Глеб Голубьов
Неразгаданите тайни (27)

Космически опити

Немалко хипотези са били създадени за обясняване на всесветската загадка. Много бързо отпаднали онези от тях, които виждали главната причина в изобилието на магнитни руди в недрата на Земята. Та нали железните, никеловите и другите руди запазват магнитните си свойства само до определена температура? А в недрата на планетата температурата е значително по-висока от „точката на Кюри“. Следователно магнитни свойства могат да притежават само залежите от руди в най-горните слоеве на земната кора. Тези залежи създават местните аномалии, но не основното магнитно поле. Обратно, самите тези натрупвания на руда придобиват магнитна сила именно затова, че се намират в силовото поле на Земята.

По-жизнеспособна се показала хипотезата, предложена най-напред от Джилберт. В действителност нима случайно магнитните полюси се намират близо до географските? Не показва ли това, че основното магнитно поле възниква от въртенето на планетата?

Тази хипотеза била поддържана от много учени. Петър Николаевич Лебедев се опитал да я провери в началото на нашия век. Той се прочул с удивително остроумните си и тънки опити. Той успял например пръв в историята да „измери“… слънчевия лъч. По пътя на великолепни експерименти Лебедев измерил с каква сила налягат светлинните лъчи върху твърдите тела и газовете. Смелостта и точността на опитите му потресли целия учен свят.

Лебедев замислил не по-малко труден опит по магнитизъм, въпреки че на пръв поглед той изглеждал съвсем прост. Изследователят взел неголеми модели на земното кълбо, направени от ненамагнитизирано желязо и други метали, и дълго ги въртял, изменяйки скоростта на въртене. Според замисъла на Лебедев, от въртенето трябвало да възникне магнитна сила, която би могла да бъде уловена с уреди. Всъщност това било най-сложното: да се улови, да се измери нищожната малка сила, създадена от модели, които са песъчинки в сравнение с планетата.

Опитите завършили с неуспех. Колкото и да се мъчел ученият, не успявал да открие магнитна сила. Но Лебедев смятал, че това още не опровергава хипотезата.

— Очевидно бедата е там — казвал той, — че от въртенето на твърде малките модели възниква много слабо магнитно поле. Ние нямаме толкова чувствителни уреди, с които да го открием. Опитите трябва да се продължават и усъвършенствуват.

Самият Лебедев не успял да извърши това. Опитите си той правел при тежки условия. Лабораторията му се помещавала в един от зимниците на Московския университет. Налагало се сам да си прави уредите. Скоро ученият бил принуден да напусне и този зимник. В знак на протест против уволнението на няколко професори, които не се нравели на царското правителство със своите прогресивни възгледи, Лебедев подал оставката си. Той се опитал да си уреди лаборатория, наемайки частна квартира, и да проведе нови опити, но смъртта му попречила.

Когато през 40-те години на нашия век някои наблюдения показали, че на Слънцето и другите звезди има също магнитни полета, отново възникнал интерес към хипотезата за въртенето. Опитвали се да я докажат с нови опити А. Шустер и големият английски физик професор Блекет. Но и тези опити не се увенчали с успех.

Обратно, опитите на Блекет доказали, че магнитното поле не може да възникне в резултат на въртенето. Като видял резултата, английският учен намерил мъжество да се пошегува:

— Изглежда, че аз погребах окончателно собствената си хипотеза.

Но създадени били и други хипотези. Съгласно една от тях основното магнитно поле възниква при въртенето на Земята вследствие различието на електрическите заряди във вътрешността на планетата и на нейната повърхност. За съжаление магнитната сила на тези предполагаеми заряди, изчислена теоретически, се оказала съвсем друга от тази, която всъщност се наблюдава. Резултатите не съвпадали.

В 1929 година физикът Хун предложил своя теория. Според него, вътре в земното кълбо съществуват потоци от заредени частици, възникващи именно благодарение на високите температури. Движейки се в първоначалното магнитно поле, те трябва вследствие въртенето на планетата да го усилват. Така се създава магнитната сила на Земята. Но слабите места в теорията на Хун изведнъж се хвърлят в очи. Първо, как се е появило първоначалното поле? Да се допуска съществуването му — значи просто да се обяснява една загадка с помощта на друга, също така неразбираема. И второ, дори ако е имало такова поле и сега се усилва от дрейфа на електрическите частици, то къде е пределът на неговото нарастване? Излиза, че то е способно да се усилва до безкрайност, което в действителност съвсем не се наблюдава.

Може би източниците на основното поле трябва да се търсят в недрата на Земята, в нейното ядро? Както стана известно напоследък в резултат на сеизмическите изследвания, земното ядро има диаметър около седем хиляди километра. То е течно, състои се от разтопени тежки метали, сбити от колосалното налягане на цялата земна кора. Температурата на ядрото е няколко хиляди градуса. Природните условия там са толкова необичайни, че с тях се занимават особени отрасли на науката — магнитната хидродинамика и други.

Неотдавна съветският физик Я. И. Френкел, изхождайки от тези представи за строежа на ядрото на планетата, разработи нова интересна хипотеза за произхода на земния магнитизъм. Той смята, че поради разликата на температурите в различните слоеве на ядрото в него възникват непрекъснати електрически токове. Ядрото започва да прилича на турбогенератор със самовъзбуждане. Изработените от него токове създават магнитното поле на Земята.

Но за да могат да възникнат и те, все пак е необходимо някакво първично магнитно поле, макар и слабо. А. И. Френкел не знае от какво се създава то.

— Дали това е съвсем слабото магнитно поле, което се създава от Слънцето благодарение на въртенето, или е резултат от жиромагнитния ефект, обусловен от въртенето на Земята — това в края на краищата не играе роля — казва той.

Така ние отново се връщаме там, откъдето тръгнахме: магнитната сила възниква в резултат на въртенето. А това засега още не е доказано.

Болшинството от учените, както у нас, така и зад граница, все пак смятат хипотезата на Френкел за най-вероятна. Тя като че ли се потвърждава от най-новите изследвания.

С процесите, които стават в течното земно ядро, са свързани и вековните вариации на основното поле. Те се пораждат от малките вихрови движения на електрическите токове по повърхността на ядрото, които се изместват бързо от изток на запад.

… Пътят на търсенията се оказал дълъг и труден. Наложило се да се направят милиони опити, да се изпратят експедиции във всички части на света, за да се отговори на въпроса: а защо Земята е магнит?

Правейки опити в тесния полутъмен зимник, професор Лебедев страдал от тяхното несъвършенство и мечтаел за модели, съизмерими с планетите. Сега човечеството получи възможност да проведе такъв космически опит.

Изстрелването на изкуствени спътници на Земята откри нова, забележителна епоха в изучаването на геомагнитизма. С третия съветски изкуствен спътник за пръв път беше издигнат на огромна височина от повърхността на планетата специален магнитомер. Магнитни наблюдения се правели и на ракетите и изкуствените спътници, изстрелвани в САЩ. За пръв път учените имаха възможност да направят магнитна снимка около планетата на големи височини.

На втори януари 1959 година се отправи в първия междупланетен полет съветска ракета. Тя отнесе нашия вимпел към Луната и още по-далече — към Слънцето, на което стана вече спътник, превръщайки се в първата изкуствена планета, сътворена от човешки ръце.

Между другите уреди ракетата издигна в небето и един магнитомер. Ние сякаш протегнахме ръка в космоса.

И резултатите се оказаха необикновено интересни. Данните от наблюденията още се обработват. Но вече са публикувани сведения за няколко важни открития.

Неочаквано голямо се оказало напрежението на електрическото поле в горните слоеве на атмосферата: сто пъти по-високо, отколкото предполагали. Уредите, монтирани на третия съветски спътник и на космическата ракета, позволили да се установи, че нашата планета е обкръжена от особени „електрически пояси“. Първият такъв „ореол“ започва на височина петстотин — хиляда километра. Той се състои от голям брой стремително летящи електрически частици, чиято енергия достига стотици хиляди електронволта. Другият „ореол“, отделен от първия с голям промеждутък, се простира на височина 40 — 50 хиляди километра от повърхността на Земята. Той е образуван от електрони с по-малка енергия.

Защо възникват тези пръстенообразни вихри на заредените частици? Техният произход все още е много неясен и предизвиква спорове сред учените. Може да се предполага, че тези частици са прилетели от междупланетното пространство и Слънцето и са привлечени от магнитното поле на Земята. Попадайки в магнитния „капан“ на земното поле, те могат цели месеци, а и по-дълго да летят около планетата.

Тези електрически токове създават свое толкова силно магнитно поле, че на места то понякога даже неутрализира основното поле и заредените частици могат да се изтръгнат от „плен“. Възможно е именно тук да се крият главните причини за многото магнитни вариации и бури, които засега не намират достатъчно вярно обяснение.

Какъвто и да е произходът на пръстеновидните вихри около Земята, безспорно е едно: те са тясно свързани с магнитното поле на планетата. И, разбира се, на свой ред и те оказват влияние върху него. Сега предстои да се изучи по-добре това взаимодействие. Тук навярно немалко нови изненади очаква науката.

Очевидно във връзка с магнитното поле на Земята е и друго интересно явление, открито при наблюденията на третия спътник. В йоносферата на височина от двеста до триста километра са открити особени слоеве, наречени радиовълноводи. Попадналата в такъв „канал“ радиовълна може безпрепятствено да обиколи цялото земно кълбо. Това предвещава забележителни перспективи за радиото и телевизията.

Успели да установят, че някои магнитни бури се предизвикват от потоците корпускули, които прелетяват близо до Земята.

Новите открития ни приближават към разгадаването на тайната за произхода и за основното магнитно поле на планетата. Магнитолозите първи получиха достоверни данни за това, че напрежението на земното поле намалява с увеличаването на височината. Сведенията, предадени чрез радиовълни от станцията „Маяк“ от третия съветски спътник, показват, че в горния атмосферен пласт има особени точки, в които магнитното поле ту бързо се променя, ту отново става нормално. Защо става така, още не е изяснено. Някои учени предполагат, че тези отклонения са свързани с електрическите токови системи в атмосферата. А може би спътникът в този момент се е врязал в облак от космически частици, обкръжен със своето собствено слабо магнитно поле?

Но, общо взето, магнитното напрежение намалява с височината строго закономерно, потвърждавайки установената в науката представа за двуполюсното намагнитизирване на нашата планета.

И ето кое е особено интересно. Прелетявайки над най-голямата Източносибирска магнитна аномалия, третият спътник съобщил на учените, че уредите на него отбелязват много бавно отслабване на магнитното напрежение в зависимост от височината. Следователно източниците на аномалията се намират значително по-ниско под повърхността на планетата, някъде дълбоко в недрата й.

Същите интересни наблюдения са направени и при прелета на спътника над други аномалии. След като изучили внимателно тези материали, съветските магнитолози Н. В. Пушков, Ю. Д. Калинин и други дошли до извода, че двете главни по-постоянни части на геомагнитното поле — основното поле и полето на аномалиите — намаляват с отдалечаване от повърхността на планетата приблизително с една и съща скорост. Значи и техните източници трябва да се намират приблизително на една и съща дълбочина, очевидно в течното ядро.

Тези открития опровергават окончателно хипотезите, които обясняват произхода на основното поле с намагнитизираността на железните руди в земната кора. Но за това пък те като че ли с основание потвърждават хипотезата на Я. И. Френкел, за която вече говорихме — източникът на главното поле действително се намира в ядрото на планетата.

Новите открития носят и нови загадки. Защо „корените“ на някои магнитни аномалии отиват така дълбоко в недрата на планетата? Или тези аномалии са предизвикани не само от натрупванията на магнитни руди в земната кора, както са предполагали по-рано?

Възникват немалко въпроси. И за да може да им се отговори, ще трябва отново и отново да се правят сложни опити, да се създават нови хипотези и да се изпращат ракети все по-далече в космоса.

А какво става с главната загадка?

Като изпращаха първата ракета към Луната, учените се надяваха да узнаят най-после дали спътницата на нашата планета има свое магнитно поле. А това е много важно да се узнае.

Тук всеки отговор е интересен за науката. Ако магнитното поле все пак възниква от въртенето на планетата, то и Луната трябва да има магнитно поле. А ако хипотезата на Я. И. Френкел е вярна, то Луната не може да има свое магнитно поле, тъй като, според повечето учени, тя няма течно ядро — „турбогенератор със самовъзбуждане“.

Ясно е с какво вълнение са следили учените от всички страни полета на първата космическа ракета към Луната. Те чакали отговора.

И не го получили. Ракетата не открила магнитно поле на Луната. Но от това не трябвало да се правят никакви изводи: ракетата минала твърде далеко от лунната повърхност, така че уредите може би не са успели да уловят магнитната сила.

Въпросът останал без отговор. Но не задълго!

На 12 септември 1959 година към Луната се отправи втора съветска ракета. Минавайки през стотици хиляди километри точно към зададената цел, ракетата в 0 часа 02 минути и 24 секунди московско време в станалия оттогава исторически ден 14 септември 1959 година благополучно се е прилунила в района на „Море на яснотата“. На повърхността на Луната са легнали вимпелите с герба на нашата страна и надписът „Съюз на съветските социалистически републики. Септември 1959 година.“

До момента на прилуняването всички научни уреди на ракетата са работили нормално. И ние за пръв път получихме достоверни сведения за магнитизма на другите планети.

Не мина и месец и бе изстреляна трета съветска космическа ракета. Тя изхвърли в орбита около Луната автоматична междупланетна станция с много уреди. За пръв път бе наблюдавана и фотографирана невидимата страна на Луната. Само за един месец ние узнахме за спътницата на нашата планета повече, отколкото през цялата история на човечеството!

Луната няма дори едва забележимо магнитно поле. Не открили около Луната и ореоли от заредени частици, каквито съществуват около Земята. Това също потвърждава отсъствието на магнитно поле при спътницата на нашата планета. Та нали тези ореоли възникват именно поради това, че заредените частици попадат в магнитния „капан“?

Хипотезата, свързваща произхода на земния магнитизъм с въртенето на планетата, очевидно днес е погребана окончателно. Затова пък идеята на Я. И. Френкел получи най-блестящо потвърждение. Няма ли планетата течно ядро — няма и магнитно поле!

Но… Ами ако Луната все пак има разтопено ядро? Как ще се обясни тогава отсъствието на магнитно поле в нея? Ние сме свикнали да смятаме Луната за мъртво, отдавна изстинало тяло. Обаче в навечерието на първите космически полети е направено удивително сензационно откритие. Съветският астроном Н. А. Козирьов откри и даже фотографира изригвания на разтопени газове в областта на лунния кратер „Алфонс“. Значи на Луната вулканичната дейност продължава. Недрата на Луната се намират в горящо състояние, а ядрото й може би дори е разтопено както на Земята. Но защо тогава там няма магнитно поле? Не е лесно да се разгадаят тайните на природата. Разгадаеш ли една — явява се друга.