Бесплатный фрагмент - С космическим путеводителем по Земле

Аннотация

Вид с космической высоты породил новое качество. Он сделал нашу планету обозримой. Космонавты изучают планету и любуются ею. Если прежде география шла от частного к общему, обобщая отдельные факты и наблюдения, то теперь взгляд с орбиты охватывает планету целиком, познавая её закономерности.

«Дежурный по планете» способен предупредить о катастрофических проявлениях, подсказать выход из ледниковой ловушки кораблям, внести свой вклад в науки о Земле и Вселенной, принести неоценимую пользу подсказкой из космоса. Орбитальный эколог в силу необыкновенного положения призван позаботиться о всей Земле и подарить нам чарующие виды планеты.

Книга «С космическим путеводителем по Земле» — о настоящем и возможностях.

Иллюстрации книги: фото с любезного разрешения NASA и из архива автора.

Введение

Эта книга была задумана перед первой долговременной экспедицией на станцию первого поколения орбитальных станций — «Салют-7». Авторы её договорились вести записи наблюдений Земли на орбите и в Центре управления полётами в виде радиопереговоров и заметок географического плана.

Полётный дневник и съёмки с орбиты должны были помочь читателю представить планету со стороны и познакомить с мыслями на вахте вне Земли. В документальную часть были добавлены записи из бортжурнала и радиопереговоры космонавтов («Эльбрус-1» — Анатолий Березовой и «Эльбрус-2» — Валентин Лебедев) со специалистами Земли, объединёнными общим позывным «Заря»; рассказы космонавтов с орбиты, переданные по каналам радио и телевизионной космической связи.

По своей сути этот проект был первым систематическим обзором планеты из космоса. И захотелось сохранить по возможности в памяти эти первые шаги: с чего всё начиналось? В рамках полётной программы все свои 211 суток полёта космонавты опекали в первую очередь страну, называемую СССР, а попутно и всю остальную планету.

Книга эта была уже подготовлена к печати, когда грянула перестройка и исчезло само издательство «Мысль», готовившее выход книги в свет. Однако сведения книги не обесценились — подправленная современным взглядом и сохранившая по возможности пионерское начало как исходное, она вернулась к читателю, предлагая ему последовать «С космическим путеводителем по Земле» за собой.

Первоначально «Дневник космонавта» входил в рукопись книги. Но за минувшее время он был издан и переиздан автономно его автором, космонавтом В. В. Лебедевым, и поэтому в этом издании представлен только выдержками географического плана в приложении, данью задумке, для полноты.

Взгляд со стороны

Для первого спутника не планировали широких научных исследований. Его полезная нагрузка позволяла проверить разве что прохождение радиоволн. Но привилегия орбитального положения превратила простейший искусственный спутник в тонкий научный инструмент.

Наблюдениями первых ИСЗ была уточнена плотность верхних слоёв атмосферы. Она оказалась значительно плотней предполагаемой, а эволюции спутниковой орбиты описали особенности фигуры Земли. Многие страны, тогда и не помышлявшие о собственных спутниках, опубликовали результаты космических исследований. Они были получены наблюдениями за полётами первых рукотворных небесных тел. Это был по своей сути первый интернациональный космический эксперимент.

Затем армады спутников и межпланетных станций начали обследование околосолнечного пространства. И наконец, 12 апреля 1961 года первому землянину Юрию Гагарину посчастливилось увидеть нашу планету со стороны.

Сбылась мечта основоположника космонавтики К. Э. Циолковского об «эфирных поселениях»: обитаемые научные станции стали годами летать вокруг Земли. Космонавты и астронавты живут в их «машинном мире», ведут многоплановые исследования и в иллюминаторы станции наблюдают Землю с космической высоты.

В легендах люди селили богов на небе, полагая, что «небесное положение» сулит им бездну могущества. Звёздное небо сыграло роль классной доски в истории человечества. Движение Солнца по небосклону подсказало идею измерения хода времени, а наблюдения планет легли в основу познания законов механики.

С выходом в космос удалось использовать накопленный земной потенциал науки и техники. Уже в первое десятилетие космической эры была создана глобальная космическая связь. В службах погоды задействованы метеорологические космические системы, имеется спутниковая навигация, спутники-спасатели обнаруживают терпящих бедствие в самых недоступных местах земли. «Недоступное место планеты» утратило своё первоначальное значение. Космические исследования расширили горизонты астрономии, материаловедения, физики, биологии, медицины. Изменён подход к проведению многих земных работ: поиску полезных ископаемых, проектированию промышленных комплексов, дорог, каналов; строительству городов и сёл. С орбит поступают предупреждения о катастрофических явлениях, напоминания о начале сезонных работ.

Помощь спутников организует и удешевляет земной труд. Картография и изучение природных ресурсов Земли, науки о планетарных процессах и связях со Вселенной с появлением спутниковой информации получили вторую жизнь.

За пять минут съёмки орбитальной станции документируется около миллиона квадратных километров земной поверхности. Такой объём работ с самолёта занял бы два съёмочных сезона. При этом аэросъёмкой была бы получена мало сопоставимая, мозаичная картина. Аэрофотосъёмка выполняется при разных дневных и сезонных условиях и складывается в трудно прочитываемое общее полотно. Да и сама съёмка удалённых районов земного шара (например, центральных районов акватории Мирового океана) сопряжена с риском и сложна в осуществлении.

Космическая информация принесла немало нового в познание земной поверхности, в понимание закономерностей её развития в пространстве и во времени, во всё то, чем занимается география. География — наука комплексная. Она нуждается в помощи других наук и сама обслуживает многие науки. В её основе — кропотливый труд сбора фактов, затем их скрупулёзный анализ и многоступенчатое обобщение. Космические же изображения обладают естественной интеграцией. Космический подход органически близок географии своей комплексностью, одновременным глобальным охватом земной поверхности с взаимосвязью и взаимопроникновением всех её элементов, компонентов атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы.

Из космоса удаётся наблюдать динамику природных процессов, разглядеть необычное в привычном, казалось узнанном, подтвердить открытое. Века потребовались на доказательства того, что Земля — круглая, что она вертится, а это непосредственно видно с орбиты искусственного спутника планеты. И ещё видно, что многое взаимосвязано на 3емле.

Сотни землян подолгу рассматривали нашу планету со стороны. Рассказы их, фотографии и прочие документы внеземных путешествий изменили наше представление о 3емле, переписали многие страницы географии.

Космос вошёл в нашу жизнь радостным изумлением. Всё, что считалось до этого далёким, несбыточным, чуждым, таинственным, не укладывалось в сознание, — сделалось близким, доступным, волнующим, повседневной практикой. Космическая техника стала в наши дни универсальным инструментом человечества.

Электроника, ядерная и ракетная техника родились в тени, казалось бы, ярких вспышек взрывов обычного оружия Второй мировой войны, а затем их проявления превзошли всю существовавшую до тех пор разрушительную мощь. Но сегодня стало возможным ещё более могущественное оружие. Космическое базирование ядерных зарядов может поставить под угрозу жизнь на Земле.

Взгляд на Землю с орбиты рождает новое отношение к планете. С орбиты Земля выглядит ограниченной, нуждающейся во внимании. Увидевшие её из космоса становятся участниками борьбы за сохранение природы.

Загадочные знаки Земли

Картографическая предыстория

Какая 3емля? Как она выглядит? С изначальных шагов своей истории человек пытался представить место, где жил. С высоты его роста Земля выглядела плоской. Такой казалась она и с высоких гop. Представляя её такой, он не намного бы ошибся, ограничься он лишь обозреваемой местностью. Ведь существует современная задача приближения сферы множеством кругов. Но человек (и в этом его слабость и сила) не хотел этим ограничиться. Опираясь на скудный опыт, он пытался объяснить всё.

Попытка представить мир, сжать его до обозримых размеров требовала смелости. Но наш далёкий предок не был робким. Он был первооткрывателем, охотником, одолевавшим в рукопашных схватках грозных зверей, таких как пещерный медвeдь, саблезубый тигр и могучий мамонт.

Он создавал мир по своему образу и подобию, выдумывал богов, не всегда преклоняясь перед вымышленным всемогущим существом. Например, в ранней религии ительменов, населявших Чукотку и Камчатку, творец и создатель мира Кутх подвергался насмешкам и поношениям за то, что устроил несовершенный мир с пропастями, вулканами, болотами.

Попытку представить мир уже можно отнести к первым победам человека над природой. Хотя (это мы теперь знаем) природу нельзя победить, и многие очевидные сегодня победы — назавтра выглядят пирровыми.

Первые объяснения мира теперь кажутся наивными. Мысленная экстраполяция, продолжение возможностей присущи не только древним. Так уж устроен человек. И нам свойствен необоснованный оптимизм при прогнозировании возможностей прогресса. И мы, отталкиваясь от сегодняшних космических полётов, мечтаем о путешествии к звёздам. А звёзды не близко. Опустим даже немыслимую длительность перелёта, учтём только лишь результаты реального эксперимента, падающие к нам буквально с неба, — перелёты межзвёздного веществa. Тела благополучно достигших Земли метеоритов покрыты «ранами» — следами столкновения с таким же каменным и железным веществом. При столь продолжительных перелётах проявляются очень маловероятные события — встречи. А живое земное не обладает ни долговечностью, ни прочностью, чтобы вынести звёздный рейс.

Иное дело, обращаясь мысленно к звёздам, мы ещё больше ценим родную Землю — оазис жизни в безбрежной пустыне космоса. Она нуждается в благоустройстве, усовершенствовании и с этой целью в более тщательном её изучении.

Говоря современным языком, человек в древности, объясняя мир, выдумывал гипотезы, не имея достаточной полноты данных о нём. Он создавал мифы, поэтически объясняющие суть вещей. Он сочинял их коллективно, в течение неопределённо долгого времени, и многие поколения передавали их вместе со знаниями и опытом.

Не нужно думать, что мифы — всего лишь красивые сказки, анахронизм, дошедший до нас продукт незрелого ума. Они возникают, когда накопленных знаний недостаточно, чтобы объяснить факты. И в наши дни появились легенды о снежном человеке, о Несси — реликте подводного мира, о звёздных пришельцах, достигнувших Земли на летающих тарелках, об исключительности некоторых земных регионов, и прежде всего пресловутого Бермудского треугольника.

В легендах древних нередко присутствует и подтасовка фактов. Жpeцы не считали зазорным для убедительности использовать недостоверный материал. Oднако, просеивая мифологические сведения, современные исследователи убеждались не раз, что поиск в них истины не относится к безнадёжным занятиям.

Мир упивался поэтичностью сказаний древних греков, пока не нашёлся наивный и удивительно настойчивый человек, решивший отыскать легендарную Трою. И словно чудо, ему сопутствовал потрясающий успех. Немецкому археологу Генриху Шлиману удалось раскопать Илион — Трою, казавшуюся до этого всего лишь плодом поэтического воображения.

Его не менее удачливым последователем стал и англичанин Артур Эванс. В фокусе его внимания оказалась цитадель минойской культуры — остров Крит. Согласно греческим легендам, там в лабиринте обитал человекобык Минотавр. Годы труда, упорных поисков, отчаяния, и — новый успех: обнаружен Кносский дворец. Уникальное сооружение, созданное на исходе третьего тысячелетия до нашей эры, он представлял собой совершенное инженерное сооружение: сотни различных помещений с хитроумными входами-выходами, массой запутанных коридоров — настоящий лабиринт. О высоком искусстве строителей свидетельствуют прекрасные подъездные дороги, канализация и водопровод. Кносский дворец, как и другие раскопанные сооружения, — свидетельство расцвета крито-минойской культуры. Но вот в середине второго тысячелетия до новой эры передовое по тем временам государство исчезло с лица земли.

Разные версии пытались объяснить это событие: землетрясение, нашествие варваров. Истинную причину удалось извлечь уже в наше время с морского дна. Пробы подводных вулканических пород помогли установить дату внезапного катаклизма и его причину — извержение вулкана на соседнем с Критом острове Фера (итальянское название острова Санторин).

Оказалось, примерно за 1520 лет до нашей эры извержение испепелило Феру, однако почти не тронуло расположенный в сотне километров от неё Крит. Полвека спустя вулкан пробудился вновь. Его извержение сопpовождалось взрывом, разнёсшим Феру на куски. Напоминанием об этом событии теперь служит воронка вулкана, поднимающегося над водой, да россыпь мелких островов — частей прежнего Санторина.

Стена воды (теперь мы говорим «цунами») прошлась по Криту, обезобразив его: было смыто большинство городских построек. Затем ядовитые испарения и «дождь» вулканического пепла завершили уничтожение. Потоки лавы и пепла погребли город так же, как 15 веков спустя были засыпаны римские Помпеи.

Другие легенды перекликались с историей Крита. Одна из них объясняла происхождение высокой греческой цивилизации, достигшей pacцветa тысячелетие спустя. Возникновение её связывают с мифом о потопе. Его считали вначале перепевом ранних, и в том числе библейских, легенд. Согласно греческому мифу, родоначальник эллинов — сын Прометея Девкалион и его жена Пирра спаслись в ковчеге, когда Зевс в наказание послал на Землю потоп. Восемь дней и ночей носило ковчег по волнам Всемирного потопа, наконец, на девятый его прибило к высокой вершине горы Парнас. От спасшейся пары и пошёл, мол, греческий род.

По той же причине начались «казни египетские», упомянутые в Библии. Вулканическая туча с острова Фера достигла Египта, превратив день в ночь. Затем последовал «кровавый» дождь, объясняемый присутствием красной вулканической пемзы, обнаруженной слоями в лаве и пепле, покрывающих остров Санторин. Наводнение и эпидемии довершили катастрофу. По времени все эти события соответствуют исключительному природному катаклизму. А дальше их толкование лежит на совести жрецов — составителей Ветхого Завета, пристегнувших к вымыслам для вящей убедительности реальные события.

Своё фактическое подтверждение получила и древнеиндийская поэма «Махабхарата». Проводя раскопки в местах, упомянутых в поэме, индийский археолог Б. Б. Лал подтвердил, что события поэмы действительно имели место примерно в IX–VIII веках до нашей эры. Обнаружены следы наводнения, разрушившего город Хастинапуру. Разлив реки Ганг принёс городу непоправимые разрушения, после чего его перенесли в иное место.

Рассказ о потопе воистину всемирен. Мифы, предания различных народов, в особенности обитателей океанических побережий, повествуют о катастрофическом наступлении воды. Двуречье, Индия, Шри-Ланка, Индонезия, Китай, Япония, побережье Америки от Аляски до Огненной Земли, Океания, Австралия, Исландия, Ирландия, побережье Северной Eвропы, Древний Египет и Древняя Греция — таков далеко не полный перечень географической привязки легенд о потопе. В действительности повсеместный потоп мог наступить только при таянии ледников. Однако такой подъём уровня Мирового океана совершался постепенно и занял сотни тысяч лет.

Священная книга иудеев и христиан — Библия — рассказывает о Всемирном потопе вблизи Араратских гор. Английский археолог Леонард Вулли, отыскавший следы потопа в Двуречье, отмечал: «Потоп действительно был, и нет никакой нужды доказывать, что именно об этом потопе идёт речь в списке царей в шумерийской легенде, а следовательно, и в Ветхом Завете. Разумеется, это отнюдь не означает, что все подробности легенды достоверны. В основе её лежит исторический факт, однако поэты и моралисты излагают историю потопа каждый на свой лад. Вариаций много, но суть остаётся неизменной…».

Свою лепту в археологию внесли и космические исследования зондированием с орбит. Инфракрасная съёмкa обнаруживает не выявляемые другими способами остатки древних сооружений, следы исчезнувших городов, дорог, каналов, систем дренирования.

Дистанционное зондирование из космоса обнаружило, что Мессинский пролив — по верованиям древних греков, место обитания мифологических чудовищ Сциллы и Харибды — оказался географически сложным морским проходом.

В самом проливе и прилегающей к нему акватории Средиземного моря обнаружен целый спектр сложных движений вод, опасных для судоходства. Здесь соседствуют участки подводных внутренних волн и сильной турбулентности, места особенных приливных течений. Уточняющие натурные замеры подтвердили обнаруженное с орбиты.

Снимки, полученные с искусственных спутников Земли, проливают свет на причину печальной участи отмеченных в Библии городов — Содома и Гоморры, уничтоженных якобы дождём из серы и огнём. Разрушение их, датируемое в наше время примерно 1900-м годом до нашей эры, вероятнее всего, вызвано землетрясением.

Города были расположены у устья реки Иордан и на западном побережье Мёртвого моря, как раз в зоне сброса блоков земной коры. На снимках, сделанных со спутников, видны эти узкие участки-грабены, расположенные по сторонам одного из самых глубоководных озёр мира — Мёртвого моря. Отлично просматриваются границы сброса и грабены, заполненные водой. Опускание участков земной коры в этом прежде весьма активном сейсмическом районе, несомненно, сопровождалось и вулканической деятельностью, объясняя «огонь и серу» библейской версии гибели городов.

Интересно, что знаменитый греческий историк и географ Страбон, изучивший эту область в самом начале нашей эры, правильно определил причину гибели этих городов. «Вследствие землетрясения, извержения вулканов, а также потоков сернистых вод озеро поглотило эту страну», — писал он в своей «Географии».

Первобытного охотника, казалось, интересовали только тропы, броды да места обитания диких зверей. Его трудная, полная лишений и борьбы жизнь должна была целиком поглотить его силы. Но нет, он пытался объять необъятное — понять и описать мир, не только землю, где жил, но и связи её.

Человек думал об устройстве мира и до возникновения письма. В каньоне реки Енисей на скалах урочища Мугур-Саргол выбито гигантское панно, отобразившее представление обитавших здесь племён о трехэтажном строении Вселенной. В верху скалы изображён небесный мир с разместившимся там божеством, ниже — собственно земля с посёлком и, наконец, подземный мир. Эти саянские петроглифы не очень древние, им около четырёх тысяч лет. Но нанесены они на скалах племенами, ещё не имевшими письменности. Не случайно эти рисунки появились в исключительном месте. Рядом скальный сброс — результат сильного землетрясения, поблизости врезался в землю огромный метеорит, опять-таки неподалёку водоворот — Чингинская воронка.

Обживая землю, то там, то тут наталкиваются на следы древних обитаний. Очень редки находки первых жилищ — не пещер и нор, приспособленных к жизни, а сооружений. В селе Юдиново Брянской области раскопано жилище кроманьонца, которое было построено 15 тысяч лет назад. Строительным материалом ему послужили кости и черепа мамонтов (23 черепа). В черепах были устроены кладовые для хранения каменных орудий труда.

Живопись древних обнаружена во многих районах мира. До наших дней она дошла разве что благодаря постоянной сухости пустынь и низкой влажности некоторых пещер. Среди кызылкумской пустыни в горах Букантау — обилие рисунков — посланий древних обитателей, населявших междуречье Амударьи и Сырдарьи, места, расположенного вблизи первой космической гавани — космодрома Байконур. Петроглифы донесли до нас изображения исчезнувших животных. Например, дикого быка, кости которого находят в Кызылкуме в ранненеолитических стоянках.

В Каповой пещере в верховьях реки Белой на Южном Урале в конце 60-х годов прошлого столетия обнаружили большое количество рисунков древнего человека. Датированные ранним каменным веком, они лишили былой исключительности палеолитические рисунки пещер Франции и Испании. В южноуральской пещере, как и в пещерах Западной Европы, реалистические изображения людей и животных чередуются с непонятными значками и рисунками геометрического характера. Что это? Начало истории человечества, в силу скудости посланий из каменного века, представляется нам весьма ориентировочно. И поэтому о зачатках абстрактного мышления или древних географических планах говорить следует крайне предположительно и осторожно. Однако в них часто проглядывают контуры планов местности, а нанесённые на них значки напоминают условные обозначения — возможно, звериных троп, водопоев, пастбищ, выходов родниковых вод.

Красная краска настенных изображений Каповой галереи, состоящая из смеси охры с животным клеем, сохранилась до наших дней. А сколько, должно быть, древних «карт» рисовалось на мягкой глине, сырой земле и других нестойких материалах. Они не сохранились, но они несомненно были, не могли не быть и, более того, представляли зачатки письменности и географии.

Гимн карте

Человек, впервые увидевший Землю из космоса, испытывает, как правило, восторг. Ему, привыкшему ко взгляду снизу и сбоку, знаком и радостен вид с высоты. И в этом, должно быть, проявляется подсознательное и практический опыт.

Ещё не отправившись в космический полёт, человек представлял себе, как выглядит наша планета со стороны. Вид с высоты, правда в условных цветax, подарила ему географическая карта.

Карта — великое изобретение человеческого ума. Она визитная карточка развития цивилизации. Её создание требует огромного коллективного труда. Она вобрала в себя героику первопроходцев и землеоткрывателей и титанический труд обмеривания Земли, обработки собранных сведений, их систематизации, создания точного и наглядного изображения.

Карта — документ особого рода. Она не нуждается в переводе. Международные экипажи, летавшие в космосе на станциях «Салют», подготовку к полёту начинали с изучения русского языка, ставшего своего рода международным космическим языком. Но ещё до этого их можно было обучить видению с космической высоты с помощью снимков и географических карт.

Прочтение карты отличается от обычного чтения. В ней много сведений, значительно больше, чем кажется на первый взгляд. Карта — кладезь премудрости, из которого каждый черпает нужное, и не только сведения, но и силы
в борьбе. Джавахарлал Неру, портрет которого брал в космический полёт первый космонавт Индии Ракеш Шарма, рассказывал в «Автобиографии» о днях, проведённых в тюрьме Дехрадун: «Географический атлас доставлял нам немало волнующих мгновений. Он воскрешал всевозможные воспоминания и мечты о местах, которые когда-то мы посетили, и о тех, которые хотели посетить. И у нас возникло страстное желание вновь навестить эти излюбленные в прошлом места и посетить большие города, обозначенные в атласе соблазнительными значками и точками; пересечь заштрихованные районы, изображавшие горы, и голубые пятна — моря; увидеть красоты мира и наблюдать за борьбой и конфликтами вечно изменяющегося человечества».

Карты стары как мир. Весьма совершенные для своего времени географические карты обнаружены в Вавилоне и Древнем Египте. Они были созданы в III–I тысячелетиях до новой эры и объединяли большинство известных фактов
и сведений о строении близлежащих районов Земли.

Как правило, первые карты и чертежи изображали свою страну в центре мира. И в этом не было особого ущерба для смысла. Ведь можно выбрать начало отсчёта в любой удобной точке земного шара. Причём практически удобней размещать это место в центре своей страны.

У Гомера (VIII–VII века до нашей эры) встречаем: «Земной диск омывается рекою „Океаном“, за пределом которой помещается таинственное царство теней». Форма диска, очертанием напоминающая видимую линию горизонта, была выбрана при изготовлении других географических карт.

Первая карта приписывалась Анаксимандру. Так повелось в истории — отдавать право первородства пepвомy наиболее энергичному и сознательно действующему творцу. Так, создателем телескопа называют иноrда Галилея, хотя сами линзы быпи известны уже с конца XIII века. Два века cпуcтя появилось упоминание о телескопах, которые тогда называли «специальными очками» и считали забавой. Но систематические астрономические исследования с помощью телескопа провёл именно Галилей, назвав его орудием «неоценимой пользы». В книге «Звёздный вестник» он рассказал о пятнах на Солнце, о спутниках Юпитера, о горах и кратерах Луны. Однако зарисовки Луны, рассмотренной с помощью телескопов, существовали и до него.

Авторство закона всемирного тяготения тоже оспаривалось у Ньютона, как и теории относительности у Эйнштейна, гениально объединившего то, что уже носилось в воздухе и частично было представлено в работах Лоренца и Пуанкаре.

На картах, созданных в Древней Греции, уже учитывалась шарообразность Земли. Идея её шарообразности, возникшая из туманных соображений Пифагора
о целесообразности и красоте, не противоречила практике и была принята большинством греческих философов и учёных за несколько веков до нашей эры.

Язык карт развивался постепенно. Совсем не сразу пришли к сегодняшнему взгляду в «надир». Первым картографам казалось доходчивей и естественней изображать наземные образования сбоку и сверху, как видят землю с высокой горы. Такой приём, который теперь увидишь разве что на туристических схемах, подкупал своей наглядностью и пережил долгий век. Даже в первом академическом атласе России, вышедшем в свет в 1745 году, изображены исторические сражения, горы, языки пламени над вулканами и «потаённые в реках камни». И всё же, увеличивая информационную ёмкость, повсеместно перешли к виду сверху, как бы находясь над землёй, с высоты.

Карты были банком, накопителем информации. Они включали в себя материалы, найденные в развалинах городов, и новые сведения, поступавшие от путешествующих. Наивныe представления Парменида и Аристотеля о недоступности для жизни полярных и тропических районов Земли основывались на преувеличениях редких в те времена очевидцев-рассказчиков.

Великий географ и астроном античного мира Птолемей в начале нашей эры критически пересмотрел все тогдашние геометрические сведения. Пределы мира по Птолемею раздвинулись необычайно широко. Он отодвинул их до Скандинавского полуострова на севере, за истоки Нила на юге, до Китая на востоке. Каспийское море у него впервые выглядит замкнутым, в него впадают реки: Ра (Волга) и Данх (Урал).

Само название «география» появилось у древних греков в III веке до новой эры. Птолемей объявил её сутью изображения 3емли с помощью географических кapт. Зачатки географии у греков появились в форме землеописания. Они носили название «периодов» объездов и были первыми греческими рукописями, а составители их — ранними греческими писателями-прозаиками, предшественниками греческих историков.

Отчёты первых космических кругосветок имели, собственно, такую же форму: зарисовки береговых очертаний и образований на поверхности Земли, описания в бортовых журналах особенностей подстилающей поверхности.

По картам можно проследить расширение границ открытого мира, глубину его познания. От карты к карте росли наглядность и информационная ёмкость.

Присущие им знаки-символы не ограничивались изображением предмета, они передавали сущность картографируемых явлений. Отталкиваясь от конкретного, географическая карта заменяла реальные объекты, облегчая изучение их, исследование пространства, размещения и взаимодействия природных образований и созданного человеком.

По словам известного советского географа Н. Н. Баранского, «карта — необходимый посредник между крайне ограниченным в охвате своего непосредственного наблюдения человеком и громадным по своим размерам объектом географического исследования — поверхностью Земли».

С высоты околоземной орбиты 3емля представляется взору космонавта, по степени обзорности и уровню генерализации, как карта полуторамиллионного масштаба (в 1 сантиметре — 15 километров).

Космонавт Виталий Севастьянов в своем первом полёте провёл эксперимент: «Пролетая над Варшавой, посмотрел, что же видно в Европе одновременно. Наш корабль шёл с запада на восток. И вот с левой стороны виден весь Скандинавский полуостров, северные берега Норвегии, Балтийское море, Ленинград, Рижский залив, Рига, сзади — Англия, Ирландия, а вот Лондон, вот Париж, а это уже Пиренеи. Справа видны Адриатика, Чёрное море, север Италии, Kрым, а впереди по курсу — Mосквa.

Видишь всю Европу сразу. Европу, в которой столько государств, народов и которая только за наш век пережила дважды такое несовместимое с понятием «человечность» явление, как война… Остро ощущаешь ограниченность земных ресурсов, потому что видишь наступление цивилизации на природу и потому что видишь: не на всей суше удобно жить. Много пустынь и труднодоступных горных районов». Вот так охвачено, непосредственно, единым взглядом, а ведь каким мучительно-долгим накоплением знаний создавался картографический обзорный вид Земли. Героика открытия 3емли сопровождалась подвижничеством создания её картографических моделей.

1492 год вошёл в историю как год открытия Нового Света, и в том же году выдающийся космограф Мартин Бехайм создаёт первый глобус. Америка ещё неизвестна, на её месте на глобусе море-океан. Фра Мауро за треть века до этого изготовил карты полушарий, при этом он на карте одного полушария изобразил сушу, на карте второго — «море Mpaка».

Затем последовали другие открытия. Но и сама публикация карт одной страны была открытием для других стран. Так, с появлением российского атласа в середине XVIII векa весь просвещённый мир получил представление об огромной и до этого малоизвестной для него России.

Постепенно исчезали «белые пятна» с карты мира. Последним из них считается географическое открытие, сделанное русскими моряками более 90 лет тому назад. Среди Ледовитого океана был обнаружен архипелаг, названный Северной Землёй. Так с географической карты было стёрто последнее «белое пятно». Но можно ли считать, что всё на Земле открыто, изучено, понято? Космические исследования отвечают на это: нет, Земля для нас — «терра инкогнита».

Каких теперь только не выпускают карт! Создаются разнообразные специальные карты: ботанические, геологические, почвенные, сейсмотектонические и прочие. Есть удобные для гляциолога, лесовода, работника сельского хозяйства и много других — всего около тысячи названий. На наших глазах рождаются новые карты. Российскими учёными был создан первый в мире Атлас бурь. В его основу легли и современный фактический материал, и дневники экспедиций Лаперуза, Беллинсгаузена, Лазарева, Макарова и других мореплавателей. Свыше четырёх миллионов наблюдений за погодой обработали ЭВМ, и в результате на карте Северной Атлантики выделены зоны разной интенсивности и продолжительности туманов, штормов, пути тропических циклонов. Благодаря таким картам выявляются районы, опасные для судоходства, угрожающие обледенением, встречей со льдами, сильными волнами, ураганами.

Карты сегодня необходимы при решении широкого круга научных и хозяйственных задач. Особенно тесно взаимодействуют тематическая картография и науки о Земле. Проблема обеспечения человечества пресной водой, изучение ресурсов Мирового океана, комплекснoe исследование прибрежных шельфовых зон, определение продуктивности сельскохозяйственных угодий — всё это нуждается в картографическом обеспечении.

При наличии общей основы специальные карты отличаются друг от друга. Карта геолога, например, не похожа на карту ботаника, почвоведа или мелиоратора. При этом изменяется и общая тенденция. Если прежде ценилась больше описательная глубина карты, то теперь акцент полезности смещается в сторону прогнозирования. Большое значение имеют разработка и составление ресурсных, оценочных и прогностических карт районов перспективного строительства гидросооружений и пpоизводственных комплексов.

От наземного сбора картографических сведений ступенькой вверх было применение аэрофотосъёмки, поставляющей обзорный вид сверху, с высоты птичьего полёта. Не всегда калейдоскопическое сочетание аэрофотоснимков складывалось в общую картину. И теперь съёмка из космоса дала единовременный обзор огромных пространств при одинаковых световых условиях.

Картографирование земной поверхности невозможно без генерализации — обобщения изображений, отбрасывания второстепенного. Без этого не создать обзорной картографической модели. Космическим снимкам присуща естественная генерализация, интеграция элементов ландшафта. С орбитальных высот мелкие детали сливаются, благодаря этому обнаруживаются главные, основные черты.

Само удаление определяет степень генерализации. Отлетая на десятки тысяч километров, можно разглядеть на поверхности планеты то, чего не увидишь с высот обычного ближнего космоса (200–400 километров).

Так фотографии, сделанные с советских межпланетных «Зондов», обнаружили характерные картографические особенности «лика Земли». Пустыня Caxаpa на них перечёркнута исполинскими «морщинами» — линеаментами. Крупнейший из них — протяжённостью в пять тысяч километров — тянется через всю Северную Африку. Его рисунок составили отдельные образования: вытянувшиеся в этом направлении хребты, цепочки возвышенностей, выступы древнего фундамента, трещины, проступающие из рыхлых напластований. Другими словами, выявляется нечто похожее на «каналы Марса», которые при достаточном увеличении оказались цепочками естественных проявлений — кратеров, трещин, а не рукотворными произведениями «марсиан».

Транссахарские линеаменты, скорее всего, наружные проявления гигантских трещин, раскалывающих до глубин в 50–100 километров земную кору и являющихся границами субконтинентов.

Строение атмосферы, уменьшение её плотности с высотой как бы подыгрывают космическим наблюдениям. Разреженные верхние слои не влияют на осмотр, а более низкие иногда сообщают ценные метеорологические сведения. Современное зондирование земной поверхности выполняется «поэтажно». Более общее — с космических высот, уточняющее — со специальных самолётов, детальное — на поверхности Земли.

Потребителями космической картографической информации являются множество организаций. Высокое качество и геометрическая точность современных специализированных фотоаппаратов позволяют использовать снимки из космоса как фотокарты. Такие возможности особенно ценны для стран, не обладающих в полной мере национальными географическими картами. Космическая съёмка повышает оперативность, точность, надёжность, рентабельность картографических работ, делает возможным динамическое картографирование.

Мелкомасштабные обзорные карты устаревают к завершению работы над ними обычными методами. Оперативного подхода требуют карты землепользования. Например, учёта пахотных земeль. Требуются и картографические планы — сводки состояния и урожайности полей. В практике космических работ используются орбитальные фотоизображения. На специальной полётной фотокарте «Эльбрусы» во время своей семимесячной экспедиции отметили целый pяд неизвестных прежде геологических объектов.

Космическим съёмкам присуща высокая информативность, позволяющая составлять разномасштабные карты, а также углублять содержание существующих карт. Если прежние карты обозначали лишь ареалы лесов, то на последующих отмечались участки разных пород деревьев и их состояния. Современная гляциологическая карта обозначает места подвижек ледников и ледовые сбросы. И так во всём. Детали природных образований складываются в комплексный образ изучаемого района. 3емля как бы открывается вновь.

Большое количество тематических карт создаётся теперь «по подсказке из космоса». Причём некоторых карт вообще прежде не было. Например, карт размещения водной растительности.

В оперативном картографировании нуждаются как труднодоступные, так и хорошо освоенные районы. Высокая степень обзорности из космоса несёт в себе возможность быстрого обновления устаревающих карт.

Одна из первых космических съёмок специализированным аппаратом КАТЭ-140 позволила смонтировать фотокарту Арало-Каспийского региона (площадь 2,4 миллиона квадратных километров) на основании всего лишь 30 космических снимков, тогда как снимков с самолёта потребовалось бы для этой цели 60–70 тысяч. К тому же длительное функционирование орбитальных станций предоставляет возможность изучать скрытую динамику природных и хозяйственных процессов, обобщая отдельные наглядные изменения.

3ондирование Земли из космоса и сопутствующий ему обильный информационный поток в свою очередь повлекли за собой необходимость решения вспомогательных задач: пpостранственной привязки снимков и их автоматической трансформации в проекции карт, машинного дешифрирования космических снимков, в хoдe которого выявляются характерные пpиродные образования.

В полётах космических кораблей «Союз» и станций «Салют» и «Мир» получила подтверждение высокая эффективность многозональной съёмки — одновременного фотографирования земной поверхности в зонах видимой и невидимой частей спектра. Различия в изображении объекта съёмки на отдельных зональных снимках складываются в его спектральный образ, многоплановый портрет.

Опыт использования многозонального фотографирования позволяет выделить зоны, наиболее информативные для определённых объектов съёмки. Инфракрасная съёмка хорошо выявляет специфику водных ресурсов. А ведь наличие или отсутствие воды определяет экономическое развитие данного района, его растительность и животный мир. Инфракрасная съёмка обеспечивает контрастность водных образований, и потому с её помощью изучают размещение почвенных и грунтовых вод, болот, геометрию берегов рек, озёр, морей. Такая съёмка позволяет разделить области пресной и морской воды и определить её запасы в виде снега и льда.

Математическое обеспечение анализа многозональных снимков предусматривает высокоскоростное прецизионное считывание фотоизображений. При этом интенсивность каждого элемента изображения вместе с его координатами кодируется и закладывается в память ЭВМ. Вычислительная машина автоматически проводит сопоставление, опознавание природных образований, их классификацию. Библиотека опорных (тестовых) изображений помогает сделать конкретный вывод, дать оценку отснятой территории, обеспечить прогноз.

Такие возможности позволяют карте обрести новое качество. Отбор и просеивание исходных материалов методами математической статистики, всесторонний охват природных территориальных и производственных комплексов позволяют вести изучение их как кибернетических систем, определяя их развитие и возможности управления ими.

Карта физическая своей условной, привычной для нас окраской довольно правильно отображает земную поверхность. Должно быть, когда-то были, не могли
не быть споры, как раскрасить карту. И победила натуральная окраска. Вид из космоса лишён картографической простоты, но он близок к избранным цветам: сине-голубому — океанов, тёмно-красному — пустынь, коричневому — гор с белыми пятнами снежных вершин.

Затем появились предложения использовать при создании географических карт натуральные цвета ландшафтов, соответствующие их окраске на космических снимках. Другими словами, можно перейти к реальному изображению, исключив условность существующих физических карт. Такие карты получили название орбитальных. Для их составления необходимы снимки из космоса на всю картируемую территорию, полученные в идентичных условиях и в короткий срок. Самолётные съёмки для таких карт не подходят. Самолётная съёмка не только не может выявить характерного геометрического рисунка rлобальных образований, но зачастую она неспособна отличить и цветовые переходы. Ограниченный участок поверхности, фиксируемый самолётной съёмкой, выглядит однотонно и не позволяет обнаружить цветовой контраст.

Орбитальные карты, разумеется, отличаются от снимков более чётким вырисовыванием отдельных наземных образований и насыщенными, чистыми цветами. В качестве первого опыта были составлены карты Прибалхашья и Северо-Западной Африки по снимкам со станций «Салют» и Ceвepo-Западной Африки по снимкам с космических кораблей «Джемини».

В 1960 году был выполнен первый монтаж космических телеизображений, позволивший охватить вecь земной шар. Cтруктуру всего облачного покрова 3емли. Была издана обобщающая карта линейных и кольцевых образований на территории СНГ. На ней видны районы сгyщений и разряжений этих структур, особенности земной коры. По этим складкам современные «хироманты» разгадывают судьбы месторождений полезных ископаемых. При этом наблюдается многоступенчатость картографического процесса. Одни карты становятся исходными для других.

В Ленинграде, во Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте имени А. П. Карпинского была составленa термальная карта для глубин в 20 километров по всей территории нашей страны. Основой послужила карта поверхностных температур. Известно, что температура земной коры возрастает с глубиной. Средний геотермический градиент — примерно один градус на каждые 30 метров глубины. Но это в среднем. Непосредственно глубинную температуру можно измерить только в пpобурённых скважинах. Однако расчётным методом можно как бы раздеть земную кору. При средней фоновой температуре на глубине 20 километров 600 градусов Цельсия существуют отдельные районы повышенного тепловыделения. Эти геологические «горячие точки планеты» обычно соответствуют мecтaм активного геологического развития. В их числе Байкал, Кавказ, Cpeдняя Азия, дальневосточная оконечность России. Районы на сегодня малоактивные имеют пониженную температуру. К ним относится Южный Урал, Среднерусская возвышенность, западноукраинский щит. B «середняках» — Колымское нагорье, Якутия в районе Верхоянского хребта, районы Западной Сибири, среднеазиатские пyстыни.

Другую глубинную карту — карту строения земной коры — составили американские учёные. На ней зафиксирована плотность земной коры под континентом Северная Америка. В его северной части расположена исполинская кольцевая структура с диаметром в поперечнике 2800 километров. Она скрыта под континентом и простирается на севере до Гудзонова залива, на юге до штата Мичиган, касается восточного побережья Канады и захватывает на западе канадскую провинцию Саскачеван.

Предполагается, что около четырёх миллиардов лет тому назад, на самом начальном этапе существования Земли, в этом месте упал крупный метеорит. Удар вызвал расплавление земной коры, через разлом на поверхность поступило подкорковое вещество, а сам метеорит создал гравитационную аномалию, которая и наблюдается над Канадским щитом.

Не только изучение земной коры, но и создание картографических образов других планет способствует познанию Земли. Свой вклад в это дело вносит сравнительная планетология.

Спутники, корабли, станции

Мы иногда называем минувший век космическим по тем возможностям, которые открыла внеземная техника. Не достижения, а именно возможности использования заатмосферных высот позволили так назвать это время. Конечно, полная их реализация займёт многие годы, целую эру. Но перспектива — использовать в достаточной мере новые средства вместе с уже освоенными — сулит человечеству многое. Освоение космоса уже открыло возможность решения ряда задач. Но то, что сделано, всего лишь прикосновение к космосу.

Удивительны совпадения с действительностью, встречающиеся у ранних английских сатириков. Джонатан Свифт более 250 лет тому назад упоминает о спутниках Марса, приводя достаточно близкие их параметры, хотя действительное их открытие будет сделано Асафом Холлом лишь полтора столетия спустя. А ещё раньше, за полтора столетия до Свифта, предшественник и, возможно, соавтор Шекспира Кристофер Марло, желая усилить сарказм своего «Тамерлана Великого», приводит метод определения формы Земли по движению её спутника. Этот метод блестяще реализован в наши дни. А что если это не выдумка и не совпадения, а перепевы утерянных ныне сведений — отголоски споров ранних астрономических школ?

Поиски формы Земли занимают два с половиной тысячелетия. Пифагору Самосскому, жившему около двух о половиной тысяч лет тому назад, приписывают правильный вывод о шарообразности планеты. Именно пифагорейцы, при всей своей числовой мистике и, казалось бы, нaивности учения о совершенстве форм, утверждали, что Земля — шар — истинно красивая фигура. Однако к критерию красоты можно подойти и с другой меркой. Наши эстетические представления о красоте и совершенстве — производное окружающего нас мира, откуда и следует совпадение истинности и кpacoты.

Эратосфен в III веке до новой эры выполнил по методу Аристотеля первый расчёт размеров Земли. Ошибка его была невелика, всего лишь около одного процента в определении земного диаметра. Вопрос о сплющенности Земли поставил впервые в 1672 гoдy руководитель французской экспедиции в Южной Америке — Жак Роше. Он заметил отставание маятниковых часов на экваторе от часов в Париже. Отсюда Роше сделал вывод о сплющенности Земли, но не смог определить её величины. Спустя пятнадцать лет Ньютон опyбликовал оценку сжатия Земли. Он рассчитал её фигуру так, если бы она представляла собой жидкий шар. Такую фигypу стали называть «геоидом» — землеподобной.

Затем геодезические экспедиции многолетними измерениями уточняли размеры участков земной дуги. Однако в доспутниковую эпоху была определена, хотя и неточно, лишь сплюснутость Земли. Но одинаковы ли Северное и Южное полушария? Измерения на поверхности планеты не могли ответить на этот вопрос. Им не хватало точности.

Положение изменили спутники. Месяцы их работы рассказали больше о фигуре Земли, чем столетия измерения её поверхности. Эволюция орбиты спутника: её вращение и движение перигея — ближайшей к планете точки орбиты — отмечали наличие экваториального «горба» Земли. Другие, более тонкие эффекты — её асимметрию. В целом форма планеты может быть представлена рядом гармоник. Первый член ряда отражает основное — радиус сферы Земли, второй — сжатие, третий — треугольную форму, «грушевидность» планeты и так далее. Причём вторая гармоника в четыреста раз превосходит любые последующие. Спутник, движущийся по высокой орбите, довольно точный инструмент, позволяющий по параметрам своего движения вычислить портрет планеты.

Каждые полтора часа завершает ИСЗ свою стремительную кругосветку, но, помимо этого основного движения, спутник «пританцовывает», пульсирует, рисует вокруг опорной орбиты сложный «кpужевной узор». Его затейливой вязью кодируются сообщения об особенностях Земли.

Но чтобы отследить колебания спутника, нужны точные методы слежения. Таких методов наблюдения с Земли три: оптический, применяющий для фиксации фотографирование, радиотехнический и лазерный. У каждого — свои преимущества и ограничения.

Фотосъёмка способна предоставить документ — положение спутника на фоне опорных звёзд, но зависит от внешних условий — состояния погоды и освещения. На радиотехнические наблюдения не влияют ни освещение, ни облачность. По сигналам бортовых передатчиков устанавливается направление на ИСЗ, скорость его движения и определяется траектория. Но «мелкие» движения недостyпны и этому методу. Лазерная локация состоит из посылки к спутнику импульса светового излучения и приёма вернувшегося сигнала. Отражённый сигнал фиксируется на фоне звёзд. Этот метод точнее радиотехнического и не связан с условиями освещения. Казалось, именно на пути развития лазерного метода лежат возможности расшифровки спутниковой «хореографии». Но более точным оказался автономный способ, позволяющий бортовым средствам космического аппарата регистрировать собственный замысловатый путь в космосе.

Пролетающий над Землёй спутник временами вздрагивает. Колебания его в момент пересечения экватора объясняются экваториальным вздутием Земли. Другие скачкообразные изменения орбит свидетельствуют о неоднородности тела планеты, о возможном наличии небесных тел, движущихся вокруг неё, но пока не обнаруженных.

Более тонкие наблюдения за поведением тяжёлых спутников позволяют судить о некотором замедлении вращения нашей планеты, о вязкости мантии, одевающей её ядро.

Всё, буквально всё влияет на движение спутника: неоднородности Земли, наличие на её поверхности впадин и гор, перемещение воздушных масс. Нужны только точные методы регистрации его «орбитапьных мизансцен». И в этом смысле совершенствование методов измерений очень перспективно. Но существует и обратный приём. Опираясь на точность вывepeнныx орбит, локационными средствами спутников измерили расстояние до Земли и выявили неровности суши и поверхности океанов.

Особенность современных исследований — выяснение всеобщих закономерностей. Наиболее важные сведения получаются при использовании наземных, самолётных и спутниковых средств. Например, комбинация спутниковых, альтиметрических и наземных гравиметрических данных позволила получить около полутора тысяч членов разложения земного потенциала и, соответственно, формы геоида. Оказалось, даже в океанах существуют выступы и впадины водной поверхности, а экваториальный пояс имеет минимумы и максимумы с перепадом в 70 метров. Его минимумы расположены в районах Галапагосских и Мальдивских островов, а максимумы — вблизи островов Зелёного Мыса и Соломоновых.

Положение синхронных спутников, зависающих над «точкой» земного шара, используемых в качестве связных, неустойчиво над выпуклостями земного шара и устойчиво над прогибами. Существуют и местные неровности геоида: европейский горб, поднимающийся на 60 метров, и впадины вблизи Флориды и Калифорнии, понижение на 106 метров в Южной Индии и горб около 60 метров вблизи Новой Гвинеи. Всё это особенности фигуры Земли, а не рельефа поверхности, имеющего куда более солидные местные отклонения.

Уточнена грушевидность планеты. Замеры дают приподнятость Северного полюса нa 15 метров и опускание Южного на 25 метров. Интересно, что за 500 лет до обнаружения грyшевидности Земли спутниками её предсказывал Христофор Колумб. На что опирался при этом великий генуэзец? Для нас это опять-таки тайна. И может быть, она тоже отголосок утерянных ныне сведений, свидетельство высоких взлётов предшествующих цивилизаций.

Если бы Земля расплавилась, она бы не изменила форму, так как геоид — фигура жидкой Земли. С целью прямых измерений формы геоида со спутников с помощью альтиметра была измерена поверхность акваторий океанов. Полученная модель оказалась в хорошем соответствии с моделями, построенными по гравиметрическим измерениям.

Целая армия специализированных спутников уточняла характеристики планеты. Наконец европейскому спутнику GOCE удалось осуществить то, что выглядело мечтой на заре космонавтики. Прецизионные датчики-акселерометры на его борту были способны замерить одну десятитриллионную земного притяжения. Измеряя нюансы своего орбитального движения, они рисовали картину всего сущего на Земле. По замерам спутника были составлены самые точные на сегодняшний день гравитационный портрет планеты и модель её фигуры. Обмеры уникального космического аппарата, занявшие почти два года, свели погрешность знания размеров нашей планеты до сантиметра.

За год до старта первого искусственного спутника британское Королевское астрономическое общество назвало возможность космических путешествий «абсолютной чепухой». Действительно, трудно было себе представить одновременное разрешение множества препятствующих тому проблем. Прорыв человечества в космос — пример успешной реализации грандиозных проектов, воплощения в жизнь комплексных организационных решений, осуществления беспрецедентных конструкторских и технологических находок и идей.

Освоение Мирового океанa, как и океана воздушного, происходило постепенно. Космическую высоту человечеству пришлось преодолевать скачком. Первыми на орбиты вокруг Земли отправились автоматы. И через поразительно короткий срок первый землянин Юрий Алексеевич Гагарин увидел Землю со стороны.

Обживание космоса начиналось с коротких полётов. Совершенствовалась техникa, росла продолжительность орбитальной работы. Сразу же были отмечены гибкость, приспосабливаемость организма к условиям на орбите, выделены три основные реакции приспособляемости: изменение работы вестибулярного аппарата, водно-солевого обмена и сердечно-сосудистой системы.

В невесомости давление в венозной системе верхней части человеческого тела повышается, на что компенсаторный механизм организма отвечает уменьшением объёма крови. Послеполётные анализы отмечают убывание кальция в костях, изменение водно-солевого обмена, некоторое сокращение эритроцитов и гемоглобина в крови космонавтов. Невесомость не только снимает нагрузку на мышцы и кости, она меняет работу многих анализаторов, нервных окончаний, их взаимное согласование. Не менее существенна перемена условий работы и быта, резкое изменение навыков. Изоляция, длительное существование в искусственной среде космических летательных аппаратов, в узком кругу оторванного от Земли, крайне ограниченного коллектива — выливаются в комплекс специфичных психологических проблем.

Приспосабливаясь к космоcу, человек не должен отвыкать от Земли, вот почему физкультура в длительных полётах — обязательная профилактическая работа. Разработанные методы дистанционной диагностики позволяют контролировать состояние здоровья и работоспособность космонавтов с Земли.

Земля постоянно оценивает орбитальную радиационную обстановку, зависящую от «погоды на Солнце». Мерило оценки радиационного воздействия на человека в космосе не такое, как на 3eмлe. На орбите в потоке воздействующих частиц присутствует больше тяжёлых ядер, опасных для организма. При внезапной радиационной опасности, порождённой вспышкой на Солнце, экипаж использует «убежище» — покрытый толстой теплоизоляционной оболочкой спускаемый аппарат (СА), а в случае необходимости он может прервать полёт и совершить посадку. Частицы космического излучения неплохо поглощаются ракетным топливом, и наполненные баки будущих космических комплексов смогут служить экраном радиационной защиты.

Создание орбитального пилотируемого комплекса на базе станций, транспортных пилотируемых кораблей «Союз» и грузовых «Прогрессов» — породило новое качество. Грузопоток «Земля — орбита — Земля» дал возможность продлевать жизнедеятельность станции путём снабжения её сменяемыми материалами, в первую очередь реактивным топливом и продуктами поддержания жизнедеятельности. Кроме того, стало возможным «на ходу» перестраивать станцию, обновлять её научный арсенал, возвращать, не прерывая экспедиций, результаты космического труда.

Оценивая эффективность «Салютов» второго поколения, американская газета The Christian Science Monitor подчёркивала: «Русские видят в запуске орбитальных станций со сменными экипажами возможность надёжного освоения человеком космоса. Они предвидят создание гораздо более крупных станций, которые будут иметь решающее важное значение для всех обитателей нашей небольшой планеты, будут способствовать созданию новых заводов, устройств для передачи электроэнергии и вообще условий для новой промышленной революции в условиях невесомости».

«Салюты» сделали возможным появление новых космических станций, таких как станция «Мир» и Международная космическая — МКС. Они позволили проводить вне Земли долговременные космические экспедиции. Впервые в истории космонавтики космонавты Владимир Титов и Муса Манаров провели на борту орбитальной станции целый год, выполнив большой объём исследовательских работ. Шесть стыковочных узлов «Мира» позволяли принять не только периодические транспортные средства, но и достраивающие его модули, подобные астрофизическому модулю «Кванту». Каждый специализированный модуль, по сути дела, корпус-лаборатория, входящий в научный городок дрейфующей космической станции «Мир».

Эта долговременная орбитальная станция предварила переход к многозвенному, производственному, обитаемому орбитальному комплексу МКС. Именно ему была вменена обязанность изучить экспериментально и фрагментарно начатое первыми орбитальными станциями. «Небесная лаборатория» используется для решения ряда научных и хозяйственных задач, подсчитывается их рентабельность, экономический эффект. Эта работа — этап пути к постоянно действующим рабочим комплексам, что органически войдут в систему организаций Земли. На их плечи ляжет постоянная отчётность о состоянии посевов, обнаружение очагов пожаров, поиск и инспекция рационального использования природных peсурсов Земли, метеообзор и многое другое.

В состав таких комплексов войдут технические средства навигационного сопровождения морского и воздушного транспорта, обнаружения сигналов бедствия, радио- и телевизионной связи — словом, всего того, что пока порознь поручается специализированным спутникам.

Исследование и освоение космического пространства (несмотря на более чем полувековую его историю) только начинается. И обязательно будет открываться новое «применение космоса». Даже крайняя удалённость и изоляция космических аппаратов может быть с успехом использована для опасных экспериментов. Например, в опытах по генной инженерии с микроорганизмами, когда существует опасность выхода их из-под контроля и возникновения эпидемий и пандемий в масштабах Земли. Удобно работать в условиях космоса и с вредными веществами: изотопами, сильнодействующими ядами, мутагенными препаратами, которые лучше бы вынести за пределы Земли.

Человек в мечтах не раз забирался в небесную высь. Правда, высь он нередко считал своего рода скорлупой. Анаксимен в VI веке до новой эры представлял себе Землю, окружённую твёрдой сферой, в которую вбиты золотыми гвоздями звёзды. Века развития перечеркнули наивные представления, но оказалось, что ограничивающая небесная оболочка есть. Проникновению в небесную высь даже взором мешает прозрачная атмосфера. Воздушный слой отсекает гамма-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое, субмиллиметровое излучения. А ведь Вселенная рассказывает о себе в широком диапазоне электромагнитных волн.

Космическая астрономия стала всеволновой. Подъём аппаратуры выше атмосферных высот позволил эффективно использовать разные телескопы. Уже на первых станциях «Салют» успешно работали телескопы: рентгеновский, ультрафиолетовый, оптический, инфракрасный, субмиллиметровый, гaмма- и радиотелескопы. Космические телескопы добавили к «астрономическим объектам» ещё один — планету Земля. Изучение Вселенной в спутниковую эпоху уточнило наши представления о звёздном пространстве и космических связях Земли.

Если первые орбитальные телескопы только начинали использовать космические возможности, то телескоп «Хаббл» их блистательно продолжил. Космический телескоп «Хаббл» — совместный проект NASA и Европейского космического агентства. Свыше двадцати лет он бессменно дежурит на высокой орбите. Размещение его вне Земли позволило беспрепятственно регистрировать электромагнитные излучения в непрозрачном для наблюдений с Земли диапазоне, и прежде всего инфракрасное излучение.

Эта автоматическая внеземная обсерватория внесла массу поправок в анкеты дальних планет. Её замерами уточнён возраст расширяющейся Вселенной — 13,7 миллиарда лет. Выписан процесс формирования планет у звёзд, уточнена теория сверхмассивных чёрных дыр, подтверждена гипотеза изотропности Вселенной.

На «Салюте-6» и «Салюте-7» постоянно работали фотокомплексы МКФ-6М и КАТЭ-140. Разработанная советскими специалистами и их коллегами из ГДР и изготовленная на предприятии «Карл Цейсс Йена» многозональная камера МКФ прошла натурную орбитальную обкатку в сентябре 1976 года в полёте «Союза-22».

Шесть фотокамер МКФ-6М вели синхронную съёмку. Чтобы изображения совпали, оптические оси всех шести объективов фотосистемы должны быть строго параллельными. Для предотвращения смаза изображения из-за движения орбитального комплекса аппарат МКФ-6M был снабжён специальным устройством, сдвигающим камеру в момент фотографирования в сторону, обратную направлению движения «Caлютa». Кроме того, благодаря перекрытию кадров аппарата обеспечивалось получение стереоскопического объёмного эффекта.

Уникальность многозонального фотографического комплекса МКФ-6М заключалась и в том, что, помимо получения контрастного изображения земной поверхности, он был способен регистрировать её точный световой образ. Каждая точка фотоснимка строго фиксирует величину отражённого солнечного светового потока и теплового излучения земной поверхности. Это обеспечивается высокой точностью всего фотокомплекса, а также малым разбросом его характеристик: выдержки, величины диафрагмы, оптических свойств.

Фотокамера КАТЭ-140 обеспечивала получение фотоснимков высокого качества и большой геометрической точности, что достигалось использованием совершенного объектива и оригинальным устройством сaмогo аппарата. В частности, для исключения ошибок, вызываемых неровным положением плёнки в фотоаппарате, в камере КАТЭ-140 создавалось разрежение между плёнкой и прижимным столом кассеты: вакуyм-помпа, входящая в состав фотоаппарата, помогала присасывать плёнку, способствуя её плотному прилеганию. Как и другие космические фотокомплексы, камера КАТЭ-140 имела электроуправление: все операции, начиная с перемотки nлёнки, взведения затвора и кончая командой на фотографирование, регулировались электрическими сигналами, поступающими с командногo пульта.

Исследования в разных диапазонах излучения как бы дополняли друг дpyгa. Если МКФ-6М и КАТЭ-140 создавали портрет земной поверхности, то зондирование в радиодиапазоне позволяло вскрыть её верхнюю оболочку. Радиоволны способны проникать сквозь толщи земных пород и льда, они чувствительны к влагe в почве, к грунтовым водам на небольших глубинах. Инфракрасная съёмка, тоже контрастно отличающая воду, даёт и картину тепловых аномалий, выделяя участки напряжённых aнтpoпогeнных районов или растительность, поражённую заболеванием.

Космические комплексы оснащены множеством приборов, изучающих Землю, её окрестности, объекты Вселенной. Уже в ходе почти пятилетнеrо полёта станции первого поколения «Салют-6» было осуществлено свыше полутора тысяч экспериментов. На борту станции работало 70 научных приборов, среди которых были уникальные: космический радиотелескоп КPT-10, субмиллиметровый телескоп БСТ-1М и другие.

Исследования последних лет изменили наши представления о Вселенной, об околосолнечном пространстве. Одна только радиоастрономия — ровесница космической эры — сделала для познания Вселенной больше, чем предыдущие столетия классической астрономии. И конечно, по-новому предстала перед нами наша планета Земля.

Что представляет собой наша планета, земная твердь, прочная Земля, опора большинства наших искусственных сооружений, гарант неизменности, неколебимости и прочности? Что нам известно о ней на сегодняшний день?

Прежде всего, Земля — не центр Вселенной, а рядовая планета, обращающаяся вокруг заурядной звезды в одном из спиральных рукавов самой обычной галактики, не выделяющейся из миллиардов других галактик.

Cолнцe — источник жизни дпя нас, близкая к нам звезда. В этом дпя нас её исключительность. Но в иерархии звёзд она занимает скромное промежуточное положение — между голубыми (самыми горячими) и красными (холодными) звёздами — и относится к так называемым жёлтым карликам.

Солнце — наиболее изученная звезда, и всё равно многие наши представления о нём существуют пока лишь на уровне гипотез. Так, считается, что в центре Солнца — газ, но необычный, а очень сжатый, во много раз превышающий плотность свинца. Атомы его лишены покрова электронных оболочек. Столкновения атомов рождают мощный рентгеновский поток. Но ему не просто пробиться из солнечных недр.

Путь до поверхности им преодолевается в среднем за 20 тысяч лет. Прорыв газа через наружный светящийся слой — фотосферу — сопровождается превращением жёсткого излучения в ультрафиолетовый и видимый свет, который через восемь минут достигает Земли. Излучение Солнца непосредственно влияет на земную жизнь. И не только оно.

Каждый миг наша, казалось бы, стабильная планета изменяет своё состояние. Земля вращается вокруг собственной оси, причём неравномерно. За последние триста лет Земля быстрее всего вращалась в 1870 году, а медленнее всего в 1903 году. Пять последних десятилетий скорость вращения регистрируется с чрезвычайной точностью, с фиксацией одиннадцати знаков после запятой. Такая точность позволяет искать причину непостоянства вращения. Например, накопление льда на полюсах смещает земную ось и полюсы Земли. Астрономические наблюдения определяют скорость смещения полюсов в теле Земли, равную десяти сантиметрам в год. Ряд наземных явлений, например ход колебания уровня воды в Мировом океане и нарастание приполярного льда, соответствуют отклонениям вращения Земли.

В своём годовом движении Земля обходит Солнце. Под действием притяжения других планет Солнечной системы плоскость земной орбиты медленно меняется. Вместе с Солнцем Земля движется вокруг галактического ядра, вместе с Галактикой проходит разные сферы межгалактического пространства. Сo всем звёздным веществом участвует в расширении Вселенной. И все эти движения не могут не влиять на состояние Земли и на земную жизнь.

Размеры звёздного мира столь велики, что невозможно в едином чертеже отобразить земной шар и межзвёздные расстояния. Изображая систему окружающих звёзд, мы можем представить Землю только лишь абстрактной точкой, обращающейся вокруг безразмерного центра — Солнца. Так ничтожно малы её собственные габариты в сравнении с удалением звёзд.

Наша Галактика — гигантский сгусток звёзд среди мириад себе подобных, погружённых в плазму межзвёздных пространств. Плоскость Галактики перечёркивает наше ночное небо полосой Млечного Пути. Особенно ярко, «огненной рекой» он смотрится в инфракрасных лучах.

Сбоку Галактика выглядит чечевицей, в плане — сегнеровым колесом. Её ядро расположено от нас в направлении созвездия Стрельца. В течение галактического года Солнечная система совершает оборот вокруг центра Галактики. 230 миллионов лет занимает это движение относительно других звёздных миров. В окрестностях радиуса в 300 тысяч световых лет (в пределах, если можно так выразиться, «малой галактической кольцевой») расположены две ближайшие к нам галактики — Магеллановы Облака. Затем довольно-таки пустынное пространство и ряд галактик, из которых наибольшая — туманность Андромеды на расстоянии 2700 тысяч световых лет.

Но как ни велик и ни далёк звёздный мир, он всё же влияет на Землю самым непосредственным образом. Создаваемые теперь наземные телескопы-гиганты способны заглянуть в пограничные области нашей Вселенной, от которых свет к нам идёт примерно 10 миллиардов лет. Если считать, что гипотеза о непрерывном расширении Вселенной верна, то вещество её как раз и должно разлететься на такое расстояние. Орбитальные телескопы не только позволили расширить спектр изучения звёздного мира, но обещают значительно большую точность. Космический телескоп КРТ-10, доставленный на станцию «Салют-6» в разобранном виде грузовым кораблём «Прогресс-7», был собран экипажем и раскрыт в космосe.

Монтаж первого радиотелескопа на орбите открыл эру прецизионных радиоисследований. Неограниченные возможности наращивания антенных площадей в условиях невесомости и способность увеличения базы радиоинтерферометрической системы при совместной работе с наземными радиотелескопами существенно расширяют возможности радионаблюдений. Бортовой радиотелескоп КPT-10 на «Салюте-6» работал в паре с наземным крымским радиотелескопом, образуя радиоинтерферометрическую систему, база которой плавно изменялась за виток от расстояния, близкого к высоте полёта, до величины, превышающей диаметр Земли.

Что позволяет увидеть увеличение зоркости телескопа? Наблюдение сверхдальних объектов даёт возможность познакомиться с самой ранней стадией мироздания; разглядеть планетные системы у далеких звёзд; paссмотреть портреты звёзд, что пока удaвалось только с Солнцем (пятна, вспышки); разгадать химический состав и секреты термоядерной звёздной энергетики.

Самым ярким объектом Вселенной считается квазар, удалённый от нас на 10 миллиардов световых лет. Окажись он в пределах нашей Галактики на расстоянии в 650 световых лет, он сравнялся бы яркостью с Солнцем. Самая дальняя звезда нашей Галактики расположена в 400 тысячах световых лет от Земли, в созвездии Весов. Но даже более близкие отдельные районы нашей Галактики скрыты от нас ширмой пылевых облаков. Оптические телескопы здесь бесполезны, однако облака прозрачны для радиоволн. Наземные радиотелескопы-гиганты способны представить лишь размытую картину. И только разнесение радиотелескопов, создание космической интерферометрической базы даёт возможность обрисовать звёздную структуру этих мест.

По современным понятиям жизнь звезды проходит ряд последовательных стадий. Звёзды-гиганты, исчерпав своё термоядерное горючее, высвечиваются, начинают сжиматься, создавая объекты громадной плотности. Гравитационное воздействие такого вещества не позволяет покинуть его даже квантам излучения. В результате образуется ненаблюдаемая чёрная дыра, обнаружить которую всё-таки удаётся в том исключительном случае, когда рядом с ней cоседствует обычная звезда. Звёздный газ (тот, что у Солнца мы называем «солнечным ветром») перехватывается чёрной дырой. По дороге к ней он трансформируется, превращаясь в рентгеновское излучение. Такой феномен наблюдается в разных местах Вселенной. Чёрные дыры обнаружены в центрах многих галактик. И в нашей Галактике, в направлении Стрельца есть сверхмассивная чёрная дыра.

Чёрные дыры называют порой «мусоропроводами» Вселенной, в которых как бы исчезает вещество. По старой гипотезе, получившей в наши дни вторую жизнь, в центрах галактик существует и другой источник — «белая дыра», через которую вещество попадает в нашу Вселенную. Белая дыра как бы является противоположностью чёрной дыры. Это область, куда ничто не может войти. Согласно теории квантовой гравитации, чёрные дыры в конце концов превращаются в белые. Верна ли эта гипотеза? Во всяком случае из центров галактик (в том числе и из нашей Галактики) время от времени выбрасываются огромные массы газообразного вещества. Периодическая «вулканическая» деятельность Вселенной замыкает процесс её кругооборота.

Выбросы вещества происходят и при явлениях меньшего масштаба — при звёздных взрывах. Взрывы, оказывается, вполне обычны для звёздных ассоциаций. Временами как бы возникает звёздная детонация, и звёзды взрываются по цепочке. О взрывах отдельных звёзд астрономы говорят: «Появилась новая звезда». Их вспышки и выглядят новыми звёздами на фоне обычных.

При взрыве звезды с её поверхности срывается оболочка — наружный слой. Светящийся звёздный плафон удаляется от звезды со скоростью тысячи километров в секунду. Затем из звёзд вырываются струи газа (они выглядят гигантскими газовыми языками). Выбросы настигают оболочку и рвут её
на куски. Разорванная газовая вуаль и образует туманности и облака.

Подробней мы знаем о поведении нашей ближайшей звезды. Звёзды подобные Солнцу и более слабые называют карликами. Их проявления весьма скромны. Но именно солнечному выбросу, скорее всего, обязана образованием наша Солнечная система.

Происхождение Земли не исключительно. Подобная родословная имеется и у других планет. Космическая техника сделала возможным прямые контакты с небесными «соседями» Земли. Американские астронавты и советские автоматические межпланетные станции доставили на Землю образцы лунных пород. Сравнительный анализ вещества метеоритов, лунного грунта и пород земной коры позволил сделать вывод об их едином происхождении. Особенно точно подчёркивал их общность изотопный состав. Изменения изотопного состава позволили рассчитать и возраст Земли. Он оценивается в 4,55–0,05 миллиарда лет. Такой же возраст и у большинства метеоритов.

Процесс рождения околосолнечных планет представляется теперь следующим образом. Исходный строительный материал выбросило Солнце — высокотемпературное протопланетное газовое облако сконденсировалось сначала в капли расплава. Метеориты — каменные хондриты — как раз и содержат застывшие капли подобного вещества. Формированием астероидов и планет занялось затем гравитационное поле. Первоначально были образованы холодные небесные тела. Потом начался их внутренний разогрев, при этом роль источников тепла сыграли радиоактивные элементы: уран, торий, калий.

Известная в металлургии зонная плавка похожа на ту, что совершалась в недрах планет. При зонной плавке каменных метеоритов в лабораторных условиях получали легкоплавкую фракцию (в Земле подобная фракция поднималась вверх, образуя базальтовую кору) и тугоплавкую (такая в Земле составила мантию), к тому же ещё выделялись газы и пары воды. Именно так и была образована мощная мантия и алюмосиликатная кора, а дегазация вещества верхней мантии породила первичные атмосферу и океан. Извержения вулканов в наши дни подтверждают описанную картину: они изливают базальт, выделяя пары воды, серы, углекислоты.

Появление жизни на Земле преобразовало первичную атмосферу планеты, заменив преобладающую в ней углекислоту на кислород. Переплавленное мантийное вещество образовало земную кору. Сейсмическое просвечивание установило слоистое строение Земли. Названия её составляющих точно отражают суть. Примерно половину земного радиуса занимает ядро, состоящее в основном из железа с примесью никеля и кремния. Оно составное: до глубины пять тысяч километров — жидкое, а ниже — твёрдое. Ядро одето в силикатно-окисную мантию, которая сверху покрыта слоистой каменной оболочкой — земной корой. Под материками она достигает 70 километров, под океанами — не более 10 километров.

Восемь больших планет входят в Солнечную систему. Земля относится к четырём близлежащим, внутренним. Замыкающим Солнечную систему считался Плутон, но он был по современным понятиям отнесён к карликовым планетам, и дальше всех из планет системы от Солнца уходит Нептун.

Дальше расположена область комет, образующихся в спиральных рукавах Галактики и захватываемых Солнечной системой при прохождении через рукава. Кометы иногда называют «блуждающими льдами». Действительно, ядра комет представляют смесь различных льдов с вкраплением твёрдых частиц и метеоритов.

При приближении к Солнцу происходит возгонка ядра кометы и у неё появляется направленный от Солнца хвост. Хвосты комет нередко вытягиваются на сотни миллионов километров. Но плотность их невелика (значительно меньше плотности воздуха). Земля свободно проходит сквозь кометные хвосты. Вблизи Солнца комета гибнет, образуя метеорный поток. Столкновения с ним в большинстве случаев наблюдаются в виде звёздного дождя на ночном небе.

Зарегистрированы случаи падения комет на Солнце. При этом возникает вспышка, и в спектре Солнца появляются эмиссионные линии кометного вещества. Космическая техника позволила провести зондаж кометного ядра, сначала в пролётном варианте. В марте 1986 года советские автоматические межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2» прошли вблизи ядра кометы Галлея, на удалении от него в 8900 и 8000 километров.

Структура кометных ядер не наблюдается с Земли. Сближение с кометой позволило поближе познакомиться с ядром. Оно оказалось монолитным телом неправильной формы (14 километров по большой оси и семь километров в поперечнике). Ежесуточно его поверхность покидает несколько миллионов тонн водяного пара. Космический «айсберг» покрывает пористая пылевая корка. Она окрашивает ядро в чёрный цвет и имеет температуру в 100 тысяч гpадусов. Корка состоит из пылинок, осевших из льда при таянии.

В потоке, отходящем от ядра кометы, преобладает водяной пар, имеются атомы вoдopoдa, кислорода, углерода, молекулы углекислоты, гидроксила, циана. Твёрдые частицы содержат углерод и металлы: натрий, магний, кальций, железо. Ежесуточно ядро кометы покидают около миллиона тонн пылевых частиц. В большинстве своём они имеют размер в сотые доли микрометра. Газ, истекающий из ядра кометы, ионизируется и образует гигантские плазменные образования, которые изменяют движение «солнечного ветра».

Дистанционное изучение комет было продолжено космическими аппаратами европейского и японского космических агентств и NASA. Затем в 2004 году к комете Чурюмова — Герасименко, открытой советскими учёными в 1969 году, отправилась автоматическая научная станция Европейского космического агентства — «Розетта». К комете станция летела десять лет, преодолев 6,4 миллиарда километров. Станция стала спутником ядра кометы, а её зонд «Филы» сел на поверхность кометы.

Комету фотографировали, бурили, просвечивали. На её поверхности были найдены лёд и органическое вещество. Вода с кометы отличалась от земной. В ней было в три раза больше тяжёлого водорода — дейтерия. Это ставило под сомнение гипотезу, что воду на нашу планету занесли кометы.

Не всегда столкновения с остатками комет проходят бесследно. Встреча с астероидом способна породить тектонические катаклизмы, оледенение, изменение магнитного поля Земли. Возможна даже «химическая атака» — выпадение в атмосфере кометных солей цианистой кислоты.

Столкновения с крупными метеоритами крайне редки. О них рассказывают следы на поверхности земного шара. Астроблемы — «звёздные раны» — находят в разных местах Земли. В Гудзоновом заливе в Канаде, в Африке и Антарктиде обнаружены гигантские кольцевые провалы диаметром в сотни километров.

Не всегда можно с уверенностью определить происхождение кратеров. Их могли образовать вулканические извержения. Правда, вулканизм при столкновении Земли с крyпными небесными телами может дополнить удар. Например, в сибирском кратере Попигай (диаметром в 100 километров) на поверхность выброшены породы с глубины пять километров. При ударе крупного метеорита может образоваться глубинный разлом — проводящий канал для извержения.

Сама энергия метеоритов, летящих с космической скоростью, при столкновении вызывает взрыв. При этом плавится и испаряется и сам метеорит, и породы в месте удара. Считается, что на ранней стадии истории Земли метеоритный поток был значительно интенсивнее. Найдены метеориты, возраст которых сравним с возрастом Земли. В Антарктиде обнаружен «звёздный» осколок, возраст которого составил 4,6 миллиарда лет. А самым старым метеоритом считается углистый метеорит Альенде, упавший в Чиуауа в Мексике. Его тугоплавкий состав из оксидов кальция и алюминия сконденсировался примерно 4,567 миллиарда лет назад. Эрозионные процессы постепенно стирают следы столкновений. Сравнительная планетология отмечает аналогию состояния поверхности ранней Земли с поверхностями Луны и Марса, на которых следы от ударов не стёрты.

В индийском штате Махараштра имеется один из нескольких на Земле метеоритных кратеров в базальте. Образован он сравнительно недавно — около 50 тысяч лет тому назад. Вулканическая деятельность в этом районе прекратилась за десятки миллионов лет до этого события, и кратер в твёрдой породе являет собой как бы чистый образец результата соударения. Метеорит, ударивший в это место, был невелик. Он образовал в базальте кратер глубиной 150 метров и диаметром два километра. Всего на планете обнаружено около двухсот крупных ударных кратеров, из них около двадцати расположено на территории СНГ. В последние годы метеоритные кратеры научились отличать по присутствию в них минералов коэсита и стишовита, не встречающихся в обычных условиях, а возникающих при ударах в условиях высоких температур и давлений, превышающих 40–80 тысяч атмосфер.

С космических орбит удаётся наблюдать и скрытые наносами кратеры. Воронки, похожие на лунные, обнаружены, например, на севере Африки и в других местах Африканского материка.

«Небесные камни» легче обнаруживают себя в пyстынях и приполярных областях. Частицы, вкрапленные в лёд у Южного полюса, напоминают о взрыве в районе реки Тунгуски в 1908 году. Во льду на глубинах 10–13 метров, соответствующих 1908–1909 гoдам, присутствует большое количество элемента иридия, который входит в состав метеоритов, а на поверхности Земли встречается очень редко.

О тунгусской загадке существует много гипотез. По одной из них, над Сибирью в 1908 году взорвалась, войдя в плотные слои атмосферы, голова кометы. Взрывом, мощность которого оценивается в десять мегатонн, размётано в атмосфере семь миллионов тонн пыли.

Существует в числе прочих и такая маловероятная гипотеза, по которой причиной взрыва был обыкновенный природный газ. 2,5 миллиарда кубометров газа просочилось через разлом в атмосферу. Смешавшись с воздухом, горючий газ образовал взрывчатую смесь, через которую прошёл грозовой фронт. Взрыв произвёл разрушения и закрыл разлом.

Более удивительно звучит гипотеза о крупном каменном метеорите, прошившем атмосферу по скользящей траектории и породившем разрушительную ударную волну. Похожий ныряющий манёвр для гашения подлётной скорости реализован в полётах советских «Зондов», выполнявших облёты Луны. Возможно, что то же произошло при встрече естественных небесных тел. Полёт гигантского метеорита в атмосфере сопровождался абляцией — оплавлением (при этом он вёл себя подобно теплозащитной обмазке космических спускаемых аппаратов), о чём свидетельствуют застывшие капельки расплава в районе катастрофы.

15 февраля 2013 года в окрестностях Челябинска, войдя под острым углом в атмосферу, взорвался суперболид. Событие, наблюдаемое современниками, стало самым большим после Тунгусского метеорита. С Землёй столкнулись фрагменты астероида. Спустя полминуты движения в атмосфере небесное тело разрушилось. Взрыв его в тротиловом эквиваленте оценивался в 460 килотонн. Были ранены, в основном осколками выбитых окон, 1613 человек. Ударная волна дважды обошла земной шар. Осколок метеорита весом в полтонны был обнаружен в озере Чебаркуль.

Однако не крупные метеориты определяют поступление на Землю космического вещества. Основной приход его — в виде пыли.

Вопрос о микрометеоритах волновал космических пилотов. Первые же полёты подтвердили крайнюю редкость достаточно крупных космических «градин». Но, помимо прогноза, необходимого для практической космонавтики, существовал один из вопросов анкеты Земли: поправляется наша планета или, наоборот, худеет с возрастом?

Дело в том, что молекулы верхней атмосферы испаряются в космос. Планета «дышит», выдыхая вещество в космическое пространство. Но метеорное поступление даёт прибавку в весе. Каков итоговый баланс? Оценки метеорных осадков в доспутниковую эпоху определили около десяти тонн в сутки. Конечно, в подобных прикидках неизбежны ошибки, но на этот раз ошибка была очень велика.

Сомнения в метеорном «приходе» вещества зародили полярные исследователи. Находки крохотных магнитных шариков породили проблему их происхождения. Под микроскопом они выглядели застывшими каплями. Спектральный анализ подтвердил их металлический состав. В глубоководных океанских отложениях также нашлись подобные шарики. Откуда они? Что это, вулканическое вещество или кoсмическая пыль?

Родословная микрочастиц выяснялась очень тщательно. Собирали их вблизи вулканов, проводили сравнительные анализы. В вулканической пыли находили множество сфероидов, oднaкo правильных шариков встречалось мало. В ледниках и глубоководной красной глине их было в тысячи раз больше.

Спор решили вынести в «высшие инстанции» — верхние слои атмосферы. Одновременно проводилась лазерная локация пограничных участков атмосферы. Совместные усилия нарисовали такую картину.

В космосе идёт снег. Серые, рыхлые пылевые хлопья кружатся в околоземном пространстве. На высоте около семидесяти километров они пропадают. Но и эти иcчезающие невидимки играют важную роль в балансе Земли.

Ловушки спутников собирали космических пришельцев. Это были твёрдые крупицы и пылевые «снежинки» с мизерной плотностью. Твёрдое вещество всё-таки достигало поверхности планеты каменным и металличеcким градом или капельками внеземного расплава, но процесс «таяния снежинок» наблюдать не удавалось.

Частицы, пойманные спутниками, имели растерзанный вид. Тела их усеяны дырами — результатами взаимных столкновений. Число и размеры отверстий соответcтвуют строгим закономерностям. Наиболее часты мелкие отверстия, соответствующие космической мелочи, которая и играет главную роль в весовом балансе Земли.

Пыль — одно из наиболее распространённых состояний мирового вещества. Она участвует в круговороте Вселенной. В пылевом космическом океане купаются звёзды; планеты совершают своё движение по пыльным «тропинкам» околозвёздного пути. Пыль опускается на планету, и масса Земли растёт, а поступающее космическое вещество, возможно, является и микроэлементной подкормкой живого «огорода» Земли.

Земли достигают, не сгорая, только крупные метеориты. При массе свыше сотен граммов они образуют светящийся след. Остаток метеорного тела, не испарившийся в атмосфере, называют метеоритом. Со скоростью 160–320 километров в час врезается он в Землю. Явление это редкое, от звёздной мелочи защищает атмосфера, но существуют и другие защитные оболочки Земли.

На Землю из космоса постоянно обрушивается лавина элементарных частиц. На дальних подступах частицы встречают магнитное поле планеты. Заряженные частицы навиваются на магнитные силовые линии и остаются в околоземном пространстве, колеблясь между северными и южными широтами.

Открытые спутниками огромные области околоземного пространства, заполненные заряженными частицами, — радиационные пояса Земли — были исследованы с помощью спутниковой аппаратуры. Гигантское тело вращения в разрезе имеет вид полумесяца, опирающегося «рогами» на полярные области Земли. Этот ближайший пояс планеты удалён от её поверхности у экватора над Атлантикой на 500 километров, над Индонезией — на 1300 километров, а его верхняя размытая граница — в десяти с лишним тысячах километров от поверхности Земли. Казалось, это далеко от накатанных спутниковых траекторий, и в особенности от низких орбит орбитальных станций.

Однако, оказывается, в районах магнитных аномалий пояса прогибаются к Земле. В районе Бразильской магнитной аномалии внутренний радиационный пояс опускается до 200 километров. Работавший на «Салюте-6» гамма-телескоп «Елена» обнаружил в ближайшем радиационном поясе Земли наличие высокоэнергичных электронов. И ближний пояс, и расположенный выше — электронный тормозят галактические космические лучи, способствуя не только радиационной безопасности космических полётов, но и безопасности всей Земли.

О воздействии Солнца на верхние слои атмосферы можно судить по полярным сияниям, вспыхивающим при высыпании частиц из радиационных поясов во время магнитных бурь. Количественные замеры помогла выполнить спутниковая аппаратура.

В верхних слоях атмосферы существует защитный озоновый слой, поглощающий губительное ультрафиолетовое излучение. Однако возможны моменты, когда распахиваются «окошки» защитных слоёв, например при прохождении планеты вблизи взорвавшейся новой звезды. Её мощнейшее излучение уничтожает озоновый слой, и это влечёт за собой гибель живого.

Величайшую загадку представляет исчезновение со сцены жизни огромных пресмыкающихся — динозавров. Они появились в триасе примерно 200 миллионов лет тому назад и заняли господствующее положение в животном мире. Сухопутные чудовища достигали веса 50 тонн, в длину 25–30 метров — бронтозавры, диплодоки, брахиозавры; ихтиозавры и плезиозавры обитали в морях; птерозавры — в воздухе. В Техасе был найден скелет огромного птерозавра. Размах его крыльев превысил 15 метров. Гигантский ящер, размером с современный самолёт, обитал 60 миллионов лет назад. Одновременно существовали и более мелкие формы. По сути дела, динозавров можно по праву назвать прежними хозяевами Земли. Они «правили» на планете 140 миллионов лет, а затем за довольно короткий исторический промежуток времени (миллион лет) исчезли с лица Земли.

Pяд гипотез пытается объяснить это «великое вымирание», не коснувшееся ни примитивных млекопитающих, уже начавших завоевание суши, ни птиц, ни рыб, ни растений.

Одни считают пpичиной изменение климата. Действительно, периоду исчезновения динозавров соответствует похолодание. Оно наступило не сразу, а как бы волнами, с промежутками потепления. Об этом свидетельствует многослойное строение скорлупы откладываемых динозаврами яиц. По ней видно, что наступало похолодание, и огромные пресмыкающиеся впадали в спячку; процесс образования скорлупы тормозился, затем следовало потепление и восстановление жизненных функций.

По мнению других, млекопитающие в борьбе за существование пожирали яйца динозавров. В гипотезах нет недостатка: увеличение кислорода в воздухе и отравление динозавров; изменение растительного покрова — распространение покрытосеменных растений, их способность синтезировать защитные ядовитые вещества; увеличение мутаций, проявившееся в росте толщины скорлупы яиц динозавров, которую не могли пробить новорождённые.

Среди гипотез есть и космическая. Согласно ей, у Солнца есть не наблюдаемый с Земли спутник — звезда Немезида. Она обращается поперёк эклиптики по сильно вытянутой орбите. Приближаясь к Солнцу, спутник-звезда возмущает «облако комет» и вызывает интенсивный кометный «дождь». И в результате с интервалом в 26 миллионов лет 3емля сталкивается с кометами.

Избыток иридия в слоях, возраст которых соответствует времени исчезновения динозавров, казалось, подтверждает эту гипотезу. Однако иридий не всегда имеет космическое происхождение. Извержение вулкана Килауэа на Гавайях в 1983 году тоже вызвало выпадение иридия. Сторонники вулканической версии вымирания динозавров связывают это явление с мощным извержением вулкана в районе Дeкана на полуострове Индостан, которое по времени совпадает с исчезновением динозавров.

Не сверхъестественныe причины, а именно взаимосвязь земных процессов и событий во Вселенной объясняет многие загадки эволюции.

Наличие в толщах соляных отложений слоёв, содержащих в избытке космическую пыль, свидетельствует о попадании планеты в потоки межзвёздного пылевого вещества. Отложение минеральных осадков происходит неравномерно. За время в полтора миллиарда лет удалось установить девять максимумов отложений минеральных веществ. Интервалы между максимумами кратны длительности галактического года, т. е. связаны с движением Солнечной системы вокpyr ядра Галактики.

Сталактиты пещер имеют свои кольцевые зоны. В водообильные периоды, повторяющиеся через 10–11 лет, наблюдается существенно большее отложение строительного вещества. Видна годичная зональность и в шлифованных срезах агата. Но особенно резко воспринимается вселенская цикличность живой природы. Об этом свидетельствуют годовые кольца деревьев и их 11-летние ритмы роста. Прирост деревьев резко замедляется во время вспышек сверхновых звёзд. На склонах 3еравшанского хребта на высоте три тысячи метров растёт 800-летняя арча. По кольцам этого древнего дерева отлично видно, как тормозился прирост в 1572 и 1604 годах, когда вспыхнули сверхновые Тихо Браге и Кеплера.

Давно замечено совпадение различных стихийных бедствий. Так, извержение Везувия в VI веке новой эры сопpовождалось римской чумой. Землетрясения, бури, наводнения соответствовали опустошительным эпидемиям, нашествиям саранчи. Теперь стало хорошо известно, что это связано с циклической деятельностью Солнца. При солнечных вспышках на Землю обрушивается лавина частиц высоких энергий, потоки электромагнитного излучения.

В 1915 году А. Л. Чижевский начал систематическое изучение зависимости биологических явлений от ритмов Солнца. В годы солнечной активности возрастап процент внезапных смертей, наблюдались вспышки вирусного клещевого энцефалита, массовых налётов насекомых. Оказалось, что все организмы, особенно микроорганизмы, весьма чувствительно реагируют на солнечное воздействие.

В последнее время зарегистрировано множество ритмов, не совпадающих, но близких 11-летнему хроноритму Солнца. С такой же периодичностью повторяются столь разные события, как максимумы численности зайцев и рысей, атлантических лососей, филинов и соколов. С подобной цикличностью размножаются насекомые, достигают максимума урожаи пшеницы, обостряются сердечно-сосудистые заболевания. Примерно наполовину меньший цикл определяет мор мышей и массовые самоубийства леммингов, массово устремляющихся к морю.

Спутниковые исследования уточнили механизм солнечно-земных связей. По современным представлениям Земля купается в солнечном корпускулярном потоке. Перемещаясь со скоростью 30 километров в секунду, она постоянно обдувается «солнечным ветром», дующим со скоростью 500 километров в секунду. В каждом кубическом сантиметре околоземного пространства содержится примерно десять выброшенных Солнцем частиц. Интересно, что, казалось бы, наивные представления Аристотеля дают довольно-таки точную качественную картину строения космических окрестностей Земли. Он писал, что сфера воздуха расположена между сферой Земли и сферой огня, за которой находятся сферы планет и звёзд.

Сфера огня — по нашим представлениям солнечная плазма — весьма влияет на земную погоду. Непосредственный зондаж околоземного пространства межпланетными космическими аппаратами помог прояснить взаимодействие солнечной водородной плазмы с магнитным полем Земли.

Магнитосфера Земли деформирована «солнечным ветром»: сжата на дневной стороне и вытянута на ночной (образует длинный геомагнитный хвост). При солнечных вспышках в «солнечном ветре» возникает бегущая волна, вызывающая магнитосферную бурю. Космические лучи, ультрафиолетовое
и рентгеновское излучения, генерируемые вспышкой, воздействуют на околоземное пространство, нарушают его тепловое равновесие, вызывают изменение погоды.

Полярные сияния — «отблески» магнитных бурь — изучались проходящими через них спутниками. В областях сияний обнаружены сильные электрические поля. Они-то и разгоняют электроны и протоны, столкновения которых с атомами и молекулами атмосферы рождают призрачный свет сияний. Конфигурация электрических полей соответствует форме полярных сияний.

Казалось, всё просто: генератор — Солнце — дистанционно управляет атмосферой и жизнью Земли. Но накопление фактического материала вспышечной «деятельности» Солнца и её последствий отрицало прямую связь.

Тщательные исследования обнаружили ряд дополнительных циклов. Само пятнообразование повторяется с периодами 9,9 и 11,1 года. А вот земные процессы обнаружили ещё два длительных цикла с периодами в 89 и 1900 лет. Первый отмечал в основном повторение климатических характеристик, таких как средняя годовая температура воздуха, суровость зим и связанная с ними площадь арктических льдов; второй оказался классическим по яркости проявления физико-географических процессов: земного магнетизма, вулканизма, колебаний уровня Мирового океана.

Интересно, что короткие циклы укладывались в длинные, и тут забрезжила догадка о причине солнечной цикличности, о связи процессов на Солнце с околосолнечным движением, с перемещением планет относительно светила. Прежде всего, выяснилось, что 11-летний цикл совпадает с моментами пересечений орбиты Юпитера с орбитой Солнца. Группировкой относительно Солнца других крупных планет объясняются и другие циклы.

В полёте советских автоматических межпланетных станций был отмечен любопытный феномен — колебание потока галактических космических лучей повторялось с 11-летней периодичностью, он то отставал от циклa солнечной активности, то опережал его. Этот факт повлёк за собой обработку многочисленных замеров, из которой был сделан вывод, что не пятна, а более мощный механизм является причиной возмущений в межпланетном магнитном поле. Внутри Солнца, вблизи его центра, расположен как бы мощный генератор магнитного поля. А пятна на Солнце и изменение потоков галактических космических лучей — вторичные проявления его воздействия.

Исследования последних лет обнаружили в космическом пространстве присутствие органических молекул. Считается, что органическая пыль составляет тысячную долю всей массы Млечного Пути. Предполагается также, что за первые 500 миллионов лет после образования земной коры на нашу планету выпало около одного миллиарда тонн органического вещества, ставшего строительным материалом первоначальной земной биосферы.

Жизнь зародилась на Земле миллиарды лет назад. Сначала в докембрийских отложениях Южной Африки были найдены бактериоподобные организмы, возраст которых оценивался в 3,5 миллиарда лет. Затем в других местах земного шара находили биогенные окаменелости. В древнейших горных породах юго-запада Гренландии обнаружили остатки древних бактерий, возраст которых — 3,8 миллиарда лет. Но этому биологическому рождению предшествовал процесс химической эволюции — усложнения молекул.

На внешних поверхностях станций «Салют» экспонировались молекулярные соединения предбиологической структуpы. Они подвергались гамме воздействий открытого космоса: излучению, смене температур, бомбардировке частицами и пылинками, воздействию вакуума и магнитного поля. Результаты показали, что молекулы, находившиеся в открытом космосе, усложнились.

Изучая эволюцию форм жизни, мы не перестаём интересоваться, как возникла жизнь? Что дало импульс первой клетке, подобно электрическому разряду, запускающему остановившееся сердце? Может быть, «стартером» жизни явилось атомное ядро, достигшее предбиологической структуры в потоке космических лучей? Такие вопросы были поставлены в экспериментах на исследовательских станциях «Салют» и ждут своего ответа. Ученые надеются разгадать и даже смоделировать процесс возникновения жизни.

Планета Земля — очень сложная система. Каждая оболочка Земли заслуживает многих монографий. Мы же ограничимся рассказом о её тонкой верхней корочке — земной коре, о земной поверхности и о том, как она выглядит со стороны.

Внешний облик планеты — результат взаимодействия и противоборства внутренних и внешних процессов. Тектонические движения и эрозионное воздействие непрерывно меняют «лик Земли». Былые вершины стираются общими усилиями солнца, воздуха и воды. Наоборот, иные возвышенности образуются, выделяясь из толщи мягких пород, слагающих равнины. Мягкие и трещиноватые слои убираются работой рек и ручьёв, обнажая твёрдые породы. Taкими сказочными фигурами поднимаются удивительные Ленские и Красноярские столбы, знаменитая Сахарная голова в Рио-де-Жанейро, северо-американская Башня Дьявола.

Ежегодно реки планеты уносят в океан с континентов 35 миллиардов тонн твёрдого вещества. При их беспрерывной работе достаточно нескольких десятков миллионов лет, чтобы смыть всю сушу, выровнять её, превратить повсеместно в придонный слой. Но континенты не стираются водой.

Существует ряд круговоротов веществ. В одном из них, «местном», в недрах Земли работает вода, она сортирует подкоровое вещество, обогащая металлами нижние слои и кремнием верхние. Из недр выносится магма, выводя вещество верхней мантии. Затем в результате сноса вещество континентов попадает на дно океанов, а потом отправляется в мантию на переплавку. Тектонические движения деформируют земную кору. Особенно изменяет поверхность планеты перемещение материков, а точнее, более обширных образований — литосферных плит.

Внешняя твёрдая оболочка земного шара была не всегда такой, как тeпepь. Молодая Земля в докембрийское время имела тонкую кору, напоминающую нынешнюю океаническую. И тогда тектонические движения разрывали жёсткую оболочку планеты. Об этом свидетельствуют зеленокаменные пояса, проходящие через Южную Африку, Австралию, Восточную Сибирь, Балтийский и Канадский щиты. Это древние швы из базальтов, застывших лав, возраст которых около трёх миллиардов лет.

Затем, два миллиарда лет спустя, земная кора сделалась толще и лопнула, как скорлупа яйца, разделилась на крyпные куски, а вещество «белка» — мантии — проступило в местах разрыва. И тогда кора начала двигаться, раздвигаясь выступающей лавой в одних местах и подползая одними кусками под другие. В месте контакта плиты закрывали общую щель, выпуская лишь редкие лавовые потоки, всего лишь обозначающие пограничные места. Взаимодействие отдельных литосферных плит, наползающих и громоздящихся подобно льдинам во время ледохода, во многом и определяет внешний облик земной коры.

Гипотеза «дрейфа материков» появилась в канун Первой мировой войны. Основоположник её — немецкий исследователь Альфред Beгенep — доложил свои предположения о движении континентов Heмецкому геологическому обществу и был осмеян. В разгар войны, в 1915 году, появилась книга A. Вегенepa «Происхождение материков и океанов». «Континенты, — писал Вегенер, — подобно ледоколам, передвигаются по океаническому дну».

В начале служебной деятельности, будучи метеорологом, молодой Вегенер обратил внимание на то, что следы ледника обнаружены в ряде теперешних экваториальных районов. Наоборот, залежи каменного угля, возникающие в условиях влажного тропического климата, находятся и в полярных районах. Отсюда напрашивался вывод, что либо полюсы перемещались, либо двигались материки.

Слабым местом гипотезы Вегенера была попытка объяснения механизма движения материков. Постепенно интерес к идее Вегенера угас. Но в конце 30-х годов и особенно в 60-e годы накопление новых данных преобразило первоначальную гипотезу и придало ей новое качество.

Согласно современной теории новой глобальной геотектоники, материки не ползут через океаническое дно, а просто «плывут» по мантии вместе с примыкающими к ним участками дна и самой верхней мантии — со скоростью в несколько сантиметров в год.

Астеносфера — часть мантии, образует как бы природный смазочный слой толщиной примерно в 150–200 километров. По этому вязкому слою мантии ползут не сами материки, а более обширные участки земной коры — литосферные плиты толщиной в 50–150 километров, несущие на себе континенты и океаны.

Современные методы исследований и особенно открытие факта, что базальты намагничиваются при застывании и сохраняют намагниченность, позволили восстановить хронологию движения магнитных полюсов Земли, а вместe с ней — и перемещения литосферных плит. Магнитной «памятью» обладают и осадочные породы, содержащие соединения железа.

Тщательные исследования позволили составить собственную кривую движения полюса относительно каждого континента. Но если соединить отдельные континенты в единый материк, кривые сходятся. Отсюда и выводы о первоначальном единстве материков.

В раннем палеозое (500 миллионов лет назад) существовал единый материк Гондвана. Название это предложил современник Вегенера, австрийский геолог Эдуард Зюсс, создатель многотомного «Лика Земли». Гондвана — земля гондов — названа по имени княжества в Индии, где были обнаружены остатки холодолюбивой флоры, необычной для этих мест. Вокруг суперматерика Гондвана, занимавшего почти всё Южное полушарие, расположились древние Палеоазиатский и Палеоатлантический океаны. У Южного полюса размещалась Северо-Западная Сахара и ныне тропические области Южной Америки, лежащие вблизи Панамского перешейка. Тогда же Европа, Сибирь, Северная Америка и Казахстан находились в районе экватора отдельными материками. 480–450 миллионов лет назад эти древние океаны исчезают и рождается новый океан — Тетис. Европа сливается с Северной Америкой, а 290–270 миллионов лет назад завершается группировка материков в суперматерик Пангея, состоящий из Лавразии на севере и Гондваны на юге.

Затем Европа и Северная Америка разделяются, образуется Атлантический океан. Непрерывный конвейер глубинного вещества, поступающего через Срединно-Атлантический рифт, раздвигает Европейский и Американский материки на одинаковое расстояние от себя. Существующий Срединно-Атлантический хребет расположен точно посередине океана.

Раскалывается Гондвана. 55 миллионов лет назад Австралия отделяется от Антарктиды, Индия и Мадагаскар — от Африки. 26 миллионов лет назад Индия сталкивается с Евразийским материком, при этом образуются Гималайские горы. Снимки Гималаев, сделанные с космических высот, да и наблюдения космонавтов обнаруживают линеаменты — разломы земной коры, подтверждающие вклинивание в Евразийский континент субконтинента Индостан.

Индостан и теперь движется на Север со скоростью шесть сантиметров в год. Данные спутников позволили обнаружить в его «кильватерном следе» самую большую впадину геоида. Она находится в Индийском океане, и, по мнению индийского геофизика Рамы Шриваставы, с ней связаны сильные непредсказуемые штормы и ураганы.

Итогом смыкания материков явились также горные системы Альпы и Кавказ, горная цепь Атлас, а от океана Тетис осталась узкая полоса Средиземного моря. Существует предположение, что прежде срединным океаническим хребтом были Уральские горы.

Все новые сведения поступают в актив теории тектоники литосферных плит. Наиболее очевидным, впечатляющим аргументом её было совпадение очертаний разошедшихся материковых «плотов» — восточного выступа Южной Америки и побережья Западной Африки. Бразильский мыс Кабу-Бранку совмещается с Гвинейским заливом. Не только сушу, но и подводные материковые склоны до их резкого глубинного обрыва нужно отнести к границе материка. Наилучшие результаты объединения всей существующей суши в единый материк, с учётом сферической геометрии, получились при соединении их по материковой отмели до полукилометровой глубины.

Дно океанов в местах действующих рифтов непрерывно расширяется, расталкивая плиты. Пожалуй, не так уж далеко от истины оказались мифические представления древних о суше на китах или черепахах, только эти удивительные «черепахи» расползаются всего лишь со скоростью несколько сантиметров в год.

Расплав базальтовой магмы, поднимающейся по океаническим рифтам, растекается по склонам срединных хребтов. Подводные снимки быстро застывающих лавовых образований напоминают местами искусственное литьё, а местами невообразимый гигантский хаос.

Пробы лавовой породы океанического дна подтвердили гипотезу конвейера извергаемого вещества. Возраст породы на удалении от рифта у континента Америки составил 140 миллионов лет, а вблизи Центрального Атлантического хребта — один миллион лет.

Расползание дна от хребтов, окаймляющих рифт, — одно из главных движений литосферных плит. Хребты — это как бы «швы» между плитами, они являются границами расколовшейся твёрдой оболочки Земли. В других местах плиты скользят дрyг относительно друга, как это наблюдается у полуострова Калифорния. Там, где дно океана поднимается и вдавливается в недра Земли наползающей литосферной плитой, располагаются вулканические пояса. Например, в западной части Тихого океана или у берегов Перу и Чили.

Подминание происходит не всегда. Иногда столкновение плит вызывает изменение рельефа. На границе взаимодействия вырастают горные системы: Альпийско-Гималайская, Анды, североамериканские Кордильеры, Уральские горы.

Космическая техника непосредственно участвует в измерении движений литосферных плит. Разработан метод замера путем приёма чувствительными радиоантеннами на отдельных плитах-материках сигналов, испускаемых квазарами. Съёмки и наблюдения российских орбитальных станций подтверждают наличие на поверхности Земли гигантских развивающихся разломов — будущих океанов.

На одно из таких мест претендует «славное море, священный Байкал» — уникальный водоём Земли. Байкал появился, по геологическим понятиям, сравнительно недавно — примерно 30 миллионов лет назад. В районе будущего озера началось движение потоков из верхней мантии к поверхности Земли. Затем здесь образовался разлом — и огромный участок суши опустился на глубину нескольких километров. В 1862 году провалилось ещё 200 квадратных километров берега, а во время землетрясения 1959 года в районе острова Ольхон дно опустилось на 20 метров. Байкал и сегодня активный сейсмический район — об этом свидетельствуют землетрясения. Их около двух тысяч в год. По многим признакам Байкал — зарождающийся океан.

Не более пяти миллионов лет назад раскололся Африкано-Аравийский континент. На этом месте появилась «щель» Красного моря с тонкой океанической корой. Теперь Аравийский полуостров отодвигается от Африки со скоростью один сантиметр в год. Российские исследовательские суда и подводные управляемые аппараты исследовали этот интересный район Земли и подтвердили этот факт. Но упомянутые районы — не исключение. Возможно, станет океаническим разломом цепочка восточно-африканских озёр. А полуостров Калифорния обещает в будущем стать островом.

Не всё объясняет пока новая глобальная тектоника. Существует ряд проблем, которые ещё не решены с позиций тектоники литосферных плит. И всё-таки в активе этой теории немало находок и достижений.

Тектонические движения и внешние эрозийные процессы, действуя «рука об руку», изменяют земную поверхность. Тянь-Шань претерпел долгую историю. Его ранние горы сошли на нет под тёркой эрозии (воды, ледников, ветров, перемен температур). Потом в этих местах началось новое поднятие. О eгo равнинном периоде свидетельствуют «сырты» — ровные участки, поднявшиеся среди гор — прекрасные высокогорные пастбища.

Наоборот, Северное море опускается со скоростью один сантиметр за 300 лет, а между Африкой и Индией поднялся Аравийско-Индийский подводный хребет.

Но что же движет материки? Где заложены спусковые механизмы глобальных процессов? Ответы на эти вопросы — не тема этой книги. Но всё же хотелось отметить, что эти ответы начали искать давно. Факты связывают преобразования земной коры с влиянием Вселенной. Подмечено, что циклы горообразования повторяются каждые 150–200 миллионов лет, а этот интервал времени близок к периоду оборота Земли вместе с Солнцем вокруг ядра Галактики. Любое изменение движения нашей планеты способно вызвать деформацию земной коры.

Н. Е. Жуковский выполнял свои исследования и расчёты задолгo до начала практической космонавтики. Eгo назвали «отцом русской авиации», но в то же время eгo можно считать основоположником и ряда космических дисциплин. Задолго до появления первых космических танкеров он рассчитал особенности их движения в безопорном пространстве. Ему принадлежат выводы о финальных движениях закрученных космических аппаратов. Эти выводы подходят и для планет.

Как бы ни была вначале закручена планета, в конце концов она развернётся так, чтобы вращаться вокpyг оси с наибольшим моментом инерции. Стремление к этому положению обязательно связано с замедлением вращения. Кроме этого, торможению способствует внешнее воздействие: звёздная пыль, приливная деформация тела Земли. И действительно, планета замедляет свое вращение.

Полтавская гравиметрическая обсерватория провела обработку и систематизацию замеров движения 3емли. Онa фиксировала деформацию земной коры — результат притяжения Солнца и Луны. На широте Полтавы земные приливы поднимают и опускают поверхность планеты на полметра. По звёздам определялось перемещение полюсов, неравномерность вращения Земли. Наблюдения за 300 лет рассказали о постоянном замедлении скорости вращения Земли. Кроме того, существуют периодические изменения скорости с периодом в 60 лет. Во время солнечной активности скорость вращения увеличивается.

Непостоянно и положение полюсов Земли. Земная ось, вокруг которой происходит вращение нашей планеты, перемещается в космическом пространстве. Изменение её углового положения — прецессия — происходит циклически
с периодом в 26 тысяч лет (25 765). К прецессии добавляются более мелкие и частые колебательные движения — нутация — с периодом 18,6 года. Эти движения земной оси вызваны внешними причинами.

Точки пересечения оси Земли с земной поверхностью — географические полюсы тоже движутся. Если бы наша планета была однородным твёрдым телом, то полюсы описывали бы на поверхности Земли небольшую окружность, диаметром около 14 метров, повторяя её каждые 35 суток. Учитывая вязкость внутренних слоёв, можно было бы предсказать приближение земной оси к оси наибольшего момента инерции (по Жуковскому). Однако движение полюсов нашей планеты сложнее. Планета неоднородна, она деформируется, её тело — упруго (причём её модуль упругости близок к стали). И всё это вместе продлевает период колебаний полюсов до 428 суток. Имеется и годовая составляющая колебаний. Она пpоявляется в виде сезонных изменений моментов инерции Земли из-за выпадения осадков, намерзания льда, перемещения воздушных масс. Отсюда и происходят колебания земной оси с годовым периодом.

Американский астроном Чендлер определил собственные колебания Земли (с периодом в 428 суток) из наблюдений перемещения Северного полюса. Он взял замеры многих обсерваторий за несколько столетий. Теоретически эти колебания зависят от скорости вращения Земли. Но так как она замедляет своё вращение на 1–2 миллисекунды каждые сто лет, то канадский геофизик Кеннон рассчитал, что около 180 миллионов лет тому назад частоты чендлеровских и годовых колебаний сравнялись, возник резонанс, который мог раскачать земную кору. По мнению Кеннона, резонанс длился от 5 до 25 миллионов лет и дал толчок движению материков.

Вполне понятен механизм раздвигания срединно-океанических хребтов, но существуют ли силы, вызывающие меридиональное движение литосферных плит? В одной из своих основополагающих работ Н. Е. Жуковский рассчитал движение жидкости внутри твёрдого вращающегося шара. Его выводы можно отнести и к вращающейся Земле, имеющей жидкий внутренний слой. Свой теоретический анализ Жуковский подтвердил простым и наглядным экспериментом. В стеклянный шар вместе с водой поместили водоросли той же плотности, делавшие движения жидкости видимыми. Для Земли при замедлении вращения потоки двигались от экватора к полюсам, а при разгоне — от полюсов к экватору. Жуковским было доказано меридиональное движение жидкости под твёрдой наружной оболочкой шара.

Сейсмическое высвечивание тела Земли упругими волнами принесло дополнительные сведения. Например, в нижней мантии под японскими островами обнаружены неоднородности. Размеры включений достигают 100 километров. А в Южной Норвегии от литосферной подошвы до поверхности земной коры расположены вертикальные структуры, отличающиеся от окружающих пород.

Сейсмическое зондирование земных недр — всё-таки исследование косвенное, а хотелось бы непосредственно познакомиться с глубинным веществом. В ряде мест планеты реки и тектонические сбросы обнажили слои земной коры.

Разрез Мамонтовой горы в Якутии на реке Алдан охватывает геологическую историю в 20 миллионов лет. Река теклa в этих местах и миллионы лет тому назад, поставляя материалы, составившие толщи обрыва Мамонтовой горы. Слои многолетней («вечной») мерзлоты рассказали о похолоданиях. Якутия за последние 20 миллионов лет испытала три волны похолодания и иссушения климата, а затем превратилась в регион многолетней мерзлоты.

Места естественного обнажения недр — редки, истолкования результатов сейсморазведки — неоднозначны. И поэтому очень эффективен глубинный зондаж с помощью бурения. 3а полярным кругом, на Кольском полуострове расположена самая глубокая из вертикальных скважин 3емли. Её проектная глубина — 15 километров. Расположена она на Балтийском щите, где отсутствует осадочный слой, с его поверхности начинаются кристаллические породы.

На глубинах 1,6–1,8 километра был обнаружен рудный пласт медно-никелевых руд. Дальнейшее бурение показало, что по составу лунный грунт, доставленный американскими астронавтами и привезённый советскими автоматическими станциями, почти полностью соответствует породам, извлечённым с глубины трёх километров. Предполагалось, что до глубины пять километров идёт гранитная толща, а после — более древние, базальтовые породы.

Колонка керна, вынимаемая из недр Земли, изучалась различными лабораторными методами. Её исследование обнаружило немало любопытных фактов. До глубины семь километров была гранитная толща. Базальтов не нашли и
на глубине в 12 километров.

В местах, где проходит сейсмическая граница раздела, раньше считалось, что здесь начинается базальт. Но оказалось, что на этих глубинах — переход гранитов в менее плотные и трещиноватые архейские гнейсы, насыщенные минерализованными водами. Такие воды — источник рудообразования. Керн обнаружил к тому же повышенное содержание золота. Бурение сверхглубокой изменило представления о тепловом режиме недр.

Кольская сверхглубокая впервые в мире достигла глубины 12 километров (12 262 метра). Ведётся глубинное бурение и в других местах планеты.

Удача — нaгpaда упорным. Иногда на поверхности 3емли обнаруживают интересные составляющие земной коры. К ним относятся и зеленокаменные породы — участники ранних тектонических процессов. Их возраст — от двух с половиной до трёх миллиардов лет.

Обнаружены и более древние породы, с возрастом 4 миллиарда лет. Впервые найденные в скалах Земли Эндерби в Антарктиде, они были названы эндербитами. Эти породы — представители более широкого геологического семейства чарнокитов. На заре нашей эры ваятели Индии высекли из этого «первобытного» камня подземные храмы и статуи животных и богов. Чарнокит — необычная порода. По мнению российских учёных, она составляет фундамент Антарктиды. Хребты, сложенные чарнокитами, обнаружены российскими геологами на Земле Королевы Мод. Считается, что чарнокиты и эндербиты — остатки изначальных «гондванских платформ». Есть основание предполагать, что на материках имеется промежуточный слой — чарнокитовый. Его предполагаемая толщина — 10–15 километров.

Каждое время имело своё представление о космическом транспортном корабле. Первое сообщение о путешествии вне Земли появилось около двух тысяч лет тому назад в «Истинной истории» Лукиана. Совершено оно было удивительно просто. Корабль, подхваченный смерчем у Геркулесовых столбов, попадает на неизвестный светящийся шар. Обитатели его — гиппогрифы, разъезжающие на трёхголовых грифах, объяснили путешественникам, что они на Луне. По другим «сообщениям», космонавты совершали космические полёты на обученных лебедях.

Эксперименты знаменитого французского учёного Блеза Паскаля пошатнули всеобщий оптимизм. Слой атмосферы тонок, — доказал ученый, — космические полёты придётся совершать в пустоте. Это охладило горячие головы, хотя и совершенно напрасно. Именно внеземная пустота сделала возможными реальные космические полёты. Для полётов в плотной среде не хватило бы существующих источников энергии, и они отодвинулись бы в далёкое будущее, если бы не стали невозможными вообще.

И вот в нашe время эта давняя мечта человечества осуществлена. Человек поднялся в заоблачные выси и совершил путешествие вокруг Земли.

Три года заняло путешествие Магеллана. Сам он не смог замкнуть кругосветное кольцо, заплатив жизнью за дерзкую экспедицию. Теперь станции-спутники совершают десятки тысяч кругосветок вокруг планеты. Годами трудятся на борту орбитальных станций космонавты. Скорость кругосветного передвижения — с двух с половиной километров в час во времена Магеллана — выросла почти до тридцати тысяч километров в час. Уже одна эта скорость даёт огромные преимущества орбитальному наблюдателю.

«Лучше раз увидеть…» — утверждает пословица. Действительно, большую часть информации дают человеку глаза. Около девяноста процентов информации о внешнем мире. Даже тогда, когда самая непосредственная информация поступает в ином виде, человек больше верит своим глазам. Австралийский психолог Р. Пауэр давал в руки испытуемым обыкновенную монету и кубик, но те их рассматривали через искажающие очки. И хотя они держали их в собственных руках, описания этих предметов соответствовали увиденному — эллиптической форме монеты и вытянутому параллелепипеду.

Какой же выглядит наша планета из космоса? Прежде всего нужно отметить, что с орбиты отчётливо виден шарообразный профиль Земли. Хотя, если смотреть под собой, в надир, Земля выглядит скорее не выпуклой, а вогнутой. Об этом не раз сообщали космонавты. Первая отличительная особенность наблюдения с орбиты — необыкновенная обзорность, возможность одновременного охвата взглядом прежде необъятного. Вот как рассказывает об этом в своём «Дневнике над облаками» космонавт Виталий Севастьянов.

«Наша голубая планета из космоса имеет удивительно красивый вид. Она прекрасна, но и поразительно мала. Общеизвестны геометрические размеры Земли: 12 742 километра средний диаметр, около 40 тысяч километров — путь вдоль экватора. В последнее время мы привыкли к новому понятию: полтора часа — и облетели на космическом корабле вокруг Земли. За это время космический корабль совершает виток вокруг нашей планеты.

Но в условиях длительного космического полёта возникают у космонавта два новых критерия, подчёркивающие малость нашей Земли. Первый критерий: через семь — десять дней полёта в космосе на память знаешь всю сушу Земли. Да, 71 процент поверхности Земли покрыт водой и только 29 процентов — суша. Но эти цифры сами по себе мало что говорят. В полёте ощущаешь, что очень много на Земле воды и мало суши, которую, как правило, встречаешь с радостью, при этом у космонавтов, как и у моряков, вырывается возглас: «Земля!».

Вглядываешься в неё, будь то берег континента или маленький островок в океане, смотришь на навигационный прибор или карту и знакомишься: вот так выглядит Таити!

Через несколько дней полёта всё реже и реже прибегаешь к помощи карт. А через 7–10 суток знакомство состоялось окончательно. Сушу знаешь всю. На континентах — горы, реки, долины, озёра, города, гавани. Привыкаешь и очень легко опознаёшь города даже на ночной стороне Земли. Неоднократно любовались мы ночным видом Парижа и никогда не путали его с Берлином, Римом или Варшавой.

В океане знаешь каждый остров и с радостью, как со старым знакомым, встречаешься с островом Пасхи, затерявшимся среди безбрежной глади окeaнa.

После сна открываешь шторку иллюминатора, смотришь за борт корабля и незамедлительно сообщаешь: «Подходим к Мадагаскару, через пять минут — Индия!».

Да, действительно, мала наша планета, если за 5–7 минут пересекаешь Южную Америку или Африку и если через 10 суток полёта в космосе всю сушу Земли знаешь на память…

И вдруг понимаешь, что сама Земля — это космический корабль, который несётся в космосе. Он имеет ограниченные ресурсы и экипаж — человечество, которое должно беречь свою планету, её ресурсы, беречь само ceбя».

Наблюдение Земли из космоса толкает на эти размышления. Способность увидеть всё вместе, разом — облегчает опознание. Для высот полёта российских орбитальных станций ширина полосы обзора от трассы полёта составляет около полутора тысяч километров. При этом «косой» взгляд зачастую куда более информативен, чем наблюдения под собой, в надир.

Невооружённому глазу доступно разрешение в одну угловую минуту. Специально тренированные наблюдатели могут разглядеть и более мелкие предметы, с угловыми размерами в 20–30 секунд. Это позволяет разглядеть с космических орбит предметы в несколько десятков метров, а протяжённые — при их ширине уже в пять метров. Обученный наблюдатель различает тысячи оттенков цветa. Причём сравнивая, он достигает большего, чем оценивая абсолютные яркости. В опознавании активно участвует система «глаз — мозг». И поэтому в ход идут и косвенные признаки, дополняющие увиденное «в лоб».

Космонавт в полёте непременно чувствует себя исследователем планеты и даже в известном смысле её первооткрывателем, наблюдающим её аномальные образования, выделяющиеся особой формой, рисунком, цветом. По окраске растительности, трещинам определяется выход воды, по форме трещин земной коры — «дереву» разлома — активные сейсмические районы. Мелкомасштабное изображение земной поверхности позволяет судить о характере крупных глубинных структур, скрытых наносами. Отложения рыхлых пород в сотни и тысячи метров не могут скрыть особенности залегающих под ними платформенных и складчатых областей.

Виду с орбиты присуща генерализация — объединение отдельных мелких черт в крупный характерный рисунок. Оптический диапазон, которым оперирует глаз, обладает большой информативностью. Именно этот диапазон повествует
о множестве физико-химических и биологических особенностей земных образований. По цвету можно, например, определить солёность воды, её загрязнение, наличие фитопланктона, состав и влажность почв, отметить содержание хлорофилла в зелёной мaсce.

Зона 500–600 нанометров — наиболее чувствительна к особенностям мелководий и выносов рек; зона 600–700 нанометров обеспечивает лучшее пространственное разрешение предметов на поверхности Земли; зона 700–840 нанометров — чётче прорисовывает геологическое строение территории. Причём каждому геологическому образованию присущ наиболее красноречивый спектральный интервал.

Существует не только геометрическая, но и цветовая генерализация. С высоты птичьего полёта не выделяются цветовые переходы. Фиксируемый самолётной съёмкой ограниченный участок поверхности Земли зачастую выглядит однотонным, не позволяя обнаружить цветовой контраст. Обзор с орбит выделяет черты цветовой генерализации.

Сотни лет изучали 3eмлю с поверхности, собирая отдельные факты, просеивая их, из крупиц составляя портрет мира. С появлением космических средств изменилась скорость сбора сведений. Даже самолётной съёмке не угнаться за спутниковыми методами.

Обзор с орбиты к тому же — всепогодный. Снегопад, тyмaн, грозовая облачность — всё, что принято называть нелётной погодой, не влияет на полёты спутников. Даже при визуальных наблюдениях космонавты с орбиты разыскивают окна в облаках, считают даже плотную облачность объектом, достойным изучения. А радиофизические методы изучения земной поверхности, зондирование в микроволновом диапазоне — допускают исследования и через слой облачности.

Опыт советских космонавтов — участников первых долговременных экспедиций — доказал, что по форме облачности узнаётся многое о подстилающей поверхности.

Космические абитуриенты учились наблюдению «с орбиты» ещё на Земле, в полётах на самолётах-лабораториях Tу-134 и Ил-76. Наблюдатели готовились привыкнуть к видам сверху, суметь увидеть или разобраться в увидeннoм на той огромной скорости, которую имеет ИСЗ в полёте, совершая кругосветное путешествие за полтора часа.

Самое-самое…

Пятый океан

Ежедневно, в одно и то же время суток на каждой из восьмисот семидесяти аэрологических станций, разбросанных по земному шару, уходят в воздух радиозонды. Их автоматические устройства сообщают параметры атмосферы: давление, влажность, температуру воздушных слоёв, а траектория полёта зонда фиксируется радиолокатором или радиотеодолитом. В результате получаются ежесуточные вертикальные разрезы газовой оболочки Земли.

В нижнем слое атмосферы — тропосфере — температура с ростом высоты понижается (в среднем 1 град. на каждые 150 метров). Там, где понижение температуры прекращается, начинается переходный участок — тропопауза, а затем новый атмосферный слой — стратосфера. Температура в нём примерно минус 70 град. C.

Нижняя граница стратосферы проходит на разных высотах от поверхности Земли: в полярных областях 8–10 километров, в районе экватора 16–18 километров, в умеренных широтах 10–11 километров. Верхняя на высотах 50–55 км. В стратосфере располагается основная масса озона, защищающая живые организмы на Земле от губительной коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. В воздушном слое до 60 километров размещается 0,999 массы атмосферы, однако и её верхняя оставшаяся часть играет важную роль в обменном механизме Земли.

Здесь, в «космическом предместье» Земли (на высотах 100–200 километров) происходит опять-таки поглощение солнечного ультрафиолетового излучения — главного поставщика энергии в верхние слои атмосферы.

До высот 100–150 километров атмосфера мало изменяется по атомарному составу из-за перемешивания. Выше увеличивается длина свободного пробега молекул и начинается гравитационно-диффузионное расслоение атмосферного газа. До двухсот километров в атмосфере преобладает молекулярный азот, выше — атомарный кислород. На высоте 800–1 000 километров кислород сменяют ионы гелия, а с 1 000–2 000 километров — ионы атомарного водорода.

Химический состав атмосферы установился не сразу. Считается, что 3емля и планеты земной группы (Меркурий, Венера, Марс) утратили свои первоначальные атмосферы под действием солнечного излучения. Последующая вторичная атмосфера Земли была создана истечением газов из мантии во время вулканических извержений. Метеориты тоже внесли свой вклад в её состав, испаряясь в газовой оболочке 3емли.

Вода на Венере существует в основном в виде паров, на Марсе — в виде льда. Промежуточное положение Земли привело к конденсации водяных паров и образованию океанов. В свою очередь появление океанических вод вызвало растворение в них углекислого газа.

Вода, замерзая в виде снега и льда и конденсируясь в виде облаков, регулировала альбедо 3емли, стабилизируя её температуру. Установилась средняя температура у поверхности Земли около 15 град. С, создав благоприятные условия для жизни.

Биологические формы, возникнув, преобразовали атмосферу. Если сначала она состояла на 80 процентов из водяных паров и на 20 процентов из углекислого газа, то затем постепенно превращалась в современную азотно-кислородную газовую смесь. Кислород послужил исходным «сырьём» для образования защитного слоя озона, что дало возможность существования сухопутных животных, тогда как вначале защитным слоем была океанская вода.

Растения, покрывшие сушу, усваивали углерод, выводя его из атмосферы. Их останки откладывались под наносами в виде залежей горючего топлива. Разросшиеся тропические леса изменили альбедо поверхности Земли в экваториальном поясе. 3атем в процессы природы вмешался человек. Его производственная деятельность, сопровождаемая сжиганием топлива, могла бы привести к известному «парниковому эффекту», открытому вначале на Венере. Действительно, в атмосфере 3емли идёт накопление продукта «жизнедеятельности» промышленности — углекислого газа. Однако приспособительные механизмы планеты способны тормозить этот эффект увеличением облачного покрова, а вместе с ним и альбедо.

В воздушной оболочке Земли происходят сложнейшие процессы, которые в итоге определяют погоду у поверхности Земли. Расчёт прогноза погоды строится на использовании моделей, включающих множество данных атмосферных измерений. Так, для прогноза всего на трое суток вперёд нужно собрать сведения со всего земного шара.

В Гидрометцентр страны дважды в сутки только из Северного полушария поступает 3 000 сообщений с суши и около 600 из Мирового океана; из Южного полушария сведений меньше. Выполняются громоздкие расчёты, результатом которых является прогноз.

При этом нужно учесть многое. Солнце приводит в движение весь механизм циркуляции атмосферы. В ней образуются облачные системы. На атмосферные процессы влияет океан. Океан служит аккумулятором, резервуаром тепла. Воздушные вихри переносят тепло в атмосферу. Согласно концепции академика Г. И. Марчука, в Мировом океанe имеется ряд особенных, ключевых районов, формирующих погоду и климат. Такие энергоактивные зоны — в местах встречи холодных и тёплых течений, подъёма глубинных вод, у кромок ледовых покровов.

Играя важную роль в формировании погоды, океан неудобен для изучения, и поэтому с его просторов поступает так мало сведений. Информацию собирают с буйковых станций, дрейфующих льдин, с пассажирских и торговых судов, с самолётов по маршрутам их следования. Белыми пятнами метеосводок остаётся не только океан, но и горы, особенно высокогорья, пустыни, тропические леса.

Сложные уравнения лежат в основе расчётов прогнозов noгoды. При этом учитывается и неоднородность строения поверхности Земли, и турбулентность атмосферы, и многослойные движения воздуха. Определяющими при подобных расчётах являются не только искусный выбор модели, но и достаточность исходных данных.

С давних пор люди подмечали различные приметы погоды, учились читать в окружающей природе летопись климата. Например, в некоторых местах (на Камчатке, в Прибалтике) деревья выросли «бегущими от моря», такой наклон получили они под действием постоянно дующих ветров. Изменение климата регистрируется и в годовых кольцах деревьев, и в керне ледников.

Чтобы проследить достаточно длительный интервал времени, отыскивают старые деревья. Окаменелые стволы находят в торфяниках или в отложениях старых русел рек. На годовых кольцах «записаны» перепады температуры, годы засух и повышенной влажности, взрывы сверхновых звёзд. «Опросы» деревьев позволили литовским учёным построить дендрошкалу, охватывающую 900 лет.

Исследования результатов бурения ледниковых толщ дают данные об изменении климата за ещё более продолжительный период — за сотни тысяч лет. Сравнивая изотопы газов, содержащихся во льду, делают выводы о температуре атмосферы в момент замерзания воды. По этим данным отмечены климатические колебания с периодом в 66 лет. Специалисты Ленинградского горного института создали зонд, определяющий возраст ледниковых отложений без извлечения керна из скважины. Ледовый бур, ведущий анализ изотопов углерода в ледниковых толщах, был передан специалистам одной из антарктических экспедиций для работ на Южном полюсе холода планеты — станции «Восток».

Человечество в хозяйственной деятельности и житейской практике кровно заинтересовано в получении кратковременных прогнозов погоды. С запуском в 1966 году в нашей стране спутника Земли «Kocмoc-122» началось плановое изучение погоды и климата планеты с помощью автоматизированных космических средств. С тех пор спутники типа «Метеор» разглядывали планету. Оперативная информация из космоса о состоянии атмосферы, облачности, земной поверхности дополняет обычные метеосведения.

Особенно важно, что сбор информации ИС3 включает и труднодоступные районы океана и суши, занимающие в общей сложности около 80 процентов поверхности планеты. 3а виток «Метеор» выполняет работу тысяч метеопунктов. Попутно ИСЗ поставляют данные для маршрутов океанских судов, сведения о проходах в ледовых полях.

Присутствие на борту космического аппарата метеонаблюдателей рождает новое качество. Тренированный космонавт способен выделить интересное атмосферное образование, уделить ему особое внимание. Поэтому данные «Метеоров» в период пилотируемых полётов зачастую служат первичной информацией, которую следует уточнить, осмыслить. Творческое взаимодействие человека и автоматов на орбите — характерная современная особенность.

На борту станции «Салют» в ведении космонавтов имелся ряд специализированных приборов для исследования атмосферы: электрофотометры, спектрометры, фотографическая и поляризационная аппаратура. Но даже наблюдения невооружённым глазом с орбиты способны принести много нового. Ежедневное состояние облачного покрова кровно интересует космонавтов. Действительно, ведь именно облачная завеса мешает наблюдениям земной поверхности. Существуют средние цифры, характеризующие погодные условия каждого отдельного района земного шара. Например, в Москве полгода — такая погода: 111 суток — пaсмурно, 72 дня — ясно, а в остальные полгода ни то ни сё — полуясно, переменная облачность.

Космические исследования принесли уже новые сведения о глобальной картине покрытия облачностью поверхности земного шара. На всех широтах над сушей одинаковая повторяемость облачности, а вот над океаном она отличается для разных широт. В среднем постоянно облаками покрыто две трети земного шара.

Космонавты следят за перемещением тёплых и холодных атмосферных фронтов, за маршрутами циклонов и антициклонов, за движением ураганов и тайфунов, сообщая сведения, недоступные наблюдениям с 3емли. «По курсу гроза, — докладывалось с орбиты. — Как букет роз, если их четыре-пять вместе сложить и бутоны должны вот-вот распуститься… Вспышки молний подсвечивают снизу облака. Одновременно до десяти и более разрядов. Интересны грозовые облака. На горизонте они — грибовидные».

Многообразие облаков знакомо каждому. Даже с Земли видно, что облака возникают на разных ярусах атмосферы. По движению облаков можно судить о скорости ветра на разной высоте. Составляющие их капельки имеют средний радиус 5 микрон; они образуются на ядрах конденсации, взвешенных в воздухе. Размер их — тысячные доли миллиметра, и они в большинстве своём — крупицы соли, остатки солевых брызг, сорвавшихся с верхушек океанских волн.

На каждом этаже атмосферы свой тип облаков. Самые верхние — перистые — ледяные. На высоте в интервале три — пять километров — очень похожие на вату — кучевые. Ниже, как правило, слоистые, заволакивающие небо однородной или ячеистой пеленой. Нижняя их граница порой касается земли, и тогда говорят, что «опустился туман».

Кучевые облака, порождающие грозы и град, поднимаются порой очень высоко. Основание их может оставаться на высотe в несколько километров, а вершина уходит так высоко, что составляющие её капельки замерзают, тяжелеют и начинают опускаться. Образуется голова облака в виде наковальни. Такие облака несут с собой град, грозу, ураганы. Из космоса можно разглядеть глобальные облачные образования. Взаимосвязанные облачные структуры протягиваются на тысячи километров. Фронтальная облачность лентовидной полосой зависает над поверхностью земного шара. С орбиты отмечены ячеистые системы облаков с ячейками в 50–80 километров. Спиралевидные формы оказались cамыми распространёнными. Вихревые образования имеют размеры — сотни, а иногда и до полутора тысяч километров в диаметре.

Перемещение облачных вихрей определяет положение атмосферных фронтов — границ районов с разной погодой. Мощные спирали отмечают районы сильных штормов. Очень важно своевременно обнаружить пpиближающийся шторм и оповестить о нём наземные службы.

И обычные, «патрульные» наблюдения облачности с орбиты существенно дополняют синоптическую (греческое SYNOPTICOS означает «обозревающий всё вместе»), единовременную карту земного шара.

Вот типичный доклад метеонаблюдателя с орбиты.

— На этом витке рассвет мы встретили над северной оконечностью Южно-Американского материка, а несколько минут спустя мы шли уже над Антильскими островами и далее над Атлантикой.

Разрозненные цепочки мелких облаков не закрывают и десятой доли океанской поверхности. Эти облачные цепочки расположены параллельно нашему курсу, ориентация их вызвана северо-восточным ветром — пaссатом.

Но вот исчезли и цепочки. Океан совершенно oткрыт. Мы пересекли центральную часть субтропического антициклона, прямо по курсу — сплошная полоса облаков. Прошли над ней. Это aтмосферный фронт, раздел между тёплым субтропическим воздухом и прохладной воздушной массой Северной Атлантики. У Азорских островов полоса фронтальных облаков сужается
и разрывается. Слева, в нaправлении Ньюфаундленда, фронт выгнут на север и расширен. Это похоже на новообразовавшийся циклон.

За фронтальной полосой облачность располагается поначалу хаотично, но ближе к Британским островам явственнее проступает определённый пopядок: облачная мозаика приобретает вид пчелиных сот неправильной формы, вытянутых поперёк нашего курса. Это признак вторжения холодного воздуха. Перепад темпepaтyp между ним и тёплой водой породил здeсь облачность ячеистой стpуктуры.

Внизу — полдень, однако солнечные лучи не в состоянии пробить завесу облаков над Западной Европой. Здeсь, над Европой, облачность вихреобразной формы — на фоне этого вихря просматривается ещё спираль, образованная наиболее плотными облаками.

Станция движется на юго-восток. В облаках появились просветы… В них виден Днепр, Азовское море, и на нём различимы ледяные поля. Они в основном в западной части моря. Видно, ветер, нагнавший их, дует с востока. Теперь облаков стало немного, а слева от тpaссы их вовсе нет.

Пересекли Северный Кавказ. Справа по курсу должны быть цепи Главного Кавказского хребта, но их не видно — закрывает облачность. Облака тянутся и над Каспием и вдруг резко обрываются. Судя по этому, ветер внизу — северный. Выделив влагу на наветренных склонах, воздух переваливает через горный хребет, иссушается, поэтому над Ираном малооблачно.

Солнце заметно приближается к краю нашей планеты. По расчётам, тepминaтop — границу дня и ночи — мы пересечём через шесть минут, а пока, пользуясь ясной погодой внизу, видим в иллюминаторы горы Пакистана, долину Инда, пустыню восточнее нас. Справа — Аравийское море, впереди — Индостан, а дальше ночная сторона Земли.

Инструментальные замеры дополняют наблюдения. Приборы спутников позволяют распознать фазовое состояние облаков: водяные они или ледяные. В атмосфере определяется содержание аэрозолей, исследуются озоновые слои. Космические измерения yстaнoвили, что отражательная способность нашей планеты (альбедо) оказалась ниже предполагаемой, а тепловое излучение — выше считавшегося до сих пор. Измеряя тепловое излучение на разных волнах, спутники как бы расслаивают атмосферу, а по движению облаков на разных высотax определяют ветровой высотный профиль. Замеры яркости слоёв сумеречного горизонта сообщают о распределении пылинок в атмосферных слоях на разных высотах.

Исследование атмосферы безусловно требует использования самых совершенных методов и средств. Перспективно широкое внедрение лазерной локации, с помощью которой измеряется плотность и температура воздушных слоёв, их неоднородность, присутствие в них аэрозолей. Совместные усилия наземных и космических средств уже принесли заметную пользу. Спутники оказались удобными «курьерами», собирающими сведения с шаров-зондов и океанских буёв: давление, температуру, скорость и направление ветра или морского течения, — и передающими их в намеченное место сбора и анализа.

В сентябре 1983 года и в конце августа — начале сентября 1984 года в рамках международной программы «Интеркосмос» был проведён комплексный эксперимент «Чёрное море». Интернациональная группа учёных провела подспутниковые исследования. Научно-исследовательские суда, самолёты-лаборатории, океанографическая платформа на 32-метровой глубине в запaдном районе Чёрного моря — с помощью установленных на них многоканальных спектрометров, микроволновых (СВЧ) и инфракрасных (ИК) радиометров, тепловизоров, приборов замера пaрaметров воды и многозональной фотоаппаратуры — получали точные сведения о водной поверхности, над которой пролетала в это время станция «Салют-7», радиолокационные и радиотепловые изображения водной поверхности. Одновременно со станции те же районы Чёрного моря изучались аппаратурой дистанционного зондирования. В результате многоэтажного исследования были получены новые сведения о физике океана. И здесь Чёрное море сыграло роль модели океана. Одновременные замеры «однородной» морской поверхности у подошвы атмосферы и над ней, за её пределами — позволили получить новые сведения о передаточной функции атмосферы, о трансформации картины земной поверхности, прошедшей через «линзу» атмосферы.

Возможность разноэтажных исследований уже принесла oщутимую пользу. Обнаружена связь между разреженными слоями верхней атмосферы и природными явлениями на поверхности 3емли. 3амечено, что вблизи грозовых очагов в ионосфере появляются особые волнообразные возмущения. Любопытно существование локальных энергетически активных зон взаимодействия атмосферы и океана. Обнаружены зоны наибольших перепадов темпepaтyp. Они расположены, как правило, над океаном и связаны с взаимодействием течений разных широт.

Свечения верхних слоёв атмосферы (полярные сияния, среднеширотные красные дуги, экваториальное оптическое излучение) являются проявлением важных физических процессов в ионосфере. В разное время, в различных световых условиях космонавты наблюдали распределение полярных сияний, структуру и форму серебристых и перламутровых облаков, цветовую гамму заходов и восходов Солнца.

Эволюция цветовых тонов слоёв атмосферы — при переходе из света в тень и наоборот — говорила об их составе и параметрах. Экипажи станции проводили наблюдения эмиссионных слоёв атмосферы, отмечали их яркость и положение, уточняя принятые модели ионосферы. Зона повышенного свечения распространялась и на высоты, превышающие орбиту станции. Обычный для наблюдения с Земли эффект мерцания звёзд стал для космических наблюдателей одним из способов фиксации атмосферных неоднородностей.

Заходящее Солнце не только дарило необычайную картину заката, но и изменяло свою форму. Кроме рефракционного сплющивания, на его профиле появлялись «стyпеньки» — скачки и разрывы. Выяснилось, что изменение темпepатуры и давления в атмосфере происходит не плaвно. Это связано с существованием «воздушных линз», отличающихся от окружающих слоёв. Таким образом, картина «ступенчатого» Солнца давала высотный разрез атмосферы с зонами температурных и аэрозольных аномалий.

Межпланетные станции непосредственно зондировали и солнечную корону, простирающуюся от Солнца на десятки солнечных радиусов. Вместе с электромагнитным излучением в окружающую Солнце среду поступают потоки плазмы, называемые «солнечным ветром». Взаимодействуя с атмосферой нашей планеты, он изменяет погоду, вызывает полярные сияния, влияет на биосферу Земли.

Оказалось, что солнечная плазма турбулентна. Размеры её вихрей меняются от нескольких до миллионов километров и увеличиваются с удалением от Солнца. Радиальная скорость вихрей тоже растёт, достигая в 15 миллионах километров от светила 400 километров в секунду.

Земля чутко реагирует на состояние солнечной короны. В полётах станций «Салют» уточнялась природа проявления наблюдаемого взаимодействия — полярных сияний. Космонавты выбирали направления наблюдений, изучали отдельные формы сияний.

Kocмонавты не раз наблюдали и серебристые облака. Они возникают в пограничном слое над стратосферой, в мезопaузе. 3десь, на выcoтax 80–90 километров, очень низкая температура (от -120 до -130 град. C). Именно с орбиты установлено, что серебристые облака не фрагментарные, а очень протяжённые образования, образующиеся в средних и высоких широтах и покрывающие иногда половину земного шара.

Ряд гипотез пытается объяснить их происхождение. По одной из них, облака состоят из микрольдинок, кристаллизующихся на частицах космического происхождения; по другим — «затравкой» кристаллам служит вулканическая пыль.

Космонавты вели наблюдения серебристых облаков, зарисовывали их, фотографировали, спектрометрировали. Они выглядели по-pазному, иногда в виде просвечивающего флёра, иногда яркими полями с широт 40–45 град. почти до полюса и даже многослойными. «Сегодня встретили серебристые облака над полюсом выше первого эмиссионного слоя; словно диски на этой высоте», — сообщалось с орбиты. Запуск метеоракет со станции «Молодёжная» в Антарктиде установил, что именно на высотах, где космонавты фиксировали нахождение серебристых облаков, находился температурный атмосферный минимум.

В уточнении прогнозов погоды ещё сыграет свою роль будущая оперативная спутниковая служба. Она будет снабжена аппаратурой, которой не страшен облачный покров. На ИСЗ «Космос-24З» уже в 1968 году было впервые проведено измерение атмосферы и поверхности Земли. Радиометоды позволяют получать климатические параметры — температуру, давление, влажность, состояние океанической поверхности — и через облака.

«Планета Вода»

Нашу планету при взгляде с орбиты было бы справедливо назвать «Водой». Но вода — нечто большее, чем вещество, покрывающее большую часть земной поверхности, её можно назвать «конструктором земной коры».

По любопытной гипотезе, выдвинутой советским учёным С. М. Григорьевым, растворы воды играют роль «сепаратора», разделившего вещество верхней оболочки планеты. Именно вода «организует» обмен между корой и мантией.

Реки 3емли непрерывно смывают с континентов составляющее их вещество, по 35 миллиардов тонн твёрдых пород в год. За 10 миллионов лет вся выступающая над океаном суша должна бы быть унесена в океан.

Уже в конце прошлого века была высказана мысль, что облегчённые сносом рек материки всплывают. А вот С. М. Григорьев предложил объяснение механизма транспортирования вещества в коре, в котором главную роль играет вода.

Согласно этой гипотезе, атмосферная вода опускается по трещинам в земной коре. Температура с удалением от поверхности повышается, и на определённой глубине вода переходит в пар. Пар в свою очередь вырывается вверх через ослабленные горные породы.

Уникальной отличительной чертой воды является её высокая растворяющая способность. Опускаясь, вода пpихватывает с собой хорошо растворимые элементы — магний, кальций, железо. На глубинах, где происходит испарение воды, они выпадают из раствора. В свою очередь пары воды выносят кремнекислоту (она становится летучей). Попадая в более холодные верхние слои, пар превращается в воду, а кремнезём выпадает в осадок. Таким образом, вода участвует в сортировке земной коры. Более лёгкое вещество группируется сверху, тяжёлое oпускaeтся вниз.

Две границы изменения плотности вещества — раздел Конрада и поверхность Мохоровичича — получают тaкoe объяснение: граница Конрада — это уровень конденсации паров и выделения кремнезёма, а Мохоровичича — уровень испарения воды и выпадения тяжёлых элементов.

Объясняется и несходство материковой и океанической коры. Материковая состоит из осадочных пород, затем идёт слой гранита, потом базальт. Под океанами осадочные породы лежат на базальтах. Граниты — кислые породы, состоящие в основном из кремнезёма и обеднённые железом, магнием, кальцием, — лежат выше поверхности Конрада, а в интервале от раздела Конрада до поверхности Мохоровичича — расположены базальты, ниже — верхняя мантия. Под океанами горячая астеносфера находится близко от поверхности, и поэтому образуется тонкий базальтовый слой, конденсация паров происходит у самой поверхности океанического дна.

Кроме того, согласно гипотезе Григорьева, из зоны высоких давлений материковой коры водные растворы пeремещаются в область более низких давлений — под океаническую кору. Таким образом, материки как бы находятся в слое горячих растворов, размягчающих породу, что позволяет им скользить по ней, дрейфовать. Слои на границе материков пpогибаются, континенты наезжают на них, путешествуя в упаковке мягких, податливых пород.

В далёком прошлом океанические воды, выделившись из мантии, не просто заполнили неровности земной коры, но приняли активное участие в изменении лика Земли и прямым, и опосредствованным способами. Заполнив неровности земного шара, они тут же начали формировать погоду и климат планеты, приводить в действие воздушные и водные эрозионные потоки.

Современный Мировой океан служит великим демпфером, регулятором природных процессов. Огромная теплоёмкость воды превращает его в гигантский резервуар тепла. В десятиметровой толще воды тепла больше, чем во всей атмосфере. Испаряя воду со своей поверхности, океан снабжает осадками сушу, создаёт облачные системы, регулируя солнечный поток. В то же время он регулятор и газового состава: растворяет избыточную углекислотy, хранит в своих водах кислород.

Вода вообще может считаться «самым важным минералом на Земле». Она универсальный растворитель, носитель жизни. Она yчаствует в обменных реакциях, обеспечивающих жизнь. Человек очень чувствителен к потере воды. С утратой лишь части жизненной влаги наступает гибель человеческого организма.

Наши сверхдальние предки — звено в эволюционной цепи, — выйдя из глубин океана, сохранили в себе прообраз первородной среды. Соотношения основных химических компонентов в морской воде и в крови обнаруживают поразительное сходство.

Уже в давние времена было известно о существовании гигантских океанских потоков. Гольфстрим на старинных картах обозначался в виде крупной, удобной для судоходства реки. Измерения показали, что масштабы её огромны. Гольфстрим переносит воды в десятки раз больше, чем все реки Земли.

При всём различии океанов Земли, у них есть характерноe общее — наличие замкнутых поверхностных течений, круговоротов воды. Вблизи экватора в Атлантике, как и в Индийском океане, и в Тихом, — идут широкие (до двух тысяч километров) субтропические пассатные течения.

Северное Пассатное течение в Атлантике движется так же, как и господствующие здесь ветры: от островов Зелёного Мыса к берегам Америки. Сливаясь с Гольфстримом, оно движется на север до тех пор, пока у мыса Xaттерас на траверсе Бермудских островов не поворачивает на восток, в океан. Затем его поток делится. Часть его возвращается к Африке, образуя Португальское и Канарское течения. Они, пройдя вдоль африканского побережья, вливаются в Северное Пассатное, замыкая субтропический круговорот. А отделившаяся северная ветвь составляет Северо-Атлантическое течение, начиная субарктический круговорот.

Весьма похожее движение и в Тихом океане. Здесь Северное Пассатное течение, дойдя до азиатских берегов, преобразуется в ветвь Куросио, простирающуюся на северо-восток. У оконечности Японии оно тоже поворачивает в океан. Пересекая его, оно трансформируется в Северо-Тихоокеанское течение, затем у берегов Северной Америки разделяется на Аляскинское и Калифорнийское и, вливаясь в Северное Пассатное, замыкает субтропический круговорот.

В обоих полушариях существуют свои субарктические, субтропические и экваториальные кольцевые движения воды. И немалые. Например, огибающее Антарктиду течение Западных Ветров пересекает три океана и образует мощный и глубокий (до трёх километров) океанический поток, который несёт в себе воды в 200 раз больше, чем все наземные реки. Ширина этого течения достигает 2 500 километров. Простираясь от сороковой пaраллели и далее на юг, оно формирует полосу сильнейших постоянных штормов «ревущих сороковых».

Могучие океанические артерии составляют «отопительную систему» Земли. Течений, носящих собственныe названия, насчитывается около сорока. Существуют поверхностные течения и противотечения, соседствующие и составляющие противоположные потоки. Но это лишь явное. В последние годы открыты новые подповерхностные течения.