своего рода уравнение с двумя неизвестными, где х – радиоизлучение Луны, а у – космический и земной фон радиоизлучения. Сигнал от искусственной Луны известен, а главное, известно, что помехи при приеме сигналов искусственной и естественной лун почти одинаковы. Сравнивая оба сигнала, можно точно учесть помехи и таким путем надежно определить собственное радиоизлучение Луны.

Но все оказалось гораздо сложнее. Просто взвесить и сравнить было недостаточно. Прошло немало времени, прежде чем так просто объясняемый метод принес результаты. Было апробировано несколько искусственных лун. Это были и просто круги из листового алюминия или железа размером 30...40 метров, выложенные на склоне оврага в Зименках. Это были и черные, абсолютно черные диски, сделанные из специальных материалов и поднятые на шестах или вышках.

Месяцами горьковчане крутили свои антенны между искусственной и естественной лунами, и все получалось не так.

Тщательный анализ показал, что металлический двойник Луны не пригоден. Наряду с известным излучением он как зеркало отражает в антенну радиотелескопа радиоизлучение, исходящее от поверхности Земли. Поэтому результаты измерений сильно зависели от положения этого зеркала, от того, какой участок Земли отражался им в антенну радиотелескопа. От металлической Луны пришлось отказаться. Но черная Луна тоже не обеспечивала однозначных результатов.

Долгое время задача казалась неразрешимой. Лишь после сопоставления большого числа наблюдений удалось установить, что причина кроется в дифракции – в огибании радиоволнами края искусственной Луны. Первоначально исследователи полагали, что в антенну попадает только та часть радиоизлучения Земли и космического фона, которая минует диск. Они не учитывали, что земное и космическое излучения частично огибают диск и тоже попадают в антенну. Точно так же морская волна, разрезанная торчащей сваей, миновав ее, снова смыкается и бежит дальше, почти не изменившись.

Так ученые столкнулись с непредвиденным осложнением. Вначале, когда только был задуман опыт с двойником Луны, они считали, что им предстоит решить простое уравнение с двумя неизвестными. А оказалось, Y скрывал в себе сразу несколько неизвестных величин. Как же выйти из положения?

Для выяснения влияния дифракции, для определения той доли, которую она вносит в общее радиоизлучение, горьковчане придумали остроумный способ. Они решили заменить диск отверстием в большой черной плоскости.

Дело в том, что, хотя непрозрачный диск и отверстие в непрозрачной стенке являются столь же противоположными и дополняющими друг друга, как плюс и минус, они в одном отношении оказываются тождественными. Оптики еще в прошлом веке убедились, что электромагнитные волны одинаково огибают и край диска и край отверстия. Так же одинаково огибают их и радиоволны, идущие из космоса или от земной поверхности.

И вот тут-то крылась возможность решить новое уравнение с двумя неизвестными. Сравнивая радиоизлучение от диска, от сплошной плоскости и от отверстия в ней, зная величины радиоизлучения от диска и плоскости с дырой, можно было узнать, наконец, долю космического фона вместе с дифракцией и земным фоном. Опыт намечался сложный, но зато появилась возможность определить все неизвестные части у.

Для выполнения нового опыта нужно было сделать непрозрачную стенку достаточно большой, чтобы радиоволны, огибающие ее внешние края, не попадали в антенну радиотелескопа.

Схема эксперимента была намечена. Ученые, наконец, могли приступить к сложному опыту, состоящему из ряда измерений.

Радиотелескоп направлялся на искусственную Луну, и делался первый отсчет. Затем черный диск убирался, и делался второй отсчет. После этого на то же место устанавливалась черная стенка с отверстием, равным диску, и делался третий отсчет. Затем черный диск закрывал отверстие, и делался четвертый отсчет. (Из четвертого опыта ученые узнавали величину земного фона. Из первого опыта – величину дифракции. Из второго – космического фона. Третий опыт был, по существу, контрольным.)

Итак, сравнивая четыре отсчета, удалось учесть все существенные помехи. Для контроля эта процедура была повторена, причем искусственная Луна и вспомогательная черная стенка переносились в различные места для того, чтобы помехи от Земли заметно изменились. При этом, сравнивая сигнал от черного диска, от отверстия в черной поверхности и от сплошной черной поверхности с сигналом от Луны и от участков неба, близких к Луне, но удаленных от нее настолько, что лунное излучение не попадало в антенну, когда она направлена на эти участки, радиоастрономы смогли точно учесть мешающее действие Земли и космического фона.

Так постепенно были откалиброваны искусственные луны, и можно было применять их для измерений радиоизлучения от настоящей Луны.

Луну надо подогреть

Конечно, все могло бы быть проще, если бы... двойник удалось расположить на одной линии с Луной. Тогда вся работа свелась бы к тому, что мерилось бы радиоизлучение от Луны (диск при этом убирался). А потом диск снова возвращался на место и мерилось его радиоизлучение. В этом случае все помехи были бы идентичны, и задача действительно свелась бы к уравнению с двумя неизвестными. Но... Во-первых, теория не позволяет расположить диск близко к антенне. А связать его с ней жестко при расстоянии между ними в сотни метров да еще вращать вместе с антенной, чтобы следить за Луной и следовать за ней по всему небосводу, – конечно, задача нереальная. Поэтому искусственную Луну приходится держать на одном месте, но измерения вести месяцами, чтобы вычислить средние величины помех. Кроме того, даже если бы искусственную и естественную луны удалось выдерживать на одной линии, дифракция фона на краю диска все равно внесла бы излишнюю погрешность.

Горьковчане, правда, наметили выход из положения, который избавил бы их от канители с дыркой и плоскостью. Они надумали подогревать искусственную Луну. Тогда измерения сильно упростились бы. Они свелись бы к следующим. Мерилось бы радиоизлучение от холодного диска, потом нагретого. Помехи – земные и космические – при этом были бы одинаковы, а радиоизлучение от лун холодной и нагретой – известно. Так без особых хлопот можно было бы узнать величину паразитного радиоизлучения.

Но простота и тут только кажущаяся. Диск надо разогревать равномерно по всей поверхности, а как это осуществить? Вмонтировать электрические спиральки по всему телу диска? Вряд ли это даст равномерный нагрев. В общем проблема разогрева искусственной Луны не решена. Опыт не поставлен. Возможно, мы узнаем о нем в скором времени.

А пока ученые подготовились к многократным операциям с диском, дыркой и сплошной стенкой.

Основные измерения начались. И снова неприятность. Оказалось, что работе на самых коротких волнах очень мешает земная атмосфера. Слабое радиоизлучение Луны на этих волнах поглощается в парах воды, а выделить с нужной точностью остаток его на фоне помех не удается. Пришлось везти радиотелескопы на склоны Эльбруса, там на высоте 3200 метров нашлась удобная площадка. Но выяснилось, что и эта высота недостаточна. Горьковчане отправились на Памир, где воздух суше, чем в Сахаре. И здесь на высоте 4200 метров радиоастрономам, наконец, удалось провести наблюдения.

И вот настало время делать выводы из всей серии необычных экспериментов.

Замерив с большой точностью величину радиоизлучения, испускаемого различными слоями лунной поверхности, ученые определили многие характеристики лунного вещества – его плотность, теплопроводность, электропроводность, и даже смогли оценить его минералогический состав и структуру. Теперь стало ясно, что никакой шубы, покрывающей почву Луны, не существует. Поверхностный слой нашего спутника довольно однороден и на глубину полутора метров сохраняет свои свойства неизменными. Расчеты показали, что плотность верхних слоев лунной породы почти в два раза меньше плотности воды. Следовательно, это не может быть обычная пыль, а тем более гранит или гнейс. И в определении теплопроводности лунного вещества ученые раньше ошибались. По новым расчетам, она в 50 раз больше той удивительно низкой величины, которая была подсчитана ранее (правда, она все равно в 30...40 раз ниже, чем теплопроводность любой из земных пород). И совсем не совпадает с теплопроводностью пыли в пустоте.

По мнению горьковских радиоастрономов, поверхность Луны должна быть более всего похожей на пемзу или пенобетон. Это твердое, очень пористое вещество с тонкими, но крепкими перегородками. Прочность пористой лунной почвы настолько велика, что ее свойства не изменяются вплоть до глубины в 20 метров. Недавно в нашей стране было получено нечто подобное. Расплавляя вулканическую породу и смешивая ее со специальными добавками, которые вызывают бурное выделение газов, инженеры создали новый строительный материал. В застывшем виде это очень легкая и прочная масса, прекрасный теплоизолятор. Если же выкачать газы, заполняющие его поры, то его теплопроводность, еще более уменьшившись, приблизится к теплопроводности лунной почвы.

– Если немного пофантазировать, опираясь на факты, – говорит Всеволод Сергеевич Троицкий, – то поверхность Луны нужно представлять себе похожей на унылую пустыню. Представьте застывшее море при обычном волнении в 1,5...2 балла. Так, если судить по сходству отражения радиоволн от морской и лунной поверхностей, выглядит шероховатая лунная почва. Возможно, однообразный пейзаж кое-где у подножий гор и возле кратеров разнообразится нагромождением камней и обломков, похожим на известный каменный «хаос» у входа в Алупкинский парк.

В общем будущие космонавты не утонут в океане пыли, – добавляет он, – опорой им будет слегка хрустящая, но твердая порода.

Так ученые узнали у радиоволн о внешнем виде лунной поверхности и о физических свойствах покрывающего ее вещества. Но для того чтобы ответить на вопрос: что представляет собой лунный камень, какова его природа? – надо знать его химический состав. А как его определить с Земли?

Лаборатория на вулканах

На этот вопрос у ученых сейчас «в ходу» несколько точек зрения. И одна из них – определение химических свойств лунной породы путем изучения ее оптических свойств и сравнения их с оптическими свойствами земных пород. Серьезные работы в этой области ведутся в Харькове под руководством Н.П. Барабашова и в Ленинграде – В.В. Шароновым и Н.Н. Сытинской.

Во взглядах этих школ есть некоторые различия. Харьковчане исходят из того, что лунная поверхность имеет крайне темную окраску. По образному выражению профессора Козырева, Луна «сложена из пород, отражающих свет так же мало, как свежевспаханное поле». Вот харьковские ученые и думают, что лунным веществом может быть туф – своеобразный продукт, образующийся на Земле в результате перестройки горных пород под действием воздуха и воды.

Ленинградские ученые основываются на том, что вещества, выбрасываемые вулканами: коричнево-красные, бурые, черные шлаки, тоже имеют по преимуществу темную окраску. Они, как и лунные породы, очень плохо отражают свет.

– Мы отнюдь не утверждаем, что лунная поверхность покрыта именно вулканическим шлаком, – говорит глава ленинградской школы, известный исследователь Луны В.В. Шаронов, – но мысль о наличии на Луне шлакообразного вещества вулканического происхождения весьма правдоподобна.

Чтобы проверить свои предположения, ленинградские астрономы решили исследовать действующие вулканы. Профессор Шаронов, астроном и альпинист Н.Б. Дивари и инженер А.В. Блазунов, захватив с собой специальные фотометрические приборы, отправились в один из немногих районов активного вулканизма в нашей стране – на Камчатку. Они решили вести исследования на склонах действующих вулканов – Авачинского и Ключевского. Цель ученых была – сравнение ландшафта земных вулканических областей с тем, что астрономы видят на Луне.

Об этой экспедиции Шаронов рассказывает: – Дождливый климат Камчатки очень мешал работе. Дело в том, что отражательная способность любого материала в сухом и мокром виде различна. Естественно, что для сопоставления с безводной Луной, где грунт всегда совершенно сух, годятся только данные, полученные при сухой погоде. Кроме того, сама методика измерений требует безоблачного неба и солнечного освещения. И все-таки нам удалось собрать обширный материал. Он будет пополнен исследованиями образцов в лаборатории.

Обработка материалов – дело длительное, и пройдет еще некоторое время, пока ленинградцы сделают окончательные выводы.

«Но уже сейчас можно сказать, что так называемый вулканический пепел едва ли существует на Луне в сколько-нибудь значительных количествах, – пишет в одной из своих статей Шаронов, – во-первых, у пепла сравнительно светлая окраска; во-вторых, это материал рыхлый, он легко осыпается и поэтому не может дать покрова с той ноздревато-изорванной структурой, которую, как говорят исследователи, мы должны встретить на лунной поверхности».

Лунит

У горьковских ученых свой подход к решению проблемы. Они считают, что оптический метод в данном случае ненадежен. Если верить ему, то пески разного цвета, белая и черная пемза, обладающие различной отражательной способностью, не одинаковы по своему химическому составу, а совершенно различны. Это, конечно, неверно. Их состав в основном одинаков, а окраска целиком зависит от ничтожных примесей, не влияющих на другие свойства.

Сравнивать земные и лунные породы по теплопроводности? Тоже ненадежно. Хоть радиоастрономы и научились мерить теплопроводность лунных пород очень точно, но она зависит не столько от химического состава, сколько от структуры и степени пористости.

По плотности? Это тоже ничего не скажет. Так существует ли вообще какая-нибудь зацепка для опознания химического состава лунного вещества? В.С. Троицкий считает, что такой зацепкой может быть сравнение степени затухания радиоволны при прохождении ее через земное и лунное вещество. Верным критерием считается даже и не самое затухание, не потери энергии радиоволны, а особое число, характеризующее эти потери, – угол потерь. Его величину в лунной породе горьковчане определили из наблюдений радиоизлучения Луны. Для того чтобы определить, какая из земных пород обладает этой же характеристикой, пришлось перебрать и исследовать тысячи образцов. Из карьеров и музеев Армении были собраны самые различные минералы, а также каменные метеоры и тектиты. Их сопоставляли, сравнивали, исследовали радиоволнами различной длины.

После двух лет работы горьковчане окончательно убедились, что лунное вещество по своему химическому составу не похоже ни на туф, ни на шлак. Ближе всего оно к... граниту, диориту, липариту, габбро, нефелиновому селениту.

– Сейчас, – говорит Троицкий, – можно уже достаточно определенно сказать, что верхняя порода Луны содержит 60...65 процентов окиси кремния (минерал кварц), 15...20 процентов окиси алюминия (минерал корунд). Остальные 20 процентов составлены из окислов калия, натрия, кальция, железа и магния. Значит, лунные породы имеют тот же химический состав, что и земные. Но, в силу лунных особенностей – отсутствия воды и воздуха, из-за воздействия резких колебаний температуры – эти породы находятся в необычном для Земли пористом состоянии.

Особенно интересно, что все наблюдения свидетельствуют о том, что в среднем свойства вещества на всей поверхности Луны, – и на ее «морях» и на материках – почти одинаковы. Теперь можно твердо сказать, что морей пыли на Луне не существует.

Так радиоастрономы опознали лунное вещество. Опознали дистанционно, на огромном расстоянии от Земли, словно у себя за лабораторным столом!

Горьковчане много спорили и о свойствах лунного вещества и о том, как назвать его. Ведь судьба его похожа на судьбу вещества солнечного – гелия. Обнаружив гелий впервые на Солнце, люди дали ему имя «солнечный», не подозревая, что он равноправный житель Земли. Лунное вещество по своим физическим свойствам – продукт истинно лунный, и его имя, конечно, должно отражать его сугубо лунную сущность. Горьковчане устроили настоящий конкурс, чтобы дать имя своему детищу. Победило нежное «лунит». Так горьковские физики и назвали лунное вещество.

Но на этом работы по исследованию Луны не прекратились. Радиоастрономы решили продолжать зондировать Луну вглубь, исследовать излучение более глубоких слоев ее почвы. Сравнив показания радиотелескопов, принимавших радиоизлучение на различных длинах волн, они пришли к поразительному выводу: недра Луны горячие!

Да и какой другой вывод можно было сделать, если на глубине в 20 метров температура оказалась на 25 градусов выше, чем на поверхности. По расчетам, на глубине 50 километров она равна 1000 градусам!

Если Луну греет только Солнце, то в глубине ее не может быть теплее, чем на поверхности. Значит... Значит, Луну греют ее недра. Это окончательно доказало, что Луну нельзя назвать полностью остывшей.

И что особенно интересно: поток тепла, идущий из недр Луны через каждый сантиметр ее поверхности, оказался таким же по величине, как и у нашей планеты. Для космогонии это очень важно.

Радиоастрономы, изучая Луну, получили еще одно подтверждение теории происхождения планет, созданной О.Ю. Шмидтом.

В соответствии с этой теорией все планеты и их спутники образовались в результате концентрации холодного метеоритного вещества, которое в весьма отдаленные времена сравнительно однородно заполняло окрестности Солнца.

С течением времени в результате радиоактивного распада вещество, сосредоточившееся в небесных телах, нагревается. Степень нагрева зависит при прочих равных условиях от размеров планеты. Вероятно, Луна не имеет жидкого ядра. Это подтверждается также отсутствием у нее заметного магнитного поля, что было установлено приборами, приблизившимися к ней на советских лунных космических станциях. Да, каждый новый факт о родстве и сходстве с Землей и другими планетами солнечной системы заполняет один из пробелов в биографии Луны.

Работа советских астрономов и радиоастрономов по изучению Луны в полном разгаре. Особенно большие возможности перед учеными открывает могучая космическая техника, способная доставить сложные приборы в район Луны и на ее поверхность.

После выхода первого издания этой книги прошло два года. Но за это короткое время ученые добились потрясающего успеха. 3 февраля 1966 года космическая обсерватория «Луна-9» совершила мягкую посадку на Луне! 2 июня этого же года прилунился и «Сервейер-1», а в конце года прилунилась и начала передавать панораму лунной поверхности «Луна-13».

После того как на Земле была принята панорама лунного пейзажа, окружающего станцию, стало ясно, что на поверхности Луны, во всяком случае, там, где прилунились станции, нет заметных следов пыли. Зато ясно видна изрезанная порами губчатая пемзоподобная поверхность, на которой разбросаны отдельные камни различного размера.

Теперь мы уверены, что космический корабль может безопасно прилуниться и стартовать в обратный путь, что космонавты смогут ходить по Луне.

Не будем же грустить о том, что лунная радиоастрономия уступает место лунографии, лунологии и другим лунным вариантам наук о Земле. Но изучение недр Луны еще долго останется задачей радиоастрономов. Первые посетители Луны, несомненно, начнут с других исследований, не требующих громоздкого оснащения. Ведь для бурения глубоких скважин требуются тяжелое оборудование и много энергии.

Поэтому радиоастрономы продолжают разведку, прокладывая дорогу космонавтам.

 

Сквозь «угольные мешки»

Оглавление

 

Дата публикации:

27 мая 1999 года

Электронная версия:

© НиТ. Раритетные издания, 1998

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2018
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика