Лилия Алексеева - Небесные сполохи и земные заботы

• Название: Небесные сполохи и земные заботы
• Автор: Лилия Алексеева
• Издательство: Издательство "Знание"
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

В книге рассказывается о физических процессах, происходящих в ближнем космосе, о современных теориях, объясняющих эти процессы, включая полярные сияния, или, как они зовутся в просторечии, сполохи. Разгадать природу сполохов пытались давно. Так, одним из первых к правильному их пониманию подошел М. В. Ломоносов. Но только сейчас физики, имеющие в своем распоряжении самые современные средства изучения космического пространства, получили непосредственный доступ к объекту исследования, оказывающего, как выяснилось, влияние на многие стороны земной жизни. Для широкого круга читателей.

---

Наука стала буксовать.

Норвежец, автор «Королевского зерцала», живший в XIII веке, удивлялся, что люди, часто видевшие полярные сияния, не имеют четкого представления об их природе. Его соотечественник Ф. Нансен, составляя 750 лет спустя отчет о знаменитом дрейфе зажатого во льдах «Фрама», по существу, вторит ему: «Для объяснения причин северного сияния наши наблюдения дали так же мало, как и наблюдения других экспедиций». И это при том, что один из участников экспедиции — С. Скотт — Гансен по поручению Нансена специально следил за сияниями, которые, как отмечает Нансен, горели над «Фрамом» почти каждые сутки в течение трех долгих полярных ночей!

И что обидно, в массе материалов по полярным сияниям совершенно терялись наблюдения и научные выводы, намного опередившие свое время. Им суждена была лишь судьба подтвердить известное изречение: «Новое — это хорошо забытое старое». Взять ту же экспедицию Нансена на «Фраме»…

Всего несколько лет назад изображения аврорального овала, полученные с помощью спутников, открыли интересное явление, тонкое даже по понятиям современной космофизики: дуги сияний расходятся от обращенной к Солнцу, полуденной, точки овала, как усы у кошки. А вот что сообщает Нансен (его книга вышла в 1897 году под русским названием «В стране льда и ночи»): Скотт — Гансен наблюдал сразу после захода солнца, что «северное сияние распространялось от солнца по всему небесному своду, как полосы на внутренней стороне апельсинной кожицы». Это несомненно то же самое явление.

Впрочем, на это наблюдение Скотт — Гансена обратил внимание Д. И. Менделеев, составлявший программу русской арктической экспедиции. Он полностью занес его в свой конспект.

А сама идея аврорального овала! Мы уже говорили, с каким трудом пробивала себе дорогу идея «мгновенного портрета» системы полярных сияний в 60‑х годах нашего века. Но, по свидетельству А. Эгеланда, вывод о том, что полярные сияния образуют светящееся кольцо вокруг Северного полюса, содержался еще в диссертации, защищенной шведским ученым П. В. Варгентином более 200 лет назад! Не так уж много материалов было в его распоряжении, но он сумел обобщить их и сделать правильные выводы.

Однако впереди науку о полярных сияниях ждали два рывка. Один из них был связан с великим переворотом в физике, приведшим к появлению квантовой механики. В 1897 году Дж. Дж. Томсон, исследуя газовый разряд, понял, что существует элементарный носитель электрического заряда — электрон, который и вызывает свечение газа при разряде. X. А. Лоренц ввел представление об электроне в теоретическую физику. Нильс Бор сделал важный шаг к пониманию устройства атома, разобравшись, почему один и тот же атом может светиться разными цветами. Теперь ученые могли узнавать атом по его цветовой палитре — спектру (набору длин электромагнитных волн, которые может «высвечивать» атом, включая и те, которые не воспринимаются человеческим глазом).

Стало ясно, откуда берутся разные цвета, — вопрос, который безуспешно пытался решить еще Ньютон.

Ломоносов думал над происхождением цветов полярных сияний. Теперь, после знаменитого переворота в физике, все становилось на место. Стал ясен принцип свечения полярного неба, стало ясно, что свечение это вызывается отдельными заряженными частицами. Можно было выяснять и обсуждать происхождение и движение этих частиц, другими словами, исследовать процессы, текущие за экраном космического телевизора — над полярным небом.

Второй рывок — появление космических аппаратов, позволивших исследовать это все там, на месте.

4. Точки опоры

О, дайте точку мне опоры…

«Архимед», самодеятельная опера физфака МГУ

Майским днем 1961 года огромная толпа молодежи собралась на площади перед зданием физического факультета Московского государственного университета. Задние ряды ее теснились где–то у подножия памятника М. В. Ломоносову, основателю университета. Передние — прибились к нижним ступеням широкой лестницы физфака, поднимались по сторонам ее, как бы двумя теплыми ладонями охватывая небольшую площадку, на которой с микрофонами в руках стояли Нильс Бор и Лев Давидович Ландау. Сзади них толпились студенты и аспиранты в белых «античных» одеждах из простыней, поодаль на стульях сидели разного рода замечательные люди, приглашенные на праздник. Физфаковцы второй раз отмечали придуманный ими день физики — «день Архимеда». (Тогда еще не был введен профессиональный праздник ученых — День науки). За три года до этого, в 1958 году, комсомольская конференция физфака постановила: считать днем рождения Архимеда, а следовательно, и физики, 7 мая 287 года до нашей эры.

Мне повезло: я стояла прямо перед лестницей, откуда все было прекрасно видно. Живой классик казался мне, тогда студентке физфака, чем–то нереальным. Мы тут все — из настоящего, он же словно вернулся к нам на время из вечности. По масштабам нашей, еще коротенькой, жизни было трудно вообразить, что стоящий перед нами человек — подумать только, в 1912 году! — был гостем в лаборатории знаменитого Э. Резерфорда. Там к этому времени уже сложилось представление об атоме как о подобии Солнечной системы: массивное ядро в центре, вокруг него вертятся по своим орбитам «планеты» — электроны. Бор начинает работать над этой моделью, работает долгие годы, но все дальше уходит от нее. Признанным ученым выводы его кажутся дикими, природа открывается ему с неожиданной, квантовой стороны.

Нильс Бор был очень стар. Он говорил медленно, с хрипотцой, не сразу находя слова. «Отца» атомной физики, видимо, растрогал наш праздник, на глазах его были слезы. Энергичный и подтянутый Л. Д. Ландау переводил за ним: «…Я никогда в жизни не видел столько физиков сразу».

В эти годы наша наука была в моде. Вся страна любовалась изящными физиками — героями фильма М. Ромма «Девять дней одного года». В газетах тянулись бесконечные дискуссии о физиках и лириках. «Что–то физики в почете, что–то лирики в загоне», — отмечали поэты.

В целом на физфаке этой «выделенности» физиков или противопоставленности их кому–то не чувствовалось. Жизнь текла буднично, напряженно и очень интересно. «Лирики» в ней было с избытком. В 1960 году родилась на физфаке комическая «самодельная» опера «Архимед», написанная к физфаковскому празднику. Ее видел и оценил Нильс Бор. «Это остроумно, это замечательно, это что–то необыкновенное, — сказал он после просмотра. — Если студенты работают так же, как веселятся, то я спокоен за завтрашнюю физику». Опера так увлекательно и весело боролась с недостатками, вплоть до таких, каких не было, нет, не будет и быть не может, но с которыми все равно надо бороться (так было объявлено в прологе), что ее охотно смотрели не только физики. «Трех «Аид» за одного «Архимеда», — шутя сказал поэт К. М. Симонов, посмотрев нашу оперу. К 1980 году «Архимед» выдержал больше трехсот представлений в самых различных аудиториях.

Да, впрочем, отзвуки физфаковской лирики тех времен знакомы всем. Я слышала, как диктор, ведущий концерт по заявкам радиослушателей, объявил: «Популярный современный романс «Под музыку Вивальди» — и назвал имена Татьяны и Сергея Никитиных, физфаковцев того же поколения, работающих и сейчас по своей специальности. Часто исполняется по радио и телевидению «Песня о маленьком трубаче». Авторы ее — физики Сергей Крылов и Сергей Никитин.

Если чем и выделялись студенты–физики той поры, то активностью. Студенческие строительные отряды, например, придуманы ими.

Поехали мы во время летних каникул 1959 года, как традиционно ездили перед этим студенты, «на целину» — на сельскохозяйственные работы. Но с легкой руки секретаря комитета комсомола физфака Сергея Литвиненко часть из нас, работавших в Булаевском совхозе на севере Казахстана, стала первым в истории студенческим строительным отрядом (наши последователи почему–то грозно именуются «бойцами» ССО). Мы строили птичник из самана, работали в несколько смен, и те первые в моей жизни рабочие рассветы, когда земля кажется темной и плоской, а небо над ней — светлым куполом с яркими узорами облаков, запомнились на всю жизнь.

Прямо перед встречей с Нильсом Бором мы, тогдашние третьекурсники физфака, только что пережили распределение по кафедрам. Популярны были кафедры, где изучали фундаментальные вопросы теоретической физики. Шли студенты в «лазерщики» к Рэму — так называли на физфаке будущего ректора университета Р. В. Хохлова. Он совершенно четко ощущался в то время как центр, вокруг которого сплачиваются люди. «Табель о рангах» не отражала пока истинного значения Хохлова: защита докторской диссертации ему только предстояла, руководителем служебных подразделений он не был, и группа энтузиастов вокруг него лишь задним числом стала называться «лабораторией нелинейной оптики».