Когда физики в цене - Ирина Львовна Радунская
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
— Наблюдения при «радиозаходах» окончательно отучили нас от мысли, что космос — пустое пространство, — вспоминает Колосов. — Честно говоря, когда начинали работу, я, как и многие, думал: что может в пустоте мешать распространению радиоволн? Записи самописца раскрыли удивительное разнообразие окружения планет, Луны и Солнца.
Американские радиоспециалисты тоже начали проводить сходные исследования по программе «Маринер». Часто работы шли параллельно, иногда мы опережали друг друга, но в общем результаты сравнивались.
Так было до тех пор, пока мы не использовали двухчастотный метод. Он уже применялся при первых запусках спутников для изучения земной атмосферы, однако требовал установки дополнительного передатчика.
Когда советская межпланетная станция отправилась в сторону Марса, на ее борту стоял дополнительный передатчик. Аппаратура наблюдения обогатилась двухчастотным интерферометром. В его задачу входило принимать радиоизлучение двух бортовых передатчиков и сравнивать результаты. Это не только сделало наблюдения более точными и детальными, но принесло сведения, которые прежний способ дать не мог.
Марс оказался не очень «контактным» — его разреженная атмосфера слабо влияет на распространение радиоволн. Это влияние можно было ощутить только при просвечивании атмосферы Марса в тот период, когда космическая станция оказывалась в зоне полутени за планетой. И тем не менее метод, использованный учеными, помог раздвинуть возможности наблюдения. Нам удалось прощупать ионосферу Марса до больших высот, чем американским специалистам. Это дает существенные преимущества при объяснении ее структуры.
Достоинства двухчастотного метода позволили обнаружить плазму на освещенной Солнцем стороне Луны — своеобразную лунную ионосферу. Высокая чувствительность разработанной в институте аппаратуры позволила определенно говорить о слое плазмы, окружающем освещенную часть лунной поверхности.
Сравнивая результаты радиопросвечивания атмосферы Марса с помощью передатчиков, установленных на борту аппаратов «Марс-2» и «Маринер-9». удалось измерить атмосферное давление вблизи поверхности планеты и установить, что его изменения соответствуют рельефу. Если к этому добавить и те сведения, которые получены с помощью радиолокации Марса (исследованиями руководил академик — В.1 Котельников), получается более ясная картина строения его поверхности. Установлено, что когда сигнал отражается от ровных участков, в спектре планеты нет изменений по сравнению с сигналом передатчика. Если же отражающая поверхность изрезана оврагами, горами, меняются спектральные и энергетические характеристики пришедшего на Землю сигнала.
Открылась широкая перспектива изучения поверхности Венеры, которая недоступна оптическим наблюдениям из-за плотного облачного слоя. Сведения, принесенные радиоволнами, были дополнены благодаря посадке станции на ее поверхность.
Кроме чисто практических результатов, которые дает знание ближайших к нам космических окрестностей, получен ряд интересных научных наблюдений. Так, например, искривление радиолучей в плотной атмосфере Венеры оказалось столь велико, что они зачастую не могут вырваться за ее пределы, происходит как бы захватывание радиоволн в ловушке атмосферы планеты.
Сейчас накоплен богатый объем наблюдений планетных атмосфер, их можно сравнивать между собой. У газовых оболочек Марса, Венеры, Земли много общего, много и различного, специфического. Особенно любопытный результат дает сравнение дневных ионосфер Марса и Венеры, которые, оказалось, отличаются незначительно.
Подверглась радиопросвечиванию и солнечная корона. Она состоит в основном из полностью ионизированного гелия, истекающего с поверхности Солнца, и движется по радиальным направлениям от него, подгоняемая «солнечным ветром». Он разносит солнечное вещество далеко вокруг светила, создавая неоднородную плазму. Тут и струи, и облака, и турбулентные всплески электронов. Получить возможность следить за этой бурлящей средой, влияние которой мы чувствуем на Земле, — большая победа науки.
Надо сказать, что случай движения космического корабля вблизи Солнца наиболее интересен и труден. Здесь на радиоволны и
на сам космический аппарат сильно влияет гравитационное поле светила. Если радиоволна проходит вблизи него, лучевая линия искривляется, наблюдается задержка радиоволны, ее запаздывание. Эти тонкие эффекты требуют особого искусства наблюдения. Изучение таких явлений важно для проверки общей теории относительности.
В результате этих работ родилась новая ветвь исследования космоса — радиоастрономия с помощью искусственных источников. В сочетании с традиционной астрономией, радиоастрономией, радиолокацией планет она, несомненно, раздвинет рамки знаний о Вселенной.
Странный аттрактор
От хаоса к порядку
Порядок и хаос. Среди понятий, выработанных человечеством, нет, пожалуй, двух более противоположных, более фундаментальных, изначальных. Каждому ясно содержание этих слов, вряд ли нужно объяснять, что есть порядок, а что хаос. Скорее, наоборот. Ссылаясь на них, можно объяснить значение и содержание других понятий. Например, что такое закон? В общественной жизни это правила поведения. Соблюдение их помогает поддерживать порядок во взаимоотношениях между людьми. Это может быть закон, зафиксированный в своде законов, или обычай, освящённый вековым опытом. Нарушение закона или обычая ведёт к хаосу.
В науке закон это словесное математическое описание процесса или явления. Закон — описанный порядок. Он поясняет, какое следствие можно ожидать после определённой причины. Если некое бытие по непонятной причине ведёт не к одному определённому, а к одному из двух или нескольких следствий, мы склонны видеть здесь отсутствие порядка, неполный порядок, шаг к хаосу. Такая ситуация сигнализирует: наши знания не полны, не выявлены некие, ещё скрытые, причины, нарушающие порядок.
Как многое в науке, корни этого поразительного открытия уходят вглубь астрономии прошлого века. Астрономы, рассчитывая движение планет и их спутников на основе законов Ньютона, вскоре убедились в том, что, хотя здесь всё ясно, кое-что отнюдь не просто. Более того, лобовой атакой здесь не добьёшься многого.
Вскоре выяснилась причина. Трудности возникали из-за того, что в закон тяготения входит не само расстояние между притягивающимися телами, а квадрат этого расстояния. Пока речь шла о движении одной планеты вокруг Солнца, эти трудности можно было преодолеть. Ясно, что следует ставить задачу точнее. Учесть влияние хотя бы одной ближайшей планеты.
Здесь астрономов ждало разочарование. Эта, казалось, лишь слегка усложнённая задача не поддавалась решению. Лучшие математики пришли к заключению о том, что эта задача вообще не имеет точного решения.
Так учёные впервые познакомились со знаменитой задачей о движении трёх тел, подчиняющихся законам Ньютона. С неразрешимой задачей трёх тел. Со временем математики разработали методы приближённого решения этой задачи в том важном для практики случае, когда масса одного из тел (Солнца) много больше масс двух других (планет). Наиболее употребительный из этих методов называют методом возмущений. Его суть состоит в том, что сперва решают задачу о движении двух тел одной из планет и Солнца,
