Журнал «Вокруг Света» №06 за 1981 год

Лучистый венец планеты

Не было ни снежных вершин за стеклом, ни утомительного серпантина горной дороги — наш «Москвич» свернул с ровного тартуского шоссе, легко взял уклон, въехал на большое плато, и мы увидели купола обсерватории, которые тут же перечеркнули косые струи дождя.

С погодой в Тыравере, поселке, где расположен Институт астрофизики и физики атмосферы Академии наук Эстонской ССР, нам, прямо скажем, не повезло. Дождь лил несколько дней кряду, и мой коллега, фоторепортер, каждое утро подходил к окну, смотрел на экспонометр, потом на небо, закрытое облаками, затем уже на меня — как, мол, в таких условиях работают астрономы?

— Да, небо у нас, конечно, не такое, как в горах,— сказал академик Аксель Киппер в тот день, когда из-за туч робко показалось солнце. — Но в Эстонии лучшего места для обсерватории нет, всюду лишь низменности да холмы,— развел руками ученый, словно приглашая нас полюбоваться влажными зеленеющими полями и лесом, уходящим за горизонт. — И обсерватория наша, если можно так сказать, самая низкогорная. Но небо наблюдать, однако, нужно.

Последние слова Киппер произнес подчеркнуто твердо. А мне слышался за ним девиз древних мореходов, бороздивших океан на утлых челнах: «Плавать, однако же, необходимо...»

Обсерватория в Тыравере — детище старого ученого. Он был одним из ее основателей, руководил ее строительством, затем много лет работал директором и лишь недавно передал бразды правления молодому ученому Вейно Унту.

— У нас, как в Пулкове,— продолжал академик,— бывают отличные ночи для наблюдений, ясные дни, хотя, увы, не так уж много. Однако обсерватория — это не только хороший астроклимат (хотя и это важно), а прежде всего люди— упорство, изощренность ума. Кстати, наша обсерватория переживает как бы второе рождение... Она продолжательница обсерватории в Тарту, построенной еще в начале прошлого века. В Тарту работал великий ученый В. Струве, основатель нашей астрономической столицы — Пулкова. Тыраверская же обсерватория — ровесница космической эры. И вообще вся наша работа тесно связана с космосом: мы теперь наблюдаем не только с земли, но и с заоблачных высот.

Мне показали некоторые документы из архива Института астрофизики.

1957 год. Большая фотография, чем-то напоминающая известную картину «Три богатыря»: профессора Аксель Киппер, Харальд Керес и Григорий Кузмин: один в бинокль, двое по-простецки, из-под руки, осматривают местность, где будут воздвигнуты астрономические купола.

Тот же 1957 год. Осень. Киппер выступает перед колхозниками, просит уступить землю в Тыравере для строительства на ней обсерватории.

— Впрочем,— вспоминал ученый,— особенно уговаривать не пришлось. Лучшим агитатором за строительство обсерватории стал первый в истории советский искусственный спутник Земли.

Читаю следующее сообщение: «Э. Крээм и Ю. Туулик, студенты Тартуского университета, вышли из Таллинского порта 12 апреля 1961 года на судне «Иоханнес Варес»... Маршрут: Балтийское море — Северное море — остров Ньюфаундленд и обратно. Цель: наблюдение серебристых облаков...»

— Вы, наверное, знаете, что здесь, в Тарту, находится Мировой специальный геофизический центр по серебристым облакам,— продолжает Киппер и протягивает мне газету. В ней сообщение: за успехи в изучении этих облаков летчики-космонавты, дважды Герои Советского Союза Виталий Севастьянов и Петр Климук, а также тартуские астрономы Чарльз Виллманн и Олев Авасте удостоены Государственной премии Эстонской ССР.

С. П. Королев не раз подчеркивал, что успехи в космосе начинаются на Земле. И вот передо мной два, конечно же, несоизмеримых события: старт Гагарина и скромное плавание студентов из Тарту. Впереди, через много лет, успех большой работы по изучению серебристых облаков.

Два события, а дата одна —12 апреля 1961 года. Совпадение? А может, есть в этом какой-то символический смысл?

С этими вопросами я обратился к заведующему отделом космических исследований института Чарльзу Виллманну.

— Еще до старта Гагарина ученые понимали, что серебристые облака, находящиеся на большой высоте, где-то на границе атмосферы и межпланетного пространства, тянутся на сотни, а то и на тысячи километров. Условия же наблюдений из той или иной обсерватории могут меняться. Над Тарту, Пулковом, к примеру, могут нависнуть тучи, а где-то в Америке в это время будет сиять солнце. Отсюда и родился стратегический план — создать сеть станций наблюдения за серебристыми облаками на материках и на океанах.

Чарльз Виллманн — крепкий, ширококостный, по-военному подтянутый человек. И говорит четко, как солдат, возвратившийся из разведки.

— Чем привлекают вас серебристые облака?—спрашиваю Виллманна.

— О, это одно из самых загадочных явлений природы. Появляются нечасто и внезапно, светятся каким-то металлическим блеском и лишь тогда, когда Солнце уже скрылось за горизонтом,— их пока наблюдали немногим более тысячи раз. И это чуть ли не за сто лет со дня открытия серебристых облаков! К тому же,— тихо говорит Виллманн,— они ведь удивительно красивы. Помните, как поэтически сказал о них Пушкин: «И тихая луна, как лебедь величавый, плывет в сребристых облаках». Любопытно, поэт написал эти строки за много десятилетий до того, как это явление открыли астрономы. Но он был удивительно точен.

Виллманн вспоминает: во время войны ему, офицеру, был положен полевой бинокль. Он использовал его не всегда по назначению, ведь и между боями выпадали тихие, ясные сумерки, когда вдруг над горизонтом появлялись странные облака, или ночи с небосводом, усеянным крупными звездами. Вот тогда-то он смотрел не на позиции врага, а в небо. Однажды по блеску стекол выследил его вражеский снайпер, выстрелил, но, к счастью, угодил лишь в бинокль.

В первые самые тяжелые месяцы войны из осажденного Таллина уплыл Виллманн в Ленинград: на безоружном пароходике, под бомбами фашистов. Затем работа на заводе имени Кирова кочегаром, жизнь в голодном и холодном, окруженном врагами Ленинграде. В 42-м «Дорога жизни» через Ладогу. Отсюда Виллманна послали на Каспий возить нефть из Баку в Астрахань. Когда враг пришел под Сталинград, Виллманн вступил добровольцем в Эстонский корпус, окончил артучилище. Боевое крещение принял под Великими Луками. Командиром орудия освобождал Нарву и Таллин. Войну окончил на эстонском острове Сааремаа...

— А давно вы увлекаетесь астрономией?

Виллманн смущается, словно разговор идет о любви. Астрономия стала его любовью, наверное, еще с той поры, когда до войны попался ему учебник по этой науке на родном языке — тогда это была редкость. На фронте сам составил таблицы логарифмов, чтобы рассчитывать время появления некоторых звезд. После войны остался в армии, окончил артиллерийскую академию и заочно, педагогический институт — получил два диплома: как физик и как математик.

— Астрономией занимался всю жизнь... Помню, как-то в начале пятидесятых годов я выступал перед коллегами, рассказывал о своих исследованиях вращения галактик. Выступал, как положено офицеру, в форме. И вдруг женский голос, помню, это была Алла Генриховна Масевич, теперь она известный ученый, профессор: «С каких это пор астрономы ходят в погонах?» А я ей в шутку: маскировка, мол. Вскоре нас сблизили научные интересы.

Уволившись из армии, Виллманн работал в Таллине. Там, на небольшой обсерватории в Мустамяэ, наблюдал серебристые облака. Защитил по этой проблеме диссертацию. Но чувствовал: это только начало...

В Тарту серебристые облака изучают почти сто лет. Еще в 1885 году один из первооткрывателей этого явления, эстонский астроном Эрнст Гартвич, видел их одиннадцать раз.

«Они ярко светились в ночном небе белым и серебристым светом, переходящим иногда в голубой с золотисто-желтым оттенком возле горизонта. Случалось иногда, что здания были заметно освещены их светом и можно было даже различить далекие предметы». Так описывал только что открытое явление природы московский астроном В. К. Церасский. Не случайно серебристые облака взволновали именно астрономов: они столь эфемерны, что лишь вуалируют даже неяркие вечерние звезды, ночью же эти «призраки воздушного океана» вообще невидимы. Однако облака эти совсем не исчезают. Значит, решили ученые, они ослабляют свет звезд, и поэтому мы видим искаженную картину вселенной...

Поражала также высота, на которой с завидным постоянством держались серебристые облака,— около восьмидесяти километров (прежние рекордсмены-высотники в мире облаков — перистые или перламутровые — не поднимаются выше тридцати). Но и на этом загадки не кончались: «серебристые призраки» наблюдали почему-то только летом и лишь в высоких широтах, примерно от 50 до 70 градусов северной широты.

Почему, отчего? Ученые терялись в догадках. Что это — пыль космическая или земная? А может быть, вода, лед — но как их частички поднялись на такую высоту?

Чтобы распутать этот клубок вопросов, ученые решили выяснить, какие силы вызывают появление серебристых облаков. Первое подозрение пало на вулканы, а именно на Кракатау. В 1883 году эта огнедышащая гора взорвалась, выбросив на большую высоту десятки миллионов тонн пыли. А два годя спустя ученые впервые наблюдали серебристые облака сразу на огромных пространствах над Европой.

Однако шли годы, а появление серебристых облаков часто не совпадало с извержениями. К тому же вулканы расположены на всех широтах планеты, серебристые же облака облюбовали, как считали ученые, далекий Север. Вулканы не избирают для извержений определенного времени года, тогда как «призраки воздушного океана» предпочитают появляться весной и летом. Почему?

Не сумев ответить на эти вопросы, вулканическая гипотеза, просуществовавшая, как справедливо замечено, «непристойно долго», была сдана в архив. За ответом специалисты обратились к силам небесным: родилась новая гипотеза — метеоритная.

В 1908 году упал гигантский Тунгусский метеорит, а в последующие годы, в пору аномальных белых ночей и светлых зорь, было зафиксировано особенно много серебристых облаков. Метеоритная гипотеза отвечала на многие вопросы. Серебристые облака появляются редко, однако ведь и «небесные камни» выпадают нечасто и тоже, как правило, летом. И все-таки было неясно, почему эти облака облюбовали именно высокие широты, если больше всего метеоритов вторгается в атмосферу около экватора. И отчего пыль от «камней» держится на почтительной высоте, не спускаясь ниже?

Рядом с метеоритной гипотезой появилась новая — конденсационная, или ледяная. Рядом потому, что ее сторонники готовы были искать компромисс не только с «метеоритчиками», но и с «вулканистами». Они предположили, что серебристые облака состоят из частичек воды, которая конденсируется вокруг пылинок, превращаясь в лед (на высоте 80 километров очень холодно). Пыль может быть и метеоритной и вулканической. Что же касается воды, то частицы ее либо как-то попадают с Земли, либо образуются из «солнечного ветра», космических протонов, атомов водорода и кислорода верхних слоев атмосферы.

Гипотезы, гипотезы — их особенно много, когда объект недосягаем. А до начала космической эры верхние слои атмосферы наблюдали главным образом с Земли. Именно в это нелегкое для проблемы серебристых облаков время занялся ею Чарльз Виллманн. Однако вскоре в верхние слои атмосферы стартовали первые ракеты. Была получена интересная информация: оказывается, в той самой зоне, где обитают «серебристые призраки», и температура понижена, и летом холоднее, чем зимой. Значит, рассчитали теоретики, там может конденсироваться вода, образовываться лед. А что на самом деле?

В 1962 году ученые Швеции и США поставили эксперимент в верхних слоях атмосферы, недалеко от Полярного круга. В августе туда стартовали две ракеты: одна пронзала серебристые облака, другая — чистое небо. Каждая из них несла ловушки, которые раскрывались в зоне «серебристых облаков». «Облачная» ракета обнаружила частицы пыли, окруженные венчиком — гало. Вначале решили, что это следы испарившейся воды. Потом после тщательных исследований оказалось: их оставила сера, вещество, которого очень мало в метеоритах. Откуда она там? Ледяная гипотеза, как говорится, зашаталась.

В 1964—1965 годах были поставлены новые ракетные эксперименты. Они дали отрицательные результаты: никаких частиц в серебристых облаках вообще обнаружить не удалось... Появились сомнения, можно ли чего-либо добиться, идя таким путем. Да и что такое ракетный эксперимент? Ведь он кратковременен. Это почти то же самое, что проткнуть пальцем воздух и на этом основании судить о его составе.

К этому времени в нашей стране и за рубежом была уже создана большая сеть наземных станций для наблюдения за серебристыми облаками. Советские ученые считали, что взгляд снизу нужно дополнить взглядом сверху, из космоса: оттуда можно увидеть планету целиком, там наблюдениям атмосферы не мешают погодные условия.

Так думал и Виллманн. А в Москве у него был единомышленник, способный превратить мечту в реальность,— академик С. П. Королев.

В начале шестидесятых годов в Тарту приехали представители от С. П. Королева. Виллманн вспоминает:

— Мы обращались к Королеву за помощью. Нам нужно было обнаружить серебристые облака с борта космического корабля. Вместе с сотрудниками Королева стали конструировать прибор для этих целей — «Микрон». Сергей Павлович был энтузиастом нового дела.

В 1965 году в Тарту приехал Виталий Севастьянов. Виллманн сумел увлечь его серебристыми облаками. Затем эстонский ученый не раз ездил в Звездный городок, читал космонавтам лекции, вместе с ними конструировал приборы, чтобы наблюдать эти облака с орбиты.

24 мая 1975 года стартовал космический корабль «Союз-18». Командир корабля — Петр Климук, бортинженер — Виталий Севастьянов. Два дня спустя была произведена стыковка со станцией «Салют-4». ТАСС сообщал: «Впервые в практике космических полетов выполнено комплексное фото- и спектрографическое исследование... редкого явления природы — серебристых облаков, изучение которых представляет большой интерес».

Подробней об этой работе писал Виталий Севастьянов: «2 июля 1975 года. Среда, 40-е сутки полета. Астрофизические исследования. Серебристые облака. Земля приняла экстренное решение: разрешить нам в тени Земли провести ориентацию станции в сторону восхода Солнца и, обнаружив серебристые облака, провести их исследование спектральной аппаратурой и фотографирование...

Серебристые облака завораживают. Холодный белый цвет — чуть матовый, иногда перламутровый. Структура либо очень тонкая и яркая на границе абсолютно черного неба, либо ячеистая, похожая на крыло лебедя, когда облака ниже «венца». Выше «венца» они не поднимаются...

Лучистый венец нашей голубой планеты!»

Далее Севастьянов вспоминает тот сеанс связи, когда он сообщил на Землю об открытии, а командир корабля Климук прибавил в микрофон:

— Видим серебристые облака! Тут очень интересно? Такой картины я еще никогда не видел. Вы представляете, что такое ночной горизонт? Очень интересная гамма красок. И над цветовым ореолом ярче всех цветов серебристые облака! Никогда такого не видел. Солнце находится внизу и подсвечивает их. Они пока невысоко над горизонтом. Яркие.

Севастьянов дополняет: «Сначала мы наблюдали облака, находясь над Сахалином. А потом пролетая над Казахстаном. Странно, но ощущение было такое, что они вращаются вместе с атмосферой,— за три часа от Солнца не отодвинулись, но мощность их увеличилась, и лучше всего их было видно на границе светового ореола...

Возможно, что облака состоят из твердой углекислоты или какого-либо иного вещества. Проверить трудно. Слишком на большой высоте «живут» серебристые облака.

Космонавтам, летавшим до нас, не удавалось видеть таких облаков, поэтому и Земля приняла наше сообщение как настоящую сенсацию... Мы же не только сфотографировали серебристые облака, но и сделали их спектрографирование... Еще один пример того, как наблюдение из иллюминатора космической станции может дать научную информацию, которую не получить и за многие десятилетия очень интенсивных наблюдений с поверхности Земли...»

После полета прошло два года. Виталий Севастьянов сделал научные выводы из наблюдений в статье, написанной им совместно с Ч. Виллманном и другими специалистами. Отметив, что 1975 год был «урожайным» на серебристые облака — их наблюдали более двадцати раз одновременно из космоса и с Земли,— авторы пишут: «Предположения о существовании серебристых облаков в виде сплошного кольца вокруг земного шара высказывались на основе наземных наблюдений и раньше,— ссылаются они на одну из прежних публикаций тартуских астрономов. — Космические наблюдения с борта «Салюта-4» еще раз подтверждают этот очень важный вывод. Космические наблюдения подтвердили многоярусность облаков... показали, что поля серебристых облаков могут иметь глобальные масштабы на широтах более 45 градусов».

Так не являются ли эти облака столь же характерными для нашей планеты, как кольца для Сатурна или полярные шапки для Марса? На этот вопрос науке еще предстоит ответить.

И снова строки из дневника Севастьянова: «7 июля 1975 года... Выходной наш, как всегда, был в работе. Вдобавок мы выпросили у Земли разрешение поработать по серебристым облакам».

Почему же так интересны для науки серебристые облака? Ученые считают, что в этих удивительных образованиях где-то на грани воздушного океана и космоса хранится ключ от великой тайны процессов верхней атмосферы. Попытки разобраться в этих процессах предпринимаются одновременно и из космоса и с Земли.

Каждую среду, в так называемый Международный геофизический день, стартуют в небо ракеты на «ракетном» меридиане с советского острова Хейса в Арктике, в Тумбе (Индия), с острова Кергелен в Индийском океане и со станции «Молодежная» в Антарктиде. Ракеты несут метеоприборы для определения «самочувствия» атмосферы.

По этим данным, которые кодируются и передаются в Москву, в Центральную аэрологическую обсерваторию, строится синоптическая карта, которую дополняют американские исследования по тому же меридиану в западном полушарии.

И вот эти-то данные принесли новые загадки и проблемы. Обнаружено временное потепление зимой на высоте 50 километров. Скачок температуры огромный — 40 градусов. Затем тепло спускается до высоты 20 километров. Причем в северном полушарии процесс этот повторяется с пока необъяснимой регулярностью.

За решением этих проблем видится модель атмосферы, объяснение ее процессов, в том числе и образования серебристых облаков.

...После возвращения из космоса Севастьянов заразил своей любовью к серебристым облакам Георгия Гречко. Перед полетом Гречко приехал к Виллманну в Тарту. Досконально изучил проблему, освоил «Микрон». А через несколько месяцев вызвал Виллманна уже с орбиты, с борта станции «Салют-6».

— Я просил пригласить вас в Центр управления, чтобы уточнить данные съемок серебристых облаков.

Виллманн объяснил, дал советы. А вскоре космонавты Романенко и Гречко обнаружили серебристые облака над Южным полюсом!

«Над Южным полюсом видели очень красивые серебристые облака. Многослойные. Вот бы пройтись по ним всей нашей аппаратурой»,—сообщал с орбиты Георгий Гречко. Это январь 1978 года, борт орбитальной станции «Салют-6».

С Чарльзом Виллманном мы встретились снова накануне отъезда из Тарту. Были сумерки. Ученый охотно отвечал на вопросы, поглядывая, однако, то и дело на небо: может, ожидал сегодня снова увидеть «свои» облака?

— Предварительную обработку выполненных Гречко и Романенко съемок мы закончили. Вместе с космонавтами докладываем о них на международных конференциях. Попробуем впервые прогнозировать появление серебристых облаков.

— Чарльз Иоханнесович, расскажите чуть больше о значении ваших совместных работ.

— Нас интересуют не просто серебристые облака, а атмосфера со всей ее неоднородностью. Изучение же атмосферы, влияющей на климат и жизнь на Земле, я считаю важнейшей задачей. Однако есть у нас и, так сказать, конкретное приложение.

Известно, что для разведки природных ресурсов или изучения морей и океанов необходима цветовая оценка объектов. Но толстый слой атмосферы искажает цветовую картину: лес и луга кажутся из космоса какого угодно цвета, только не зелеными. А серебристые облака — это как бы передовой форпост атмосферы на пути из космоса. Нужно знать, как искажает цвета и этот экран, чтобы восстановить действительную цветовую гамму.

— Однако чтобы все это учесть, следует разгадать природу этих «серебристых призраков». Сейчас все большую популярность приобретает ваша гипотеза...

— На высоте примерно 80 километров микроскопические частицы кремния или железа, занесенные туда в виде микрометеоритов из космоса или поднятые извержением вулкана, а то и заброшенные высотными самолетами, соединяются с водой, которой, кстати говоря, на такой высоте быть не должно. Вот вам и нерешенная задача,— улыбается Виллманн. — При температуре 130-140 градусов из этих частиц и образуются облака. А слоистыми они бывают потому, что зоны этой температуры могут располагаться одна над другой. По движению серебристых облаков можно наблюдать за перемещением воздуха в верхних слоях атмосферы. Но они очень нестойки и по прошествии двух-трех дней полностью исчезают, возможно, под действием ультрафиолетовых лучей Солнца.

Данные космических полетов во многом подтверждают эту мою гипотезу. Так, еще до исследований Романенко и Гречко специалисты предполагали, что серебристые облака летом образуются над Северным полюсом, а когда в северном полушарии зима — над Южным. Наблюдения с борта «Салюта-6» свидетельствуют, что по крайней мере в отношении Южного полюса это действительно так.

Пока мы разговаривали, наступила ночь. На небе высыпали яркие, как в горах, звезды. Открылось забрало большого тартуского телескопа. Астрономы были уже на своих местах. Началась рабочая ночь. Виллманн показал на небо:

— Знаете, как эстонцы называют Млечный Путь? Линнутяэ — Птичья дорога. Наши предки верили, что звезды зажигаются затем, чтобы и по ночам перелетные птицы не сбивались с пути...

Я смотрел на жемчужную россыпь на черном небе и думал о пути, по которому эстонский народ пришел к большой науке...

Александр Харьковский, наш спец. корр.

Тарту — Москва