«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2006 № 01 (1)

GPS: Если уж позиционироваться, то только глобально

Глобальную Систему Позиционирования (GPS) называют “созвездием, созданным человеком”. разработанная в недрах DoD’a (Department of Defense), она выполняет функции главного навигатора в авиации и координатора в геодезии и инженерии.

В общей сложности для этого понадобилось 12 миллиардов долларов США и несколько десятилетий.

GPS представляет собой систему из трёх составляющих. Космическая — это 24 спутника, которые вращаются на околоземной орбите на высоте 20 тысяч км со скоростью 11 тысяч км в час. Высота орбиты каждого спутника 22 200 км, а период обращения — приблизительно 12 часов. Все они ежесуточно повторяют свою траекторию с “опозданием” в 4 минуты.

Схема расположения 24 спутников показана на рисунке. Каждый рассчитан на 10 лет службы, с последующей его заменой точно таким же. Спутники вращаются в шести плоскостях, в каждой из которых — соответственно — по четыре. Таким образом, в идеале (без “ландшафтных” помех) каждая точка Земли и того, что на ней находится, оказывается в зоне обозрения трёх — шести спутников.

Наземная составляющая — это контролирующие измерительные станции для мониторинга спутников. Они расположены на Гавайях, на Кваджалейне, на острове Вознесения, в Диего-Гарсия и Колорадо-Спрингс. Кроме того, в системе работают три наземные антенны (остров Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджалейн). Всем этим заправляют на центральной станции, расположенной на авиабазе в Шривере, Колорадо (Schriever Air Force Base (formerly Falcon AFB) in Colorado). И самый главный персонаж GPS — ресивер, или объект, который находится в центре внимания и который, собственно, позиционируют.

До гениальности простая идея, лежащая в основе всей системы, заключается в том, что со спутников на объект излучаются радиосигналы, которые в соединении с сигналами других спутников, образуют трёхмерную систему отсчета, в которой любой объект — статичный или движущийся — обретает точные координаты.

Кроме того, учитывается время, пройденное импульсом с расчётом погрешностей, образующихся в ионосфере, и вычисляется скорость перемещения объекта. “Работа в связке” и стабильность системы таковы, что координаты практически не нуждаются в корректировке. Существует масса преувеличений относительно того, что можно увидеть из космоса. Спутники GPS только кажутся спутниками-шпионами. Конечно, не исключено, что они и это “умеют”, но максимальное геометрическое разрешение — до 3–5 метров. Спутники просто не для этого предназначены. Они не “приглядываются”, а замеряют. А вот разницу между координатами одного объекта за минимальную единицу времени они “почувствуют” лучше любых “шпионов” — GPS безошибочно зафиксирует миллиметр, сделанный объектом влево или вправо.

Один из первых GPS-приемников — MANPACK GPS Receiver. С 1988 по 1993 год было произведено 1400 таких моделей для солдат

Идея настолько проста, что её реализацию “тормозила” только неразвитость космонавтики. Естественно, история GPS начинается в 60-х, когда ВМФ и ВВС США устремили свои интересы в космос. К тому времени вовсю шла разработка новых навигационных систем и приборов, но все они были, как бы сказали сегодня, “несовместимы” — не существовало единой системы позиционирования.

Конечно, дела шли повеселее, чем у первых полярников, которые не могли точно сказать, дошли они до полюса или нет.

В 1973 году была предпринята попытка создать единую систему. Основой новой системы должны были стать так называемые “атомные часы”, разработанные в рамках военно-морской программы TIMATION и являющиеся эталоном времени. ВВС, в свою очередь, взяли на себя создание Navstar Global Positioning System.

Первый спутник был запущен в 1978 году, а с 1989 года выполняется запуск спутников нового поколения. Первые одиннадцать спутников двигались совсем по иным орбитам, по сравнению с современными, и были предназначены для того, чтобы опробировать систему и показать реальность решения задачи.

Надо заметить, что проект реализовывался достаточно быстро и легко, и единственной неудачей стал спутник, запущенный в 1981 году.

В середине 90-х DoD, наконец, смог официально заявить о том, что система дееспособна. Оставалось решить, кто её будет использовать и на каких условиях. С одной стороны, GPS — информационное оружие, особенно, когда конкурентов нет. С другой, $12 миллиардов и практически безграничный список сфер использования — правительство просто не позволило бы DoD’y сидеть “собакой на сене”.

За мостом Тсунг Ма присматривают из космоса

Во-первых, решили разделить “сервисы” для гражданских на две группы: стандартный сервис (Standard Positioning Service) и сервис повышенной точности (Precise Positioning Service).

Стандартное — значит ненаправленное и доступное для целой группы пользователей позиционирование с точностью до 100 метров по горизонтали и 156 — по вертикали. Так называемый “селективный доступ” дозируется военными с помощью приборов зашумления радионавигационного сигнала: проще говоря, глушат.

“Спецпозиционирование” проводится с точностью до 22 метров по горизонтали и 27 по вертикали. Гражданам позволено так “позиционироваться” лишь в том случае, если информация не вредит интересам США и в процессе работы DoD, естественно, может заниматься проверками и опять же временно глушить сигнал.

Учёный использует GPS-приемник для изучения вулкана в Южной Америке

В это сложно поверить, но при всех этих мерах безопасности вплоть до 2000 года все данные, предоставляемые гражданским лицам и организациям, содержали небольшую погрешность — метров эдак в 100, о которой, по понятным причинам, никто из клиентов не знал. Видимо, когда стало очевидно, что США теряют монополию на GPS, смысл в этой мере отпал.

Здесь стоит отметить, что используя термин GPS в данном случае, мы позволяем себе определённую вольность. Здесь, конечно, речь идёт лишь об одной GPS — американской — под названием Navastar. Её эксплуатацию и контроль над ней ведёт исключительно DoD. Известны как минимум ещё две крупные GPS, которые, возможно, имеют дело с иным количеством наземных и орбитальных объектов. Это российская GLONASS и GPS Европейского Космического Агентства “Галилей”.

Правда, “Галилей” ещё не выведен на орбиту.

Конечно, самая важная сфера, которая получила совершенно новые возможности благодаря GPS, — это транспорт. Например, со временем радионавигация позволит сократить самолетные маршруты, уменьшить промежутки между рейсами. Аналогичные нововведения ждут и морской флот. Причём, с учётом экономии топлива, это означает миллиардную выгоду.

GPS с каждым годом всё интенсивнее используется в геологии, геодезии, картографии и аэрофотосъёмке, гидрографии, планиметрии. В инженерии нет более необходимого прибора, чем GPS-ресивер, который используется для координирования масштабных строительных объектов: мостов, автомобильных шоссе и так называемых протяжённых продуктопроводов. Слова звучат обыденно и по-цементному серо, но вот реальный пример.

В Гонконге стоит (вернее, висит) самый длинный подвесной мост, по которому проходят железная дорога и шоссе для автомобилей. Его длина— почти полтора километра. По замыслу архитекторов, мост может выдерживать достаточно большие нагрузки, причём были просчитаны максимальные величины, на которые мост может прогибаться и раскачиваться. Известно, что если колебания в сторону моста превысят 4,5 метра, то это деформирует стальные тросы, на которых мост держится, что неминуемо приведёт к катастрофе.

Инженеры, которые следят за мостом, установили на мосту 14 GPS-датчиков, которые просчитывают точное местоположение моста в трёх измерениях. Датчики объединены оптоволоконным кабелем и 10 раз в минуту данные поступают на центральный компьютер.

Полученная информация соотносится с данными по скорости ветра, нагрузкой на мост в определённый период времени. Таким образом, эксплуатационники могут определить конкретное место на мосту, где нужно произвести ремонтные работы или отрегулировать трафик движения транспорта по мосту.

Инженер Кай-Йен Вонг (Kai-yuen Wong) министерства транспорта Гонконга официально заявляет, что никакая другая технология не смогла бы справиться с этой задачей.

Ещё один пример, когда датчики GPS могут помочь, — исследование водоворотов в океанических течениях, которые, в частности, зависят и от климатических изменений. Их диаметр иногда достигает 160 км и отследить “жизнь” водоворота с малейшими изменениями уровня воды иными способами практически невозможно.

Исследовательский спутник Topex/Poseidon, который совместно эксплуатируют NASA и Французское Космическое Агентство, занимается изучением флуктуаций воды в местах водоворотов. Но на расстоянии 20 км от суши полученные данные поступают с помехами.

Кроме того, спутник может “наблюдать” место водоворота только один раз в 10 дней — таков период его обращения по орбите, но изменения происходят чаще. Таким образом, пришлось обратиться к GPS: на скалах были установлены датчики, которые отслеживают флуктуации в пределах нескольких сантиметров. По мнению учёных, вовлечённых в этот проект, если установить датчики на горных вершинах, холмах и высотных зданиях, то осуществлять контроль над уровнем воды в мировом океане будет гораздо легче.

Датчик в Нагое

Ещё одна сфера, где переоценить значение GPS сложно, — сейсмология. Японский Географический Институт (Japan’s Geographical Survey Institute) осуществляет проект предупреждения землетрясений при помощи GPS датчиков, размещённых в сейсмоопасной зоне на расстояниях в 25 км друг от друга. Сейчас используется приблизительно 1000 датчиков-приёмников. Каждый расположен на высоте 15 футов и “контактирует” со спутником каждый 30 секунд.

Недавно с помощью этой системы были зафиксированы аномальные колебания в районе города Нагоя — четвёртом по количеству жителей городе Японии. Ранее было зафиксировано, что земной пласт, на котором расположен город, смещается на запад в среднем на 3 см в год. С января 2001 года, только благодаря GPS, заметили, что город движется с той же скоростью, но уже в противоположном направлении.

По словам японского геодезиста Макото Мураками(Макоtо Мurакаmi), это означает, что в ближайшие годы в этой области возможны сильнейшие землетрясения — повысилась активность земной коры. Кстати, благодаря GPS можно прогнозировать и место землетрясения.

Теперь пару слов о том, какой прок от GPS простому смертному. Предполагается, что в персональный GPS-peсивер можно будет закачивать карту любой местности и по ней перемещаться. Вещь незаменимая, особенно в чужом городе. Другая GPS-перспектива — использование в портативной системе визуализации MARS.

Сегодня самый простой GPS приёмник стоит $100, и преградой для получения радиосигнала могут стать горы, густые леса и прочие плотные “помехи”. Самый современный стоит $30 тысяч, и, соответственно, возможности его куда более впечатляющие.

А в целом, GPS сейчас встраивают во всё, что только можно — от телефона (здесь особенно преуспел Benefon), плеера до бортового компьютера автомобиля. По России GPS идёт как-то вяло, а в США и Европе позиционирование очень популярно — боятся потеряться?

Непростая судьба планет

В средствах массовой информации любимые страшилки для широкой публики — вселенские катастрофы: обвал земного климата, падение астероида, поглощение Солнечной системы черной дырой, грядущий взрыв Солнца. Еще опасности из космоса, которыми порадовал журнал “Русская Америка”: близкая вспышка сверхновой, которой возможно, станет красный гигант Мира, который уже начал “подозрительно пульсировать”.

Этот гигант в несколько сотен раз больше Солнца, «а чем больше звезда, тем больше вероятность взрыва”. Оставляя на совести авторов процитированных публикаций все то, что к науке отношения не имеет, попытаемся извлечь рациональное зерно: что же ожидает Солнце и нашу планетную систему в будущем — и не только нашу. В последние годы более чем у сотни близких звезд обнаружены планетные системы. Оказывается, и планеты не вечны. Особенно печальная судьба ждет планеты, близкие к своим звездам. Какая именно — об этом и говорится в этой статье.

Солнце — рядовая звезда спектрального класса G2. Оно занимает место примерно в середине диаграммы Герцшпрунга-Рессела (Г-Р). По горизонтальной оси диаграммы отложен спектральный класс звезды, по вертикальной — светимость. Спектральный класс звезды определяется ее температурой. Наиболее горячие звезды расположены в левой части диаграммы Г-Р, наиболее холодные — в правой. Однако точки, изображающие звезды, не заполняют диаграмму равномерно. По диагонали диаграммы проходит полоса, где плотность точек наибольшая. Это так называемая главная последовательность. Звезды на главной последовательности проводят большую часть своей жизни, но рано или поздно покидают ее, что бы перейти в другое состояние. В течение эволюции звезды меняются и ее температура, и светимость. Точка, соответствующая звезде, перемещается по диаграмме. Кривая, по которой перемещается точка, называеся эволюционным треком звезды. Конечно, диаграмма Г-Р — это как бы застывший мгновенный снимок. Но теория звездной эволюции позволяет для звезды любой массы проследить ее эволюционный трек на диаграмме Г-Р. Области или полосы на диаграмме, наиболее заполненные звездами, могут рассказать о том, куда направляются звезды в течение своего жизненного пути — в том числе и после пребывания на главной последовательности диаграммы Г-Р.

Наше Солнце — одна из звезд главной последовательности — находится примерно в середине длительного стабильного этапа своей жизни. Возраст Солнца около 5 миллиардов лет, и за все время его светимость менялась не более чем на 30 % без каких-либо резких скачков. Это позволило нашей планетной системе существовать в почти неизменных условиях, дало жизни возможность возникнуть и развиться, по крайней мере, на одной планете Солнечной системы — на Земле. Однако в свое время — примерно через 5.7 млрд. лет — спокойная жизнь для Солнечной системы закончится. Согласно теории звездной эволюции, все звезды, имеющие массу от одной до нескольких масс Солнца (Мо), на заключительном этапе вступают в фазу красного гиганта. Основная причина перехода к красному гиганту — перестройка процессов ядерного горения в недрах звезды. На главной последовательности основной источник энергии в звездах — превращение водорода в гелий.

Когда в ядре звезды исчерпано водородное горючее, начинается сжатие ядра. Температура повышается до ~10⁸ К, и становятся возможными ядерные реакции гелия и углерода-12. Реакция углерода с гелием приводит к образованию кислорода. Затем и гелий в ядре заканчивается. Звездное ядро к этому времени состоит в основном из углерода с примесью изотопов кислорода и более тяжелых элементов. В двух слоях, окружающих ядро, ядерные реакции продолжаются: в прилегающей к ядру оболочке продолжает гореть гелий, в более внешней — водород. Радиус звезды увеличивается многократно, от величин одного радиуса Солнца (Ro) до сотен Ro. У звезды развивается мощная конвективная зона, которая занимает до 99.9 % радиуса звезды (R*). Температура поверхности падает до 2000–3000 К, но светимость возрастает за счет увеличения размеров звезды и достигает нескольких тысяч светимостей Солнца. В это время звезда быстро (звезды солнечной массы — за несколько миллионов лет) перемещается на диаграмме Г-Р с главной последовательности сначала на горизонтальную ветвь, где ее светимость меняется мало, а температура падает. Затем звезда вступает на ветвь красных гигантов, а затем поднимается еще выше, к вершине своей эволюции на диаграмме Г-Р и достигает асимптотической ветви гигантов (АВГ), которая была названа так потому, что звезды разных масс за разное время “асимптотически” приближаются примерно к одной и той же области диаграммы Г-Р.

Когда звезда находится на АВГ, она начинает интенсивно терять вещество. Образуется протяженная газопылевая оболочка, которая, расширяясь, рассеивается в межзвездной среде. Стадия потери массы на АВГ — от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов лет — очень кратковременна по сравнению со временем жизни звезды солнечной массы на главной последовательности. Звезда с солнечной массой растрачивает на АВГ значительную часть своего вещества. По мере того, как она освобождается от внешних холодных слоев, ее температура быстро растет и звезда быстро смещается влево по диаграмме Г-Р. Этому состоянию соответствует ветвь Пост АВГ (“после асимптотической ветви”). В результате конвективная оболочка полностью сбрасывается и от звезды остается вырожденное ядро — белый карлик с температурой поверхности до 50 000 К, который не имеет ядерных источников энергии и в последующем медленно остывает. Звезда на диаграмме Г-Р быстро “падает” вниз, в область белых карликов. Сброшенная околозвездная оболочка ионизируется под действием ультрафиолетового излучения горячего белого карлика и образует вокруг него планетарную туманность. Так заканчивают свой жизненный путь звезды солнечного типа. Впервые подобная идея была высказана советским астрофизиком И.С. Шкловским в 1956 г. (Астрон. журнал, т. 33, № 3, с. 315–329), который обратил внимание, что ядро красного гиганта — это готовый белый карлик, которому остается лишь освободиться от окружающей оболочки. В настоящее время эта схема эволюции является общепринятой.

До недавнего времени Солнечная система оставалась единственной известной нам планетной системой во Вселенной. Как обнаружить планету около другой звезды? Самый прямой способ — поиск в окрестностях звезды при помощи крупного телескопа. Однако планета сама не светится, а лишь отражает свет звезды, причем малую его долю. Если планета близка к звезде, то ее слабый отраженный свет будет “тонуть” в лучах самой звезды. Если же планета далеко, то отделить ее от звезды проще, но и отраженный свет окажется слабее. Прямые наблюдения планет около ближайших звезд — дело будущего, хотя и недалекого. Пока используются только косвенные методы поиска внесолнечных планет. Самый старый из них — астрометрический — поиск невидимых спутников по отклонениям в собственных движениях звезд на небесной сфере, к сожалению, не дал достоверных результатов.

Другой метод обнаружения планет вокруг звезд основан на эффекте Доплера. В настоящее время этот метод — основной; с его помощью обнаружены почти все известные внесолнечные планетные системы. Если звезда имеет планету, обе они обращаются вокруг общего центра тяжести. Звезда движется по малой орбите и с маленькой скоростью, планета — по большой орбите, с большой скоростью. Средняя скорость движения планет по орбитам — десятки километров в секунду, а скорость движения звезды вокруг общего центра тяжести под действием планеты — несколько метров или десятков метров в секунду. Задача состоит в том, чтобы по смещениям линий в спектре звезды измерить скорость этого движения.

Здесь наибольшие шансы на успех, если орбита планеты видна “с ребра”. Тогда доплеровские смещения линий в спектре звезды, вызванные ее движением вокруг общего центра тяжести системы, будут максимальными.

Еще один способ обнаружения планет вокруг других звезд — “затменный”, или “транзитный”. Пользуясь этим методом, наблюдатели ищут небольшие периодические ослабления блеска звезды, когда планета в своем движении проходит по ее диску (“затмевает” звезду). И в этом случае (как и в доплеровском методе) необходимо, чтобы орбита планеты наблюдалась “с ребра”, тогда есть шанс увидеть затмение. Если угол наклона плоскости орбиты к картинной плоскости не очень сильно отличается от 90°, то есть вероятность, что планета пройдет по диску звезды. Затмение может происходить только в узком диапазоне углов и вблизи 90°; если оно наблюдается, то, зная примерно угловой размер диска звезды, сразу можно наложить жесткие ограничения на величину наклонения орбиты и тем самым точнее оценить массу планеты. Планета гораздо меньше звезды и может закрыть только малую часть звездного диска. Поэтому блеск звезды во время затмения ослабнет очень немного — на тысячные доли звездной величины. Транзитный метод применяется для поиска планетных систем в рамках польско-американского эксперимента по поиску гравитационных линз OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), первичной целью которого был поиск носителей “темной материи” по изменениям блеска звезд, когда объект проходит между звездой и Солнцем.

Наконец, разрабатываются проекты прямых наблюдений планет у других звезд. Планируется несколько космических миссий с такой задачей. Один из ближайших запусков (миссия Кеплер) намечен NASA на 2006 год. NASA ведет также работу над проектом TPF — Terrestrial Planet Finder (Поиск планет земного типа). TPF будет иметь четыре зеркала по 3.5 м каждое и будет работать в режиме интерферометра инфракрасного диапазона. Запуск космического аппарата TPF может быть осуществлен после 2010 года. Другой проект разрабатывается Европейским космическим агентством — это космический интерферометр Darwin. Он будет состоять из 10 отдельных телескопов, обращающихся на околоземной орбите вблизи друг друга. Телескопы будут связаны лазерной связью. Системы телескопов TPF и Darwin будут иметь чувствительность и угловое разрешение во много раз выше крупнейших наземных инструментов. Тогда, возможно, удастся увидеть внесолнечные планеты непосредственно.

Влияние планеты на лучевую скорость звезды V* при движении вокруг общего центра тяжести

Последнее десятилетие XX века — время настоящего прорыва в исследованиях других планетных систем. Доплеровские наблюдения над многими звездами, начатые на нескольких обсерваториях в 1991 году, принесли сенсационные результаты. Оказалось, что очень многие из близких к Солнцу звезд обладают планетными системами. Первая внесолнечная планета была открыта при помощи доплеровского метода в 1995 году Майором и Келозом (Женевская обсерватория) у звезды класса G2.5IV 51 Пегаса. С тех пор на 5 февраля 2005 г. было достоверно обнаружено 147 планет в системах вокруг 128 звезд; есть звёзды (их 15), у которых найдено по 2–4 планеты.

Внутреннее строение красного гиганта

Большинство найденных планетных систем совершенно не похожи на нашу. Найденные планеты по своим свойствам напоминают планеты-гиганты Солнечной системы. Сказывается эффект наблюдательной селекции. Во-первых, чем массивнее планета, тем большее влияние она будет оказывать на свою звезду и тем большими будут изменения ее лучевой скорости. Легче всего открывать планеты с массой порядка массы Юпитера (1MJ0.001Mo) или больше. Во-вторых, чем короче период обращения Тр1, тем проще его обнаружить. При наблюдениях спектра звезды в течение месяца или двух уже можно увидеть периодические изменения в ее лучевой скорости, вызванные планетой. Некоторые планеты с массами 1–2 MJ имеют периоды обращения вокруг звезды чуть более суток, а их расстояние от звезды примерно в 40 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Естественно, столь близкие к звездам планеты будут сильно нагреваться. Поэтому их называют “горячие Юпитеры”.

Орбиты внесолнечных планет сильно различаются по величине эксцентриситета е. В Солнечной системе у большинства планет эксцентриситет орбиты небольшой. Так, у Земли орбита почти круговая е = 0.0167. Более всего вытянуты орбиты у Меркурия (е = 0.21) и Плутона (е = 0.24). В то же время в других планетных системах есть планеты с очень вытянутыми орбитами, с эксцентриситетом до 0.7.

Блестящим подтверждением результатов доплеровского метода явилось наблюдение затмения у звезды HD 209458. У нее планета с массой 1.43MJ была ранее обнаружена по изменениям лучевой скорости. По найденным параметрам орбиты были предсказаны ожидаемые моменты затмений. Продолжительность “затмения” — несколько часов. Планета у HD 209458 короткопериодическая, период обращения всего 3.5 суток; поэтому такие затмения можно наблюдать очень часто. Первые успешные результаты дал и транзитный метод в рамках программы OGLE: у четырех звезд солнечного типа найдены короткопериодические планеты.

Большинство звезд, у которых к настоящему времени открыты планеты, принадлежат к спектральному классу G главной последовательности; среди них есть также несколько красных карликов класса М. Обнаружение планет у красных гигантов — гораздо более трудная задача. Здесь не подходит ни один из перечисленных выше методов. Все известные яркие красные гиганты — звезды высокой светимости — находятся на расстояниях в сотни парсеков от Земли. Их собственные движения очень малы. Для того чтобы найти в их движении малые отклонения, вызванные планетой, нужны сотни и тысячи лет высокоточных астрометрических наблюдений. Доплеровский метод годится лишь для относительно ранних красных гигантов, принадлежащих к спектральному классу К. Только у этих звезд можно найти в спектре достаточно узкие и резкие атомарные линии поглощения, которые дадут возможность измерять лучевую скорость звезды с необходимой точностью. К более поздним звездам классов М, S, С с переходом на АВГ доплеровский метод становится неприменимым. Безнадежно также искать затмения: планета закрывает малую часть огромного диска красного гиганта, и блеск звезды во время затмения ослабеет на ничтожную величину — собственные вариации блеска красных гигантов гораздо больше. Прямые наблюдения планет у красных гигантов вряд ли возможны по причине большой удаленности этих звезд. Тем не менее, по косвенным признакам все же можно определить, обладает ли красный гигант на стадии АВГ планетой. Как — об этом в следующих разделах.

Итак, после нескольких миллиардов лет, проведенных на главной последовательности, звезда с массой, близкой к солнечной, перейдет в стадию красного гиганта. Радиус звезды возрастет сначала в несколько десятков, затем в несколько сотен раз и достигнет одной астрономической единицы (а.е.). Если у звезды была планетная система, то на стадии АВГ более близкие планеты, с большими полуосями орбит а < 1 а. е., окажутся погруженными в атмосферу звезды. Планеты внутри этой зоны (в нашей системе это Меркурий и Венера) будут поглощены расширившейся атмосферой звезды, затормозятся в ней и, двигаясь по спиральной траектории к центру звезды, испарятся. Первыми сгорят “горячие Юпитеры”, движущиеся на орбитах с большими полуосями в сотые доли астрономической единицы. Более удаленные планеты (такие, как Марс, Юпитер, Сатурн и т. д.), скорее всего, выживут. Неясна судьба планет, удаленных на а ~ 1 а. е., в том числе Земли. Конечный результат в значительной степени зависит от принятой модели эволюции звезды, в том числе нашего Солнца. Уменьшение радиуса звезды на несколько процентов может дать нашей планете шанс пережить стадию АВГ Солнца. Если же радиус Солнца как красного гиганта окажется на несколько процентов больше, наша планета погибнет. Такое событие для стороннего наблюдателя может не пройти незамеченным. Пример тому — возможное поглощение планетной системы звездой V838 Единорога. В 2002 году эта звезда испытала подряд три вспышки с интервалом в несколько месяцев. До этого V838 Единорога, вероятнее всего, относилась к звездам главной последовательности класса F. После вспышки она эволюционирует к более низким температурам и более поздним спектральным классам. Большинство исследователей сочли звезду пекулярной новой. Была предложена и другая интерпретация: при быстром переходе к стадии красного гиганта V838 Единорога поглотила одну за другой три планеты, обращавшиеся на близких орбитах; удалось, таким образом, увидеть редчайший случай гибели целой планетной системы.

Насколько часто могут наблюдаться подобные катастрофы? На сегодня поиск планетных систем доплеровским методом привел к открытию планет у нескольких красных гигантов и субгигантов спектральных классов К. Их параметры перечислены в таблице, составленной по данным Каталога внесолнечных планет Медонской обсерватории, Франция. Среди проэволюционировавших звезд это, если можно так выразиться, еще “молодняк”. Радиусы этих звезд от 4 до 23Ro; они пока не “глотают” свои планеты, им только предстоит разрастись до размеров типичных звезд АВГ. Эти звезды находятся в начальной стадии перехода к красным гигантам. Планета с массой ~11MJ (не подтверждено), возможно, обнаружена также у гиганта K5III Альдебаран (а Тельца), одной из наиболее ярких звезд зимнего неба. Радиус Альдебарана — половина расстояния от Солнца до Меркурия.

Так может выглядеть планетная система звезды-красного гиганта

Если планета пока не испарилась, что будет с ней, когда центральная звезда расширится почти до орбиты планеты? Планета, обращающаяся вокруг звезды с массой М*~1Мо на расстоянии в 1 а.е., движется со скоростью Vp1 ~ 30 км/с. Если звезда достигла АВГ, то планета оказывается погруженной в среду с температурой ~2000 К и плотностью ~10¹²-10¹³ г/см³. При таких условиях скорость звука -3.4 км/с. Движение планеты оказывается гиперзвуковым, оно сходно с движением крупного метеоритного тела в атмосфере Земли. Образуется мощная коническая ударная волна, ионизующая газ и нагревающая его до 10 000-15 000 К.

Верхняя атмосфера звезды АВГ — достаточно разреженный газ, если подходить к ней с мерками для атмосфер звезд главной последовательности: у основания хромосферы Солнца плотность достигает 1016 г/см³. По земным понятиям атмосфера красного гиганта — вообще глубокий вакуум. В столь разреженной среде планета хоть и тормозится, но не очень сильно. Оценки показывают, что в течение стадии АВГ (которая занимает не более одного миллиона лет) большая полуось планетной орбиты уменьшится из-за торможения не более чем на 20 %. Масса планеты невелика по сравнению с массой звезды. Тем не менее, движение планеты типа Юпитера может оказать сильное влияние на саму звезду и на ее оболочку, сброшенную после перехода к белому карлику.

Первое, что может сделать планета, — раскрутить свою звезду. Когда звезда главной последовательности уходит в красные гиганты и расширяется в сотни раз, ее вращение из-за сохранения момента многократно замедляется. Однако известны достаточно быстро вращающиеся красные гиганты. Возможный механизм такого ускорения — передача момента оболочке звезды от планеты, которая тормозится в ней. Помимо непосредственного газодинамического воздействия (“сгребания” газа), планета оказывает приливное действие на звезду, что также способствует раскрутке. Пока звезда находится на АВГ, планета успеет значительно ускорить ее вращение. Известно, что угловой момент орбитального движения Юпитера в 100 раз превышает вращательный момент Солнца. Согласно расчетам Н. Сокера, когда Солнце достигнет стадии АВГ и Юпитер начнет эффективно передавать момент своего орбитального движения околосолнечной оболочке, скорость ее вращения может достичь одной десятой от скорости движения Юпитера по орбите (на расстоянии ~5 а. е. от центра Солнца).

Красные гиганты и субгиганты, у которых обнаружены планеты

Планета способна обогатить красный гигант редкими для звезд такого типа изотопами, например, литием-6. Этот изотоп образовался на ранних стадиях эволюции Вселенной. Литий-6 быстро выгорает в ядерных реакциях, а в проэволюционировавших звездах он должен был давно исчезнуть. В последнее время все большую популярность завоевывает гипотеза, согласно которой литий может попасть в атмосферу красного гиганта, когда звезда поглотит планету. В планете литий-6 хранился в “законсервированном” виде, пока она не испарилась.

Планета, обращающаяся на подходящей орбите, может сделать красный гигант долгопериодической переменной звездой. Об этой возможности подробнее говорится в следующем номере.

Близкие спутники оказывают серьезное влияние на процесс потери массы звездой. Движение планеты в верхней атмосфере и внутренней околозвездной оболочке красного гиганта приводит к «сгребанию» газа и аккреции вещества на планету. Это, а также ускорившееся вращение звезды, нарушают сферическую симметрию потока вещества, теряемого звездой. Возможно, влиянием близких спутников объясняются причудливые формы многих планетарных туманностей: биполярные, в виде отдельных струй и даже многоугольные.

Наконец, планеты могут проявить себя даже после образования планетарной туманности вокруг бывшего красного гиганта. К тому времени центральная звезда уже станет белым карликом. Так, Сокер предложил искать в планетарных туманностях ионизованные следы планет. Излучение этих ионизованных “хвостов” может быть достаточно интенсивным для обнаружения современными наблюдательными средствами.

Г. М. Рудницкий

Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга

Затмение звезды планетой

Город будущего в отдельно взятой стране

Этот проект называют самым масштабным предприятием в сфере недвижимости на планете. В Южной Корее построят целый город с нуля. Причём он будет инновационным не только по архитектуре, но и по технологической начинке. Корейцы намерены на себе проверить — что значит жить в воплощённом городе будущего. Город называется Нью-Сондо (New Songdo City), он же — U-City, от ubiquitous — вездесущий.

О вездесущности чуть ниже. Пока же — основные данные.

Займёт он площадь в 5,57 квадратных километра. Строительство обойдётся в $25 миллиардов. А жить в нём постоянно будут 500 тысяч человек. Расположится Нью-Сондо в 64 километрах от Сеула, на берегу моря. Фактически он будет частично стоять на воде — как Венеция. Собственно, его уже и называют азиатской Венецией XXI века.

И не только за красоту и море: южнокорейские политики и бизнесмены намерены превратить Нью-Сондо в один из самых мощных деловых центров Азии, подобно тому, как столетия назад Венеция была одним из крупнейших торговых центров Европы.

Занимается реализацией проекта компания Gale, один из крупнейших в мире девелоперов на рынке недвижимости.

Главная изюминка нового города — это вовсе не планировка или облик зданий, хотя и тут архитекторам позволят развернуться во всю. Главное, что весь город будет представлять собой огромный компьютер. Чипы RFID, беспроводные сети и другие технологии, которые применяются в различных сферах по всему миру, здесь будут объединены в гигантский единый комплекс.

Все учреждения и здания города — от правительственных и медицинских центров до офисов и жилых домов, вся инфраструктура — от кинотеатров до автостоянок — будут обращаться к общей базе данных и смогут связываться между собой.

Такие технологии уже хорошо известны — например, мусорные баки с микропроцессорами, или “умные” ковры, “думающие” о тех, кто по ним ходит.

Но в Нью-Сондо будет не только это. Корейцы намерены создать натурный полигон для “полностью прозрачной электронной жизни” и поселить там людей, которые проверили бы жизнеспособность тех или иных новаций. Авторы проекта города сообщают, что с помощью одной и той же смарт-карты житель Нью-Сондо будет открывать дверь квартиры, оплачивать парковку, билет в кино, поездку в метро или аренду велосипеда. Процесс оплаты обещают сделать анонимным (то есть, никакой слежки за перемещениями граждан не планируется). А если карточка будет утеряна, можно тут же её аннулировать, а код в замке квартиры сменить.

Чувствительные к давлению полы в домах престарелых будут обнаруживать упавшего человека и связываться со скорой помощью, а телефоны граждан будут накапливать данные о здоровье своих подопечных и через те же телефоны люди будут оплачивать рецепты. В общем, будущее — вот оно.

Насыщенный электроникой город будет к тому же объявлен свободной экономической зоной, с налоговыми стимулами для развития бизнеса. Для удобства жителей и гостей в Нью-Сондо построят международные школы, больницы и аптеки, музей, разветвлённую сеть каналов, океанариум, поле для гольфа, кафе, магазины, парк, множество офисных центров и несколько гостиниц.

Первая фаза строительства (первый центральный район) города должна быть завершена в 2008 году, а полностью Нью-Сондо будет возведён в 2014–2015 годах.

Эксперты отмечают, что в отношении “жизни большим коллективом”, “страха перед Большим Братом” и других призраков, которые невольно маячат перед глазами при чтении описания города, у корейцев иной менталитет, иное восприятие, нежели у людей с Запада. А этот фактор, так же, как и более благоприятная законодательная база для развёртывания таких действительно новаторских и “вездесущих” электронных систем делают Южную Корею идеальным полигоном для испытания города-компьютера. Тем паче, что несомненно найдётся огромная масса желающих поселиться в Венеции XXI века. Пожалуй, за квартиры в ультра-технологическом городе покупатели ещё будут бороться. Словом, миллиарды, вложенные инвесторами в проект, окупятся сторицей. Особенно, если хозяевам города удастся “перетащить”, а вернее — заманить, на территорию Нью-Сондо штаб-квартиры молодых и амбициозных азиатских и транснациональных фирм, специализирующихся на высоких технологиях, ИТ-индустрии и тому подобном.

С бизнесом вроде всё понятно. Но вот вопрос: богатые, деловые, такие преуспевающие жители Нью-Сондо — они будут счастливы? Будет ли их сердце принадлежать к своему электронному монстру, возведённому по единому плану? Ответить на этот вопрос заранее нельзя. Хотя архитекторы обещают создать очень приятную обстановку с множеством зелёных участков и других природных удобств.: Ясно одно — город-полигон будет проверять не только новые транспортные или коммерческие технологии, но и новую среду обитания, новое видение развития городской цивилизации на нашей планете.

Из этой затеи может получиться что угодно. От мирового триумфа до провала. Следует сказать только одно: перед полумиллионом людей, которые не побояться жить в городе-эксперименте, можно снять шляпу.

ВАВИЛОНСКАЯ БАШНЯ

Огромное по древним меркам строение, которое, согласно легендам, было разрушено в результате вмешательства небесных сил. В каноническом тексте Библии описана история сооружения этой башни в городе Бабель „Врата бога“ — в Древнем Вавилоне в долине Сеннаар сразу после потопа, „когда все люди имели один язык и одинаковые слова". Люди захотели построить город и башню высотой до небес, но сошедший с небес Яхве смешал человеческие языки, и люди перестали понимать друг друга. По Библии, Бог нарушил замыслы людей, поскольку счел их излишне высокомерными, более поздние письменные источники усиливают и отягощают вину строителей и более крупными грехами. „И рассеял их Яхве оттуда по всей земле…" Всевышний не просто прекратил строительство, но и разрушил башню.

Практически все историки сходятся на том, что описанная башня существовала в реальности. Сказания о башне возникли не позже самого начала 2-го тысячелетия до н. э. По мнению немецкого ученого Г. Гункеля, речь в легендах идет о храме богу Мардуку в Вавилоне, где в наше время было сделано немало открытий археологами Р. Кольдевеем, А. Парро и другими. В 1867 году путешествующий по Ближнему Востоку Марк Твен описывал развалины увиденной им „Вавилонской башни" как два яруса гигантской кирпичной кладки, осевшей „посередине от землетрясений, опаленной и наполовину расплавленной молниями разгневанного бога“. Согласно тем же наблюдениям, у башни прежде было 8 ярусов. Обычно под Вавилонской башней подразумевают строение, раскопанное в начале XX века в Борсиппе (около Вавилона) и называемое Вавилонским зиккуратом. Согласно измерениям, это 7-этажное строение имело основание периметром около 360 м и общую высоту 90 м, нынешние же развалины не превышают высоты 46 м. Другие исследователи также отмечали наличие внутри и снаружи здания следов от воздействия огромной температуры. По описанию Э. Церена, жар „раскалил и расплавил сотни обожженных кирпичей, опалив весь остов башни, сплавившейся от жара в плотную массу, подобную расплавленному стеклу".

Выдвигалось несколько гипотез относительно причины оплавления. Действиями огромной молнии, электрическими эффектами, другими физическими явлениями не удалось объяснить загадку феномена. Трудно объяснить оплавление камней воздействием ядерного взрыва (по крайней мере только одного взрыва), поскольку камни и стены были оплавлены с нескольких направлений.

Тайны зиккурата еще ждут своих исследователей…

Церковный суд в Украине, или что такое консистория

История судопроизводства православной церкви в Украине имеет долгую историю, уходящую корнями еще во времена Киевской Руси. В Стародавней Руси, насколько можно судить по сведениям из уставов и уставных грамот, в особенности из устава Ярослава Мудрого, общая церковная дисциплина поддерживалась главным образом денежными пенями, но, кроме того, могли быть использованы такие наказания как отлучение от церкви и епитимья.

В православной русской церкви вспомогательными органами епархиального управления и суда сначала служили соборы или съезды духовных лиц, а затем в патриаршее время, почти во всех епархиях были учреждены приказы духовных дел, или разряды, ведавшие судебными и распорядительными делами, и казенные приказы, заведовавшие хозяйственной частью епархии.

Кроме того, были дворцовые приказы, которые вели хозяйство архиерейского дома с его вотчинами, а в Москве был и приказ церковных дел, наблюдавший за церковным благочинием, особенно во время крестных ходов. Вскоре после введения синодального церковного устройства в качестве постоянных вспомогательных органов епархиальные архиереи стали вводить у себя учреждения под разными названиями — „Канцелярий”, „Канцелярий духовного правления”, „Консисторий”. Представителем государя в Синоде был обер-прокурор, названный в обер-прокурорской инструкции 1722 года «оком государя и стряпчим по делам государственным». В духовных приказах были особые подчиненные ему прокуроры, а для надзора за духовным управлением по городам, монастырям и заказам назначались фискалы или инквизиторы. При Синоде образовался целый инквизиторский приказ, во главе которого поставлен протоинквизитор из монахов. Но это фискальное управление, допускавшее разные злоупотребления своими полномочиями, вскоре после смерти Петра I было упразднено.

В 1723 г. бывший духовный приказ патриарха в Москве был преобразован в коллегию под именем дикастерии — это было первое из епархиальных учреждений, которые становятся потом (с 1744 г.) известными в епархиях под названием консисторий.

В Украине название «консистория» встречается в 1690 г. в завещании Киевского митрополита Гедеона Святополка-Четвертинского.

Самой главной судебной функцией являлось отправление судебных обязанностей. Кроме этого они занимались всеми делами, имеющими отношение к событиям рождения, брака, смерти, исповеди, исправление ошибок в метрических книгах и т. п.

Рассматривали все жалобы прихожан на церковносвященнослужителей, иски и жалобы на церковные учреждения и др. Консистория следила также за поведением раскольников и старообрядцев в епархии. На каждого конкретного человека или семью, замеченную в старообрядничестве, штунде, беспоповщине или принадлежности к любой другой конфессии, консисторией заводилось отдельное судебное дело. За распространение раскола зачастую ссылали в монастырь на срок от 2 до 4 лет.

В консисторию доставляли сведения об экономическом состоянии церковных приходов, духовных учебных заведений, строительства новых храмов и т. п.

Именно консистория рассматривала дела о расторжении брака. Основными причинами в то время указывались безвестное отсутствие одного из супругов, неспособность к супружеской жизни, многоженство, измена. Причем зачастую последние три причины не считались достаточно вескими для расторжения брака. На изменившего супруга накладывалась епитимья (церковное наказание в виде поклонов, поста на хлебе и воде в определенные дни, специальные молитвы, наказание розгами и т. д.), после чего он должен был вернуться в законную семью. Брак зачастую мог быть расторгнут только при совместном внебрачном прижитии ребенка и его регистрации в метрической книге. При неспособности к супружеской жизни виновного осматривал в судебном порядке земский врач в присутствии депутата духовного ведомства. Зачастую осматриваемый признавался способным к исполнению супружеского долга и иск о разводе отклонялся.

Интересным является тот факт, что на протяжении первой половины XVIII ст. самыми важными считались дела о иноверии и “ущербе Высочайшей чести”. К иноверию по законам Петра I, который ставил их в один ряд с самыми тяжелыми государственными злодеяниями и которые наказывались тортурами и каторгой, относили недоказанные чудеса, юродство и ханжество.

Дела о нанесении ущерба Высочайшей чести доставляли очень много хлопот Духовной консистории, потому что, например, консистория за непроведение молебнов в царские дни, как правило, должна была заковывать виновных в кандалы, лишать сана и предавать гражданскому суду, который отсылал таких “преступников” в Сибирь.

Даже в XIX в. священников, порочащих свой сан, чиновники консистории могли посадить на цепь. Цепи использовались разные: ручные и ножные, большие и маленькие. Они хранились в сторожевой избе при консистории и значились в числе необходимых статей канцелярских расходов. Преступление, которое в большинстве случаев влекло за собой наказание с посажением на цепь — пьянство, соединенное с буйством. Монастырская епитимья была известна под названием «ссылка в монастырь под начал». Время ссылки указывалось определенным сроком — на год или два, или неопределенным — „до указа”, “ доне-же в чуствие прийдет”. Этому же наказанию подвергались и виновные в брачных делах.

Наиболее обычной и распространенной епитимьей первой половины XIX в., назначаемой консисторией, были поклоны. Количество поклонов было разным (от 150 до 1000), но за один раз необходимо было сделать не более 100.

Осужденный к поклонам должен был положить их на алтарь того собора или города, в уезде которого он жил. Иногда священник вызывался для этого в Харьков. Крестовый иеромонах стоял тут же и после исполнения епитимьи докладывал об этом консисторию. Благочинный, в силу инструкции, имел право поставить священника на колени в алтаре, а диакона — в цервки и даже на паперти.

Для духовенства начала ХIХ в., которое выросло и воспиталось под руководством дисциплинарных мер второй половины XVIII в., несравнимо более суровых и жестких, вышеуказанные меры не были чем-то особенно унизительным и необычным. В то время в сфере церковного суда практически везде был распространен деспотизм власти.

Так, провинившегося священника, который еще не был осужден приговором консистории, бросали в подвальную тюрьму или заковывали в цепи и ножные колодки. Телесные наказания даже в 1800 г. были в применении.

“Особа, которая подвергалась наказанию, укладывалась так, — пишет один из современников, — чтоб владыка, не вставая с дивана, мог своими глазами видеть, плотно ли плети прилегают к телу“. Больше всего секли причетников, диаконов, но не давали спуска и священникам, особенно молодым. И так наказывали священников не только за уголовные дела, но и в целях воспитания и исправления. Такие унизительные наказания имели под собой основания. Так, в делах Харьковской консистории встречаем следующие заголовки дел: “О насильственном прелюбодеянии священником Чудковцевым с девятилетней девочкой", “О пьянстве священника Дернова и нанесении побоев своей матери”, „О буйных поступках священника Быховцева и проломлении головы его жене” и т. д.

Император Александр I, вступивши на престол, осудил такие порядки. В первый год своего царствования он освободил от телесного наказания по суду тех священнослужителей, которые проходили по уголовным делам.

Довольно часто епитимья накладывалась и за преступления, которые по меркам современного законодательства можно классифицировать как убийство. Так, например, среди заголовков дел в консистории встречаем: „О наложении церковного покаяния на крестьянку Савичеву за удушение своего ребенка”, «О наложении церковной епитимьи девке Давыденковой о рождении незаконного младенца и зарытии его в землю» и т. д.

Часто встречается наложение епитимьи за попытку самоубийства. Дело в том что, с точки зрения канонов православной церкви, покушение на свою жизнь — очень большой грех, соответственно которому и наказание должно быть очень суровым. Поражает количество дел по этому вопросу. Так, с января 1903 г. по март 1904 г. в Харьковской консистории было сформировано дело, состоящее из 701 страницы, полностью посвященное вопросам попыток самоубийства. Это дело наглядно иллюстрирует, что ответственность за такие попытки распространялась на все без исключения сословия и слои общества. В этом деле находим данные о наложении епитимьи на крестьян, мещан, представителей купечества, дворян. Многие люди решались на этот отчаянный шаг, находясь в безвыходном положении, в состоянии крайнего душевного возбуждения. Однако общество того времени вместо консультации психоаналитика присуждало таким людям в среднем 2,5 года исправительной епитимьи.

Духовные правления подавали в консисторию также ведомости о церковнослужителях, их женах и детях. Такие характеристики, составляемые благочинными, имели достаточно субъективный характер. Так, например, в ведомостях часто встречаются такие описания: „читает неисправно, в пении слаб, имеет склонность к горячительным напиткам”, „ленив и непослушен, в произношении проповедей малоискусен”.

Однако подобные характеристики вовсе не значат, что основная масса церковнослужителей была темной и безграмотной. Для этого обратим внимание на послужной список харьковских владык, которые возглавляли консисторию и всесторонне влияли на ее деятельность. Харьковские архиереи прежде чем принять управление самостоятельной кафедрой, не только в обязательном порядке получали высшее богословское образование в одной из четырех духовных академий (С.-Пететбургской, Московской, Казанской или Киевской), но имели практические навыки священнической деятельности: управляли монастырями, работали ректорами духовных семинарий, академий, состояли членами многочисленных церковных комитетов, советов, обществ и т. п. Как правило, они имели ученые степени магистра и доктора богословия, состояли профессорами духовных учебных заведений. Большинство из них владело многими языками, например, архиепископ Макарий знал десять языков.

Обычно в духовной консистории создавалось четыре подразделения, которые назывались столами. Первый из них занимался общеепархиальными делами как чисто церковного, так и наполовину чиновничьего характера. В частности, именно тут определялась правильность толкования религиозных догм отдельными приходскими священниками и точность в осуществлении ими богослужений, решались различные недоразумения по этому поводу. На этот же стол была возложена обязанность устанавливать достоверность разнообразных явлений церковной жизни епархии: появление чудотворных икон, обнаружение мощей и т. п.

Именно эти канцелярские служащие занимались доведением до сведения причтов и приходов манифестов, указов, циркуляров и распоряжений гражданской и духовной властей разного уровня. Первый стол также принимал на хранение отчеты благочинных, духовных правлений, монастырей, ведал храмовой документацией — метрическими книгами, исповедальными расписками, приходно-расходными книгами и т. п.

Рассматривались тут и дела, касающиеся миссионерской деятельности в епархии, празднование разнообразных юбилеев, а также дела, касающиеся других событий общеепархиального масштаба.

Второй стол рассматривал дела о назначении, увольнении и перемещении священников и церковнослужителей, направлении их в монастырь, выборе церковных старост. В его ведении пребывали также духовные учебные заведения, парафиальные и монастырские библиотеки, благотворительные заведения.

Дела, касающиеся материального состояния духовенства, причтов и храмов, находились в введении третьего „экономического” стола.

Обширных знаний по церковному и гражданскому праву требовала консистория от служителей четвертого стола, где рассматривались в основном дела о браках и церковных епитимьях.

Возглавляли все эти подразделения консистории столоначальники, которых назначал епархиальный архиерей. Именно они принимали, рассмотренные присутственным местом документы и записывали их в настольные реестры. Решенные дела могли оставаться у столоначальников не более трех лет, после чего сдавались в архив. Члены консистории собирались в присутствие только три раза в неделю — в понедельник, среду и пятницу. График канцелярии предусматривал работу над бумагами только до обеда. Во время обеда канцелярские служители принимали по несколько рюмок водки (канцелярским указом разрешалось 2–3 рюмки). Поэтому в расписании после обеда предусматривалось свободное время.

Мы имеем возможность изучить многие дела консистории еще с XVI–XVII века во многом благодаря тому, что в 1768 г. руководству Киевской консисторией впервые пришла мысль о необходимости содержать консисторский архив в порядке и установить должность архивариуса. Подчеркнем, что должностные обязанности лица, занимающего должность архивариуса, в XVIII в. были значительно шире, чем в более поздний период.

Так, считалось, что тщательное и правильное ведение дел и своевременная их доставка в архив в основном зависит от приказных. Поэтому по логике того времени главной обязанностью консисторского архивариуса был постоянный всесторонний контроль за жизнью приказных, которая строго регламентировалась специальной инструкцией. Приведем некоторые факты из повседневной жизни приказных. Они должны ложиться спать в девять часов вечера и вставать в три часа утра, „а в прочие часы, чтоб никто из канцелярских служащих не спал и дела отправлял ему архивариусу смотреть, и от сна всех враз, по прошествию оных часов, побудить”. Также инструкция ставила архивариусу в обязанность, чтоб он во время обеда приказных ходить по комнатам и следить, чтобы „всякое благочиние было, и без шуму, без криков приказные при столе обходились, и посуды, как то водилось, не били и не ломали”.

Следует отметить, что значительная часть консисторских дел содержит негативную информацию о церковной жизни епархии, поскольку консистория была не только управленческим, но и судебным органом. Дел, имеющих позитивную эмоциональную окраску, в фонде сравнительно мало. Однако, отображая отдельные аспекты деятельности управленческих и судебных церковных учреждений, они приоткрывают занавес, за которым текла повседневная, иногда не очень привлекательная жизнь духовенства и парафий. С этой точки зрения материалы консистории в значительной мере помогают реконструировать реальное церковное состояние на различных этапах развития православной церкви. Следует подчеркнуть, что большая часть архивных документов, которые отражают историю консистории, еще не введена в научный оборот, поэтому их изучение обещает немало открытий.

Селевич Ю.Л.

Так уж ли бесполезен бесполезный балласт ДНК?

Уже давно в прошлом споры о том, принесет ли пользу расшифровка генома человека. Умы ученых будоражат новые глобальные загадки, связанные с грандиозным массивом “темной материи” внутри нашего генома — той частью ДНК, которая присутствует вне генов и не кодирует белки. Долгое время считавшаяся бесполезным балластом, доставшимся нам по недоразумению от предков, некодирующая ДНК получила полуформальное название “junk”, что означает “хлам, утиль”. Сидни Бреннер, рассуждая о причинах ее накопления в геноме, выразился так: если “мусор мы выбрасываем, то хлам храним, потому что думаем, что могли бы сделать из него что-либо полезное; и конечно, мы никогда ничего подобного не делаем”.

Наш геном в таком случае выглядит настоящей свалкой или пунктом сдачи вторсырья: 98 % информации, записанной на него, не кодируют белки. Однако “не кодируют” — не значит “не используется”. Например, утверждение, что “на долю генов приходится лишь 1,5 % всего генома” — явная неточность. Полтора процента составляют лишь экзоны — участки, соответствующие конечной последовательности кодируемого белка. Ген же как таковой кроме экзонов содержит и другие элементы — интроны и регуляторные участки, так что в совокупности “удельный вес” генов в геноме человека составляет около 25 %. Те дополнительные элементы, которые “не доходят” до белка, как полагают ученые, также не являются бесполезными: например, предполагается, что внутри интронов могут быть записаны сигналы для правильного позиционирования (укладки, упаковки) хроматина.

Сравнительные исследования баз данных геномов человека и мыши позволили предположить, что примерно 5 % всей генной информации находится под давлением селективного отбора (т. е. предположительно, активно участвует в регуляции жизненных функций) у каждого из этих организмов. 1,5 % из них прямо кодируют белки; соответственно, как минимум 3,5 % генома должны, по расчетам, выполнять функции, не связанные с синтезом белка.

Пока известна роль лишь совсем незначительной части внегенных элементов: они кодируют РНК, выполняющую роль регулятора процессов транскрипции и трансляции. Большая же часть нашего генома кажется пока загадочным, ненужным “грузом”. К разгадке его функций намерены приступить в самом ближайшем будущем ученые из Национального Института по Изучению Генома Человека (National Human Genome Research Institute, NHGRI) (США).

Предполагается, что “junk” ДНК может осуществлять функции контроля и регуляции работы других генов. Однако каким образом и на каком из этапов переноса генной информации это может происходить — совсем неясно. Исследователи из NHGRI решили осуществить первый, “пробный” штурм нашей собственной “темной материи”. Основная проблема в изучении ее функций — выработка оптимальных подходов и методов, позволяющих с уверенностью выявлять предполагаемые эффекты некодирующих последовательностей ДНК. С этой целью в NHGRI запущен пилотный проект, названный ENCODE (ENCyclopedy Of DNA Elements — энциклопедия элементов ДНК). Для начала предполагается попрактиковаться на последовательностях некодирующей ДНК, составляющих 1 % всего генома, для которых существуют предварительные гипотезы в отношении их возможных функций. “Цена” этой части проекта — 12 миллионов долларов.

В “догеномную эру” обнаружение мРНК, происходящей не из генов, принималось за артефакт, связанный с недостатками методов исследования. Теперь же многие склонны считать, что, подобно siRNA в биологии и “темной материи” во Вселенной, все это время мы упускали из вида целый мир регуляторных элементов внутри клетки, принимая его за “генетический хлам”. Кажется, даже Бреннер, с его поразительной научной компетентностью и интуицией, был не совсем прав в своем высказывании: ученые уже обнаружили несколько десятков сравнительно “молодых” человеческих генов, которые, наиболее вероятно, произошли от “паразитических” элементов (транспозонов) человеческой junk ДНК.